MÓDULO IV MANTENIMIENTO A SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO TIPO VENTANA, MINISPLIT Y AUTOMOTRIZ CLAVE: RAMA512
DIRECTORIO
Lic. Josefina Vázquez Mota Secretaria de Educación Pública Dr. Miguel Székely Pardo Subsecretario de Educación Media Superior M. en C. Daffny Rosado Moreno Coordinador Sectorial de Desarrollo Académico de la SEMS Biól. Francisco Brizuela Venegas Director General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar M. en C. Gildardo Rojo Salazar Director Técnico de la DGECyTM C.P. María Elena Colorado Coordinadora Administrativa de la DGECyTM Ing. Jorge Jaime Gutiérrez Director de Operación de la DGECyTM Q.B.P. Francisco Escamilla Rodríguez Jefe del Departamento de Planes y Programas de Estudio de la DGECyTM
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CARRERA DE TÉCNICO EN REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO CLAVE: BTCMARA04
GUÍA DE APRENDIZAJE
MÓDULO IV MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO TIPO VENTANA, MINISPLIT Y AUTOMOTRIZ CLAVE: RAMA512
2007
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Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico (Acuerdo Secretarial 345) Componente de Formación Profesional del Bachillerato Tecnológico Carrera de Técnico en Refrigeración y Aire Acondicionado Profesores que elaboraron la presente guía de aprendizaje del módulo IV. Mantenimiento de sistemas de aire acondicionado tipo ventana, minisplit y automotriz: José Alfredo Ríos Becerril, José Mario Julio Iribe Tapia. Coordinadores de la DGECyTM: M. en C. Gildardo Rojo Salazar Ocean. Víctor Manuel Rojas Reynosa Q.B.P. Francisco Escamilla Rodríguez Biól. José Rodrigo Nava Mora Edición: M. en A. Rodolfo Ruiz Martínez
Mantenimiento de sistemas de aire acondicionado tipo ventana, minisplit y automotriz Primera edición: 2007 Subsecretaría de Educación Media Superior, SEP Dirección General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar Dirección Técnica ISBN: 978-968-9386-28-5
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ÍNDICE Objetivo
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Introducción
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Submódulo I.
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1. Funcionamiento de los componentes del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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1.1 Funcionamiento de los componentes mecánicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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1.2 Funcionamiento de los componentes eléctricos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit, precauciones en el uso
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1.3 Funcionamiento de los componentes electrónicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit, precauciones en el uso
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2. Mantenimiento preventivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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2.1 Mantenimiento de los componentes mecánicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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2.2 Mantenimiento preventivo de los componentes eléctricos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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2.3 Mantenimiento de los componentes electrónicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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3. Mantenimiento correctivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
36
3.1 Mantenimiento correctivo a los componentes mecánicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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3.2 Mantenimiento correctivo a los elementos eléctricos del sistema de aire acondicionado de ventana y minisplit
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3.3 Mantenimiento correctivo a los elementos electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit 3.4 Falla en el flujo de aire en aire acondicionado tipo ventana y minisplit
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Submódulo II.
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1. Funcionamiento del sistema de aire acondicionado automotriz
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1.1 Funcionamiento de los componentes mecánicos del aire acondicionado automotriz
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1.2 Funcionamiento de los componentes eléctricos del aire acondicionado automotriz
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1.3 Funcionamiento de los componentes electrónicos de aire acondicionado automotriz
80
2. Mantenimiento preventivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire automotriz
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2.1 Mantenimiento de los componentes mecánicos de aire acondicionado automotriz
94
2.2 Mantenimiento preventivo de los componentes eléctricos de aire acondicionado automotriz
100
2.3 Mantenimiento preventivo de los componentes electrónicos de aire acondicionado automotriz
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3. Mantenimiento correctivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos de aire acondicionado automotriz
103
3.1 Corrección de fallas mecánicas en aire acondicionado automotriz
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3.2 Mantenimiento correctivo al sistema eléctrico en aire acondicionado automotriz
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3.3 Mantenimiento correctivo al sistema electrónico en aire acondicionado automotriz electrónico en aire acondicionado automotriz
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Glosario
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Fuentes de información
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OBJETIVO El objetivo de la presente guía es proporcionarle al alumno un instrumento que le sirva de apoyo para tener los contenidos del curso a la mano cuando desee consultarlos. También le permitirá darle seguimiento a todas las actividades del curso, de modo que esté mejor preparado para realizar las prácticas correspondientes.
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INTRODUCCIÓN Los sistemas de aire acondicionado han adquirido en los últimos años una demanda alta entre la población que habita en las zonas cálidas. Actualmente, todo lugar al que vamos está climatizado: el cine, el supermercado, los hospitales, las oficinas, los centros deportivos, etcétera. La competencia comercial ha contribuido a esta demanda, pues se busca proporcionar condiciones cómodas de compra a los clientes. Las estrategias de mercadotecnia también han permitido que esta demanda aumente a tal grado que en el mismo hogar ya es imprescindible contar con las mismas condiciones de comodidad en cuanto al clima. El desarrollo tecnológico ha permitido el uso doméstico de aparatos de aire acondicionado tipo ventana, que ofrecen diversas posibilidades de instalación. Además, ha impulsado la creación de los sistemas minisplit, que son una versión más completa y eficiente del sistema de ventana aplicado al ramo doméstico. La necesidad de climatización en el hogar se ha extendido hacia el transporte, a tal grado que cada vez es más común el uso del aire acondicionado automotriz. Estos tres campos brindan una gran oportunidad de trabajo para dar servicio y mantenimiento a todos estos aparatos, que cada vez son más y se necesita la preparación de técnicos capacitados que se encarguen de ellos. En este módulo se tratan los tres tipos de sistemas: ventana, minisplit y automotriz. Por tanto, se da a conocer el funcionamiento de tal manera que se pueda elaborar un diagnóstico que permita realizar adecuadamente el mantenimiento preventivo y correctivo de los tres tipos de sistemas.
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SUBMÓDULO I EJECUTAR EL MANTENIMIENTO A LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO TIPO VENTANA Y MINISPLIT 1.
Funcionamiento de los componentes del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
El aire acondicionado como sistema mecánico se compone, para su funcionamiento, de dos ciclos; cada uno tiene sus elementos indispensables que realizan diferentes procesos. En el presente curso se describirán en primer término los elementos que integran el sistema de refrigeración. El sistema de aire acondicionado, ya sea del tipo ventana o minisplit, tiene la finalidad de mantener una temperatura confortable en un espacio determinado por su tamaño. Ambos sistemas tienen una aplicación doméstica y algunas aplicaciones comerciales. Por medio del aire acondicionado en su conjunto se eliminan polvo y humedad, ya que el sistema controla la temperatura pues filtra y deshumidifica el aire en el espacio donde se encuentra.
Aire acondicionado tipo ventana Los sistemas de aire acondicionado tipo ventana están confinados en un paquete diseñado para colocarse directamente en una ventana. Las propias necesidades de los consumidores también determinaron que se colocara en una pared.
FIGURA 1. AIRE ACONDICIONADO TIPO VENTANA.
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Aire acondicionado tipo minisplit Los avances de la tecnología llevaron al ámbito doméstico la aplicación de sistemas que se empleaban en locales mayores. Por esta razón, cuando el sistema dividido (split) se aplica al campo doméstico se convierte en minisplit, con las ventajas de que es más eficiente y silencioso, además de tener una mejor apariencia. La unidad condensadora está separada de la evaporadora. Ésta es la única ubicada en el área de confort, mientras la primera se coloca en un lugar donde no sea vista ni genere una mala imagen.
FIGURA 2. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO MINISPLIT.
1.1
FIGURA 3. SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO MINISPLIT.
Funcionamiento de los componentes mecánicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
Compresor Todo sistema mecánico está provisto de un elemento principal encargado de que el líquido o fluido circule en todo el sistema para que se produzca el efecto esperado. En los sistemas de refrigeración dicho elemento se llama compresor, y su función es succionar y comprimir el refrigerante, que circula en todo el sistema. Según su funcionamiento, los compresores se clasifican en diferentes tipos; uno de ellos es el compresor reciprocante. El compresor se constituye de las siguientes partes: • • •
Cuerpo o carcasa. Bornes eléctricos. Tubos de conexión (de succión, de descarga y apéndice de carga).
Por lo general, los compresores reciprocantes son una bomba del tipo pistón y cilindro. Las partes principales incluyen pistón, cilindro, biela de conexión, cabeza del cilindro y válvulas; estos elementos realizan la función de succionar y comprimir de la siguiente forma.
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FIGURA 4. COMPRESOR HERMÉTICO RECIPROCANTE.
FIGURA 5. COMPRESOR HERMÉTICO ROTATIVO.
Cuando el estator recibe la energía eléctrica se crea un campo magnético. Éste hace que el eje rotor empiece a girar e impulsar el movimiento del pistón. En el desplazamiento descendente del pistón se origina un área de presión baja entre la parte superior del pistón, el cabezal del cilindro y la línea de succión del evaporador. Esta serie de actividades origina que el vapor del refrigerante caliente entre a esta área de baja presión y temperatura. El desplazamiento de descarga (compresión) del pistón actúa sobre un área superficial considerable de gas y lo comprime para forzarlo, a alta presión y mayor temperatura, a moverse a través de una abertura de válvula pequeña hacia el condensador por la línea de descarga. Las válvulas en el cabezal del cilindro están diseñadas de tal forma que, dependiendo de la parte del desplazamiento, una se encuentra abierta mientras la otra está cerrada. Estas válvulas controlan parte del refrigerante gaseoso, dirigiéndolo para que entre en el condensador, ya sea por la abertura hueca o la descarga a presión a través de las aberturas de las válvulas. Al regresar de la parte superior de su desplazamiento, el pistón permite nuevamente la entrada de refrigerante y el ciclo continúa. La biela de conexión origina que el pistón ascienda y descienda (movimiento aleatorio), y está acoplada con un cigüeñal giratorio y sirve para cambiar el movimiento rotatorio en movimiento lineal (rectilíneo). El alojamiento del compresor se denomina cárter. Contiene parte de la superficie de frotamiento del cigüeñal y almacena el aceite que utiliza para la lubricación de éste y de la biela de conexión. Los compresores rotativos también son del tipo de desplazamiento positivo y se utilizan en aplicaciones a las que se destinan equipos de pequeña capacidad. Estos compresores son muy eficientes e incluyen pocas partes móviles. Disponen de un pistón en forma de tambor que impulsa al refrigerante vaporizado hacia el orificio de descarga. Tienen un tamaño muy reducido si se los compara con los de igual capacidad del tipo de acción simple recíproca.
Condensador El refrigerante llega al condensador en forma de vapor. Mientras recorre el serpentín, el aire que éste recibe, por la acción del ventilador al agitar el aire del medio ambiente, reduce la 11
temperatura del refrigerante y éste pasa de vapor a líquido eliminando. El calor absorbido en el espacio acondicionado en el evaporador se envía al medio ambiente a una temperatura más elevada. El condensador también es un elemento de transferencia de calor. Algunos condensadores de aire acondicionado están provistos con subenfriadores para lograr una mayor eficiencia del sistema y la eliminación del calor. Termodinámicamente hablando, la capacidad de un condensador se basa en tres factores: • • •
Superficie total de radiación, formada por la del tubo y las aletas. Temperatura del aire ambiente en que se emplea el condensador. Velocidad del aire a través del condensador.
FIGURA 6. CONDENSADOR DE AIRE ACONDICIONADO TIPO VENTANA.
FIGURA 7. UNIDAD CONDENSADORA MINISPLIT.
El control de flujo refrigerante (tubo capilar) El control de flujo es un elemento del sistema que se utiliza para disminuir la presión del refrigerante y controlar su paso hacia el evaporador, según el calor que se encuentre en el espacio acondicionado. Existen diferentes tipos de controles de flujo. El que se utiliza en el aire acondicionado se llama tubo capilar y es el más simple; consiste de una tubería de longitud fija, de diámetro pequeño, que se instala entre el condensador y el evaporador, generalmente por el lado de la tubería del líquido. Debido a la gran resistencia por fricción que resulta de su longitud y diámetro pequeño, y por efecto del estrangulamiento resultante de la formación gradual de gas en el tubo, la presión del líquido se reduce hasta un valor menor a la presión de saturación. Para cualquier longitud de tubo y diámetro especificados, la resistencia del tubo es fija o constante, de modo que la razón de flujo líquido a través del tubo en cualquier instante de tiempo es proporcional al diferencial de presión que se tiene a través del tubo (diferencia entre la presión de evaporación y la presión de condensación del sistema). El tubo capilar difiere de los otros controles de flujo refrigerante en que no cierra ni detiene el flujo líquido hacia el evaporador durante el ciclo de paro. Cuando para el compresor se igualan las presiones en los lados de alta y baja presión a través del tubo capilar abierto, lo mismo que el residuo de líquido que se tiene en el condensador para pasar hacia el evaporador de presión menor, donde permanece hasta que nuevamente se inicia el ciclo del compresor.
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Con el fin de llevar un enfriamiento uniforme al evaporador y disminuir la caída de presionen el mismo en los sistemas de aire acondicionado es común que se encuentren varios circuitos de capilares entrando al evaporador. En el aparato minisplit el control de flujo varía, pudiéndose encontrar del tipo de orifico calibrado cuyo diámetro dependerá de la capacidad, considerando el nivel de restricción que debe existir para lograr una evaporación adecuada en el evaporador y así lograr el enfriamiento necesario del espacio.
FIGURA 8. CONTROL DE FLUJO AIRE VENTANA.
FIGURA 9. CONTROL DE FLUJO AIRE MINISPLIT.
Evaporador Es una superficie de transferencia de calor, en la cual se realiza la evaporación del refrigerante a baja presión y temperatura. En el aire acondicionado se utiliza el evaporador de convección forzada y una turbina para absorber, por un lado, las calorías del espacio acondicionado, y por el otro, proporcionar aire frío hacia el mismo espacio. El evaporador está construido por tubería en forma de serpentín y aletas. Éstas sirven para que exista mayor transferencia de calor del aire del espacio acondicionado y el refrigerante que circula en el serpentín. El evaporador está en la parte frontal del equipo por la parte de adentro del lugar donde se instala.
FIGURA 10. EVAPORADOR DE AIRE TIPO VENTANA.
FIGURA 11. EVAPORADOR DE AIRE TIPO MINISPLIT.
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Los elementos hasta aquí descritos están unidos a través de tuberías que forman el sistema por el que se llevarán a cabo los procesos y ciclos de refrigeración. Dichas tuberías se distinguen de la siguiente forma:
b
a
c
FIGURA 10. TUBERÍAS DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
a. b. c.
Línea de succión. Línea de descarga. Línea de líquido.
Línea de descarga. Conduce el refrigerante a altas presión y temperatura de la descarga del compresor a la entrada del condensador. Cuando el sistema se encuentra trabajando presenta una temperatura mayor a la temperatura ambiente, como seguridad tiene un color rojo y se distingue de las otras líneas porque es de menor diámetro. Línea de líquido. Conduce el refrigerante en forma líquida de la salida del condensador a la entrada del control de flujo, se distingue por medio del color amarillo; la temperatura de esta línea es tibia. En aire acondicionado, la longitud de esta tubería es de medio metro, aproximadamente. Línea de succión. Conduce el refrigerante de la salida del evaporador a la entrada del compresor; se distingue porque la tubería es de mayor diámetro y su temperatura es menor a la temperatura ambiente; por seguridad debe tener un color azul cielo.
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2 3 1
FIGURA 11. 1. LÍNEA DE SUCCIÓN. 2. LÍNEA DE DESCARGA.
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FIGURA 12. 1. LÍNEA DE SUCCIÓN. 3. LÍNEA DE LÍQUIDO.
Ciclo de refrigeración Para comprender mejor el funcionamiento del aire acondicionado es importante reconocer el ciclo completo de refrigeración, agregando cada uno de los procesos que se describieron anteriormente:
Ciclo de refrigeración aplicado al aire acondicionado El compresor succiona el refrigerante a baja presión y temperatura proveniente del evaporador, creando una diferencia de presión entre el lado de baja y lado de alta, enseguida lo comprime elevándole la presión y la temperatura para enviarlo al condensador. A éste llega el refrigerante en estado de vapor, que al ir pasando por el serpentín va perdiendo el calor hacia el medio ambiente y se convierte a líquido por el agente condensante que en este caso es aire forzado. Después pasa por la línea de líquido para que se conduzca al control de flujo, donde se le reduce la presión y la temperatura controlando el paso del refrigerante hacia el evaporador, lo que depende de la temperatura del espacio acondicionado; una vez que el refrigerante se encuentra dentro del evaporador, primero se expande y enseguida se evapora por la diferencia de diámetro de tubería y por la absorción del calor del espacio. De inmediato se conduce por la línea de succión hacia el compresor para completar el ciclo, el cual se repetirá las veces que el equipo esté funcionando.
Ciclo de ventilación El ciclo de ventilación lo proporciona la turbina ubicada en la unidad evaporadora dentro del espacio acondicionado, y consiste en absorber por medio de dicha turbina el calor del espacio acondicionado y pasarlo por el serpentín y aletas del evaporador para que lo elimine el refrigerante que circula dentro del serpentín. Una vez que el aire caliente pasa por el serpentín, al salir del otro lado sale con una temperatura más baja que la del aire en el espacio, lo que poco a poco logra que el lugar que se está acondicionando alcance la temperatura deseada. La 15
proporción de aire que se alimente al área determinada depende de la capacidad del equipo, de su ubicación y del tamaño del área que se acondicionará.
Ciclo de ventilación de un aparato tipo ventana
FIGURA 13. TURBINA EVAPORADOR.
FIGURA 14. ASPA CONDENSADOR.
Ciclo de ventilación de un aparato tipo minisplit
FIGURA 15. TURBINA DE UNIDAD EVAPORADORA.
1.2
FIGURA 16. ASPA UNIDAD CONDENSADORA.
Funcionamiento de los componentes eléctricos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit, precauciones en el uso.
Electricidad La electricidad se define como el flujo de electrones a través de un conductor debido a un diferencial de potencial o voltaje. En sistemas de aire acondicionado de tipo ventana y minisplit se utilizan los voltajes de 220 y 110 volts de corriente alterna a 60 hertz. 16
Unidades eléctricas Es importante saber cuáles son las variables eléctricas que se deben medir para determinar el buen funcionamiento de un sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit. Voltaje. Éste se mide en volts (V) y es la fuerza que hace que los electrones se desplacen a través de un conductor por el diferencial de potencial. En el aire acondicionado de ventana y minisplit se utilizan dos tipos de voltaje, 220 y 110 volts de corriente alterna. El voltaje se mide con un voltímetro, conectado en paralelo en el sistema eléctrico Cada aparato tiene una placa de identificación donde se indica el voltaje que debe aplicarse a esa unidad. Amperaje. Éste se mide en amperes (amps, A) y es el número de electrones que pasa por un conductor en un segundo cuando el equipo está trabajando. El amperaje ayuda a determinar el estado de los sistemas mecánico y eléctrico del equipo de aire acondicionado de acuerdo con las especificaciones del fabricante, indicadas en la placa de cada aparato. Tal como el voltaje, el amperaje viene indicado en la placa de identificación de la unidad. El amperaje se mide con un amperímetro conectado en serie en el sistema eléctrico o por medio de un amperímetro de gancho, rodeando cada conductor para medir el flujo de electrones a través de él. Resistencia. Ésta se mide en ohms (Ω ) y es la oposición que presenta un material conductor al paso de electrones. Depende del tipo y número de conductor por el cual se conducirá la electricidad con la que se alimentará el aire acondicionado. Para la alimentación de un sistema de aire acondicionado de ventana o minisplit regularmente se utiliza un conductor calibre núm. 8 o núm. 10, dependiendo de las condiciones ambientales donde se instalará el equipo. La resistencia se mide con un ohmímetro. A esta medición también se le puede llamar continuidad. Ayuda para comprobar el estado de los devanados eléctricos de un motor o un conductor. Estas tres propiedades eléctricas pueden medirse con un solo instrumento: el multiamperímetro de gancho, que tiene la facultad de medir temperatura, voltaje, amperaje y resistencia. Todos los multiamperímetros pueden ser analógicos o digitales.
Contactor El contactor es un elemento que se utiliza primordialmente en los sistemas de aire acondicionado de ventana de más de 2 toneladas y en los aparatos de aire acondicionado minisplit como un medio de proporcionar mayor protección al sistema.
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FIGURA 17. CONTACTOR.
Motor del ventilador El motor del ventilador en los aparatos de ventana mueve tanto la turbina del evaporador como el aspa en el condensador. Este elemento facilita la transferencia de calor en ambos elementos. En el evaporador la turbina succiona el aire caliente del espacio que se enfriará a través del serpentín y lo regresa frío, y en el condensador absorbe aire fresco del medio ambiente y lo hace circular mediante el serpentín y lo regresa más caliente. Son motores de dos o tres velocidades de arranque por capacitor y gobernados por un selector. Cuando en un sistema minisplit se tienen las unidades condensadora y evaporadora separadas se requiere de un motor para el enfriamiento del refrigerante en el condensador y de otro para el enfriamiento del aire dentro del espacio acondicionado.
FIGURA 18. MOTOR ASPA CONDENSADOR Y TURBINA EVAPORADOR TIPO VENTANA. 18
FIGURA 19. MOTOR ASPA DE UNIDAD CONDENSADORA MINISPLIT.
FIGURA 20. MOTOR TURBINA DE UNIDAD EVAPORADORA MINISPLIT.
Capacitor de arranque y trabajo El capacitor en un sistema de aire acondicionado, tanto tipo ventana como minisplit, tiene la función de ayudar en el arranque de los motores. Normalmente se tiene un capacitor para cada motor, aunque es posible encontrar un solo capacitor para el motor del ventilador y el motor del compresor en uno solo. c
a
b
FIGURA 21. CAPACITOR DE ARRANQUE Y TRABAJO TIPO VENTANA.
FIGURA 22. CAPACITOR DE ARRANQUE Y TRABAJO. B. CONTACTOR. C. TRANSFORMADOR MINISPLIT. A.
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Selector y control de velocidad Este elemento permite definir las funciones del sistema: desde ventilación hasta frío, ambos con varias velocidades, e incluso calefacción, de acuerdo con el clima de la localidad. Hay del tipo de teclas o de perilla según el fabricante. Los mostrados son del tipo eléctrico. Los avances de la ciencia han permitido que actualmente también haya del tipo electrónico, los cuales se mostrarán posteriormente.
FIGURA 23. SELECTOR DE FUNCIÓN, VELOCIDAD Y TERMOSTATO (TECLAS).
FIGURA 24. SELECTOR DE FUNCIÓN, VELOCIDAD Y TERMOSTATO (PERILLAS).
Termostato Elemento que controla la temperatura de todos los sistemas de aire acondicionado; se puede encontrar del tipo bimetal o de bulbo, y también recientemente los del tipo electrónico.
FIGURA 25. TERMOSTATO. 20
Transformador de voltaje Este dispositivo se utiliza principalmente en sistemas donde se tienen dos motores, como en los sistemas minisplit, o en sistemas donde se tienen sistemas de control a bajo voltaje.
FIGURA 26. TRANSFORMADOR.
1.3
Funcionamiento de los componentes electrónicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit, precauciones en el uso
El avance de la ciencia ha permitido que, como en otros casos, los sistemas de aire acondicionado tipo ventana y minisplit los controlen elementos electrónicos, que son más compactos, simples y efectivos y que a la vez protegen el equipo proporcionando una larga vida de funcionamiento.
Tarjeta electrónica En la tarjeta electrónica de un sistema de aire acondicionado se puede controlar el voltaje. Los circuitos electrónicos reaccionan rápidamente y evitan tanto bajos como altos voltajes que perjudican el funcionamiento de los elementos del sistema; además, cortan la corriente al compresor antes de que el dispositivo de sobrecarga tenga oportunidad de accionar. Los fabricantes de estos elementos tienen un sistema de comprobación que recomiendan mucho. En la práctica, cuando se busca una avería, debe recordarse que el cuadro de distribución se considera como si fuera el control único del circuito eléctrico. Este circuito de control entra y sale del elemento de control; sin embargo, tiene que verificarse algún circuito de la tarjeta efectuando puentes de uno a otro circuito para determinar si existe algún defecto en la tarjeta.
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FIGURA 27. TARJETA ELECTRÓNICA, CAPACITORES, TRANSFORMADOR.
FIGURA 28. TARJETA ELECTRÓNICA VENTANA.
Receptor de señal Este elemento, conectado directamente a la tarjeta, muestra las funciones que pueden realizarse en el sistema y señala la que está en operación. Además, también está relacionado directamente con el control remoto.
FIGURA 29. CARÁTULA FRENTE, INDICADOR DE TEMPERATURA Y RECEPTOR DE SEÑAL.
FIGURA 30. CARÁTULA FRENTE, INDICADOR DE TEMPERATURA Y RECEPTOR DE SEÑAL.
Control remoto Además de encender y apagar el sistema, este dispositivo tiene múltiples opciones de operación; con él se pueden seleccionar las funciones que se desea que realice el sistema: ventilación, enfriamiento, temperatura del espacio, temperatura que se desea alcanzar e incluso tiempo que se requiere que esté en operación.
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FIGURA 31 TARJETA ELECTRÓNICA, RECEPTOR DE SEÑAL Y CONTROL REMOTO DE SISTEMA MINISPLIT.
FIGURA 32. CONTROL REMOTO.
2.
FIGURA 33. CONTROL REMOTO CON INDICADOR DE TEMPERATURA.
Mantenimiento preventivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
El mantenimiento preventivo a los elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire acondicionado, tanto de tipo ventana como de minisplit, se basa en la limpieza, lubricación, pintura y protección contra la humedad de sus elementos conservándolos así en buenas condiciones de operación durante mayor tiempo. Deberá ponerse especial atención, antes de comenzar el trabajo de mantenimiento consciente, de la necesidad de emplear equipo de protección personal y de planear las actividades que se van a realizar, para tener a la mano la herramienta y el equipo necesario disponible, y pensar que en cada acción que se realice se estará cuidando el ambiente. Es importante elaborar un diagnóstico del funcionamiento de los elementos para llevar un control de cada equipo y tenerlo como un historial de servicio.
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Se recomienda elaborar una orden de trabajo que detalle el equipo y herramienta utilizados, así como el material y su costo, incluyendo el de la mano de obra, con el fin de llenar un reporte completo de los trabajos realizados y anexarlo al portafolio de evidencias.
2.1
Mantenimiento de los componentes mecánicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
El mantenimiento preventivo a los elementos mecánicos del sistema de aire acondicionado, tanto tipo ventana como minisplit, se basa en la limpieza, lubricación y pintado de sus elementos para mantenerlos en buenas condiciones de operación durante mayor tiempo. Los serpentines deben estar libres de polvo y cualquier objeto que obstruya el paso del aire a través de ellos, ya que ambos factores disminuyen su eficiencia. Los elementos en movimiento deben estar limpios, lubricados y engrasados. A su vez, las superficies metálicas deben estar libres de óxido y protegidas con pintura.
Limpieza de serpentines El mantenimiento básico de cualquier sistema de aire acondicionado, tanto del tipo ventana como minisplit, consiste en la limpieza general de las partes mecánicas. Para el sistema tipo ventana el mantenimiento comienza de la siguiente manera: • • • • •
Recolección del equipo. Colocación sobre la mesa de trabajo del taller. Prueba inicial de funcionamiento. Elaboración del diagnóstico. Elaboración del diagrama eléctrico.
Se procede a desarmar el sistema separando las partes eléctricas y el sistema de flujo de aire. Sólo deben quedar los serpentines y el compresor para su limpieza. En el caso del sistema minisplit, el mantenimiento normalmente se hace en el sitio donde está instalado, y se realiza la separación o protección de los elementos eléctricos o electrónicos para la limpieza de los serpentines. Material y equipo necesario:
Material
Equipo
Agua Trapo limpio y/o estopa Brochas Lija Thiner Pintura
Manguera Bomba a presión Compresor y pistola para pintar
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De acuerdo con las normas ambientales, no se recomienda el uso de sustancias ácidas para limpiar los serpentines, por lo que la única opción es emplear agua a presión. El procedimiento recomendado es el siguiente: • • • •
Colocar el sistema con cierta inclinación para que drene el agua. Lavar a presión los serpentines y la base del aparato, cuidando no doblar las aletas. Limpiar y secar la base del sistema. Esperar a que se escurran y sequen totalmente los serpentines y la base.
Limpieza y lubricación de partes móviles Las partes móviles que deben limpiarse son el aspa y la turbina, las cuales es preciso separar del sistema para no mojar las partes eléctricas. Las herramientas para remover las partes que recibirán mantenimiento no siempre son las mismas para todos los modelos o marcas, por lo que siempre es necesario contar con una caja con la herramienta indispensable para el servicio. El procedimiento para limpiarlas y lubricarlas es el siguiente: • • • • • •
Quitar aspa y turbina de la flecha. Limpiar aspa y turbina. Dejar secar aspa y turbina. Limpiar y engrasar flecha y orificio de aspa y turbina. Colocar y sujetar aspa y turbina sobre la flecha. Observar el libre giro y la nivelación de los dos elementos.
Revisión de rodamientos (bujes o baleros) El motor eléctrico tiene operaciones mecánicas sin relación alguna con su función eléctrica. Cuando un motor causa ruido, es necesario revisar la flecha y los rodamientos (bujes o baleros). Un ajuste inadecuado de los rodamientos (bujes o baleros) causa ruido, al tiempo que el motor se amarre, por lo cual deben cambiarse. Un motor cuyos rodamientos (bujes o baleros) no se atienden oportunamente puede resultar con defectos en la alineación de la flecha, situación que aunque no imposible de solucionar sí es más difícil, al grado de recomendarse cambiar por un motor nuevo.
Limpieza y eliminación de corrosión La limpieza y eliminación de la corrosión dará una vida útil más larga al equipo. Es preciso considerar que la eliminación de la corrosión no sólo se logrará limpiando las superficies dañadas, sino con la aplicación de una pintura resistente a todo el aparato para lograr protegerlo en forma integral. 25
La limpieza general de las partes metálicas se realizó al lavar los serpentines; sin embargo, no se eliminó el óxido ni la corrosión encontrada, para lograrlo se recomienda el siguiente procedimiento: • • • • •
Localizar las partes oxidadas o con muestras de corrosión. Lijar las partes oxidadas o corroídas. Limpiar las superficies lijadas. Aplicar pintura a las superficies en general, limpias y secas. Dejar secar.
FIGURA 34. PINTADO DE SUPERFICIES METÁLICAS.
2.2
FIGURA 35. SISTEMA DE VENTILACIÓN LIMPIO, LUBRICADO Y SECO.
Mantenimiento preventivo de los componentes acondicionado tipo ventana y minisplit.
eléctricos
de
aire
El mantenimiento preventivo de los componentes eléctricos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit se basa en la limpieza, lubricación y protección contra la humedad de sus elementos. El objetivo es mantenerlos en buenas condiciones de operación por más tiempo. C
Capacitor compresor Bornes compresor S
R
Capacitor motor
L2
L1 Termostato
Selector
Motor
FIGURA 36. DIAGRAMA ELÉCTRICO VENTANA. 26
FIGURA 37. DIAGRAMA ELÉCTRICO MINISPLIT.
Limpieza de elementos eléctricos Esta limpieza implica también protegerlos contra la humedad, enemigo principal que debe evitarse en todo sistema eléctrico. Esto evitará problemas futuros. Asimismo, la limpieza y la sustitución de terminales o cables sulfatados y sobrecalentados forman parte del mantenimiento preventivo.
Motor eléctrico Antes era necesario desarmar el motor para limpiarlo y protegerlo contra la humedad, así como lubricar su interior; sin embargo, ya tiene tiempo que los motores eléctricos vienen sellados, por lo que sólo queda limpiar y engrasar las flechas, lo que ya se hizo durante el mantenimiento de las partes mecánicas. Los motores eléctricos normalmente tienen dos o tres velocidades (rojo, negro y azul), una línea de trabajo (blanca) y otra de arranque (café). Cada velocidad tiene una lectura de continuidad diferente de acuerdo con el diámetro de su bobina. La velocidad más rápida tiene una lectura de continuidad mayor que la de velocidad más baja. Los motores tienen una placa que indica sus características: voltaje, amperaje y sentido de giro, incluso un diagrama de conexión. Se recomienda no desprender ni pintar esta placa.
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FIGURA 38. MOTOR ELÉCTRICO.
Prueba del motor eléctrico Para probar un motor eléctrico se necesita: • •
Identificar los cables de las velocidades y las líneas de arranque y trabajo. Comprobar la lectura de continuidad de la línea de trabajo con cada una de las velocidades y observar: 1. 2. 3.
•
Si no marca continuidad la bobina está abierta, motor defectuoso. Si marca continuidad total la bobina está en corto, motor defectuoso. Si marca una lectura ascendente de acuerdo con el criterio anteriormente mencionado, motor en buen estado.
Comprobar la continuidad entre el cable de arranque y el de trabajo: 1. 2.
Si marca algún valor de continuidad, motor en buen estado. Si marca continuidad total, motor defectuoso.
Selector El selector, tanto en el sistema de ventana como en el minisplit, se encuentra del lado del evaporador o unidad evaporadora. Es de vital importancia mantener un buen contacto entre todos lo elementos de selector, ya que un falso contacto o el sobrecalentamiento de un cable puede ocasionar desde simples fallas en la operación hasta que se queme el compresor o el motor eléctrico. Si el selector es de tipo eléctrico, lo que se recomienda hacer es lo siguiente: • • 28
Revisión general de terminales y cableado. Limpieza general del selector.
• • •
Limpieza de terminales sulfatadas, sobrecalentadas o corrosivas. Sustitución de terminales y cables sulfatados, sobrecalentados o corroídos. Comprobar el funcionamiento del selector.
Prueba del selector El selector se prueba fácilmente con la escala de resistencia del multiamperímetro de gancho, comprobando continuidad entre cada una de sus funciones con la línea de alimentación: • • • • •
Colocar las puntas del multiamperímetro en la escala de resistencia y el indicador sonoro de continuidad en los puntos que se desea comprobar. Presionar la tecla correspondiente o girar la perilla a la posición correspondiente. Comprobar el sonido de continuidad del indicador sonoro. Hacer esto con cada tecla o posición de perilla. Si no se detecta sonido de continuidad en una posición y coincide con falla de operación de la misma el selector está defectuoso.
Capacitores Los capacitores a veces se encuentran en el mismo compartimiento del selector en un sistema del tipo ventana, pero también pueden encontrarse en el exterior. En un sistema minisplit los capacitores del compresor y ventilador del condensador se encuentran en la unidad condensadora, y en la evaporadora, el del motor de la turbina del evaporador. El trabajo de mantenimiento con un capacitor es: • • • • •
Revisión general de terminales y cableado. Limpieza general del capacitor. Limpieza de terminales sulfatadas, sobrecalentadas o corrosivas. Sustitución de terminales y cables sulfatados, sobrecalentados o corroídos. Comprobar el funcionamiento del capacitor.
Prueba del capacitor Con un multímetro analógico la prueba de un capacitor se realiza de la siguiente manera: • • •
Capacitor con terminales limpias. Descargar el capacitor puenteando las terminales de entrada y salida del capacitor. Con un multímetro digital en la escala de resistencia colocar las puntas del multímetro y observar: 1. 2. 3.
Si la aguja sube y se regresa, capacitor en buen estado. Si la aguja sube y no regresa, capacitor dañado en corto. Si la aguja no sube, capacitor dañado abierto.
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Si se tiene un probador de capacitores: • • • •
Colocar la escala correspondiente a la capacitancia del capacitor. Descargar el capacitor punteando las terminales de entrada y salida del capacitor. Colocar las puntas del probador. Observar la indicación del probador, el cual indicará el estado del capacitor.
Transformador El transformador se utiliza en un sistema de airea condicionado tipo ventana o minisplit cuando existe un sistema de control de voltaje, ya sea eléctrico o electrónico. La falla de un transformador se comprueba verificando con el multiamperímetro, en la escala de voltaje, los voltajes de entrada y de salida. El transformador, en vista de que es una bobina, puede tener dos fallas: que esté en corto o que esté abierto.
Prueba del transformador • • • • • • • • • • •
Revisar en el transformador los datos de voltaje de entrada y voltaje de salida. Identificar la entrada y la salida del transformador. Conectar el transformador a la fuente y comprobar el voltaje de entrada con el multiamperímetro, de acuerdo con los datos de la placa. Comprobar con el multiamperímetro el voltaje de salida de acuerdo con los datos de la placa. Si los datos no corresponden con los datos de la placa se procede a medir la continuidad de las bobinas. Colocar las terminales del multiamperímetro en la escala de resistencia. Comprobar la continuidad entre las bobinas del transformador. Identificar si están en corto, abiertas o en buen estado. Si están en corto se escuchará el indicador sonoro y la lectura se irá al máximo. Si están abiertas al colocar las puntas del multiamperímetro en las terminales de la bobina, no habrá ninguna lectura de resistencia. Si las bobinas están bien habrá una lectura menor en la bobina de alto voltaje y una mayor en la bobina de bajo voltaje.
Termostato El termostato –normalmente ubicado a un lado del selector–, como responsable de mantener la temperatura adecuada de confort en el espacio, primero debe estar colocado en la graduación correspondiente. Si un termostato esto mal graduado ocasionará demasiado o poco enfriamiento. Por tanto, primero debe comprobarse la graduación del termostato con la temperatura alcanzada en el espacio acondicionado. Asimismo, para el mantenimiento del termostato es necesario realizar la:
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• • • • •
Revisión general de terminales y cableado. Limpieza general del termostato. Limpieza de terminales sulfatadas, sobrecalentadas o corrosivas. Sustitución de terminales y cables sulfatados, sobrecalentados o corroídos. Comprobar el funcionamiento del termostato.
Prueba del termostato • • • • • • • • • •
Girar la perilla del termostato poniendo atención al click del contacto de sus platinos, de preferencia colocarlo al máximo enfriamiento. Colocar las puntas del multiamperímetro con la escala de resistencia e indicador sonoro de continuidad en las terminales del termostato. Escuchar el indicador sonoro de continuidad. Si se escucha es que está en buen estado. Si no se escuchó es que está defectuoso (abierto). Colocar la perilla del termostato en el mínimo enfriamiento. Colocar las puntas del multiamperímetro con la escala de resistencia e indicador sonoro de continuidad en las terminales del termostato. Escuchar el indicador sonoro de continuidad. Si se escuchó es que está defectuoso (pegado). Si no se escuchó es que está en buen estado.
Líneas eléctricas y terminales Las líneas eléctricas y terminales son los elementos a través de los cuales se establece contacto entre cada uno de los elementos eléctricos del sistema; por medio de ellos se transmite la energía para que tales elementos funcionen. Recomendaciones en la revisión de cables y terminales: • • • • • • •
Identificables por el color. Libres de sulfatos. Libres de óxido y carbón. Libres de polvo y humedad. Protegidos contra la humedad. El aislante debe estar firmemente unido al conductor. Proporcionar mantenimiento a los cables y terminales evitará los falsos contactos, que pueden sobrecalentarse y desembocar en la falla del equipo.
Bornes del compresor Los compresores están conectados al sistema eléctrico por tres bornes que tienen forma de triángulo para identificarlos. Normalmente, en el vértice superior del triángulo se encuentra la conexión común (C) que viene del termostato; del lado izquierdo, la conexión del trabajo (R), y del lado derecho, la conexión del arranque (S). Esta distribución es la típica de los compresores de 220 volts, pero no es una garantía. Es posible encontrar configuraciones diferentes, sin importar tampoco si son de 110 volts. Sin embargo, esto es fácil de comprobar midiendo la continuidad entre las bobinas de trabajo (Run) y arranque (Start) con el común (C). 31
Arranque (S)
Común (C)
Trabajo (R)
FIGURA 39. BORNES DE UN COMPRESOR HERMÉTICO.
Identificación de los bornes de un compresor hermético La identificación de los bornes de un compresor hermético se realiza con un ohmímetro midiendo la continuidad entre el común (C), arranque (S) y trabajo (R) y la continuidad entre el arranque (S) y el trabajo (R). La lectura de CR< CS La lectura de CS < RS
C
La lectura de CS > CR La lectura de RS > CS
RS
FIGURA 40. IDENTIFICACIÓN DE LOS BORNES DE UN COMPRESOR HERMÉTICO.
Comprobación de las bobinas de un compresor hermético. Ya identificados los bornes del compresor hermético, también es posible determinar las condiciones en que se hayan sus bobinas para detectar alguna falla. Si el compresor hermético en un sistema de aire acondicionado, ya sea el tipo ventana o minisplit, no arranca, y ya se ha realizado la prueba el termostato, se verifica la continuidad entre los bornes del compresor observando lo siguiente:
Medición C-R no indica continuidad. C-S no indica continuidad. C-R indica continuidad total. C-S indica continuidad total. C-R indica continuidad normal. C-S no indica continuidad. C-R, C-S indican continuidad con la carcasa o tubería. 32
Diagnóstico Bobina de trabajo abierta. Bobina de arranque abierta. S-R no indicará continuidad. Bobina de trabajo en corto. Bobina de arranque en corto. R-S indicará continuidad total Bobina en buen estado. Bobina abierta. R-S no indicará continuidad. Bobinas a tierra.
FIGURA 41. PRUEBA DE CR.
FIGURA 42. PRUEBA DE CS.
FIGURA 43.PRUEBA DE SR.
FIGURA 44. PRUEBA DE BOBINAS A TIERRA.
También se puede verificar la continuidad con cualquiera de las dos bobinas, C-R o C-S, con la tierra, conectando una punta de prueba al C o R y la otra a la carcasa o una tubería, y si indica continuidad significa que la bobina está a tierra, es decir, también está defectuosa. Cuando un compresor no arranca se prueban sus bobinas, y si sigue sin moverse a veces se puede arrancar con lo que se conoce como un kit de arranque. Éste consiste en un capacitor con un relevador que generan un alto par de arranque al motor del compresor y lo hacen funcionar; es fácil de conectar, pues uno de sus cables se conecta a la línea del capacitor y el otro al arranque de éste.
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FIGURA 45. KIT DE ARRANQUE.
También existe otro método de arrancar un compresor: emplear el analizador de unidades herméticas (ANNIE). Éste es un aparato que prueba las bobinas de los compresores herméticos, y literalmente los despega cuando están amarrados, lo que aumenta el par al arranque del compresor con capacitores de varios valores, incluyendo la modalidad de la reversa.
Prueba de un compresor hermético con el ANNIE • • • • • • • • •
Conectar el cable negro al común (C). Conectar el cable rojo al trabajo (R). Conectar el cable blanco al arranque (S). Conectar el ANNIE a la fuente. Seleccionar la capacitancia correspondiente. Seleccionar la función de arranque. Seleccionar el sentido de giro normal. Presionar arranque. Colocar el amperímetro a la línea y verificar el consumo de corriente.
Verificación de las bobinas del compresor • • • • • •
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Seleccionar prueba de bobinas. Mantener conectados los cables a los bornes. Seleccionar función prueba de bobinas. Seleccionar la bobina que se probará: CR, CS, SR (una a la vez). Observar la lectura en la pantalla. Determinar de acuerdo con las lecturas de la pantalla, como en el caso del multímetro, si las bobinas están en buen estado.
Comprobación de las bobinas a tierra • • • •
Seleccionar la función prueba a tierra. Con los cables conectados a la bobina a probar (CR, CS, SR). Conectar el cable verde (de tierra) a la carcasa o a un tubo haciendo buen contacto. Observar la pantalla que indicará el estado de la bobina.
FIGURA 46. ANALIZADOR DE UNIDADES HERMÉTICAS.
FIGURA 47. CONEXIÓN DE BORNES A ANALIZADOR.
FIGURA 48. PRUEBA DE BOBINA DE ARRANQUE A TIERRA.
FIGURA 49. PRUEBA DE BOBINA TRABAJO A TIERRA.
2.3
Mantenimiento de los componentes electrónicos de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
El mantenimiento preventivo de los componentes electrónicos de los sistemas de aire acondicionado tipo ventana y minisplit se basa en la limpieza y protección contra la humedad de sus elementos, con el fin de que funcionen adecuadamente durante más tiempo.
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3.
Mantenimiento correctivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
El mantenimiento correctivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos de un sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit va desde una reparación de cualquiera de los elementos hasta optar por sustituirlo, para lo cual es necesario evaluar el costo del trabajo. Se recomienda realizar un diagnóstico del funcionamiento para detectar las fallas y elaborar una orden de trabajo. Ésta debe incluir el equipo y la herramienta que se utilizarán, así como los materiales y refacciones necesarias, además de su costo. La orden de trabajo también servirá para la elaboración del reporte final de trabajo, el cual se incluirá en el portafolio de evidencias. Asimismo, es recomendable estimar el costo de la mano de obra. En el capítulo anterior se mencionó la necesidad de elaborar un diagnóstico para definir la falla en un sistema de aire acondicionado, tanto tipo ventana como minisplit. También se mencionó la necesidad de elaborar una orden de trabajo para llevar un registro de los trabajos realizados en un sistema y llevar un historial de su comportamiento. Además, se afirmó que es indispensable incluir toda esta información en un reporte para incluirlo en el portafolio de evidencias. Por otro lado, es importante enfatizar en que todo trabajo debe llevarse a cabo respetando las normas de seguridad e higiene personal, así como también la normatividad en el cuidado del medio ambiente.
3.1
Mantenimiento correctivo a los componentes acondicionado tipo ventana y minisplit
mecánicos
de
aire
El mantenimiento correctivo de los componentes mecánicos de un sistema de aire acondicionado tipo ventana o minisplit se relaciona directamente con las fugas, la falla mecánica más común que puede ocurrir en cualquier punto del sistema mecánico. Revisión de unidad condensadora en aire acondicionado tipo minisplit El condensador o unidad condensadora en una unidad de ventana difícilmente se sustituye. Cuando los sistemas están expuestos a condiciones ambientales críticas se deterioran en un corto periodo, pero aunque el deterioro más pronunciado ocurre en las aletas del condensador será integral y lo más recomendable será sustituir la unidad por completo. En los sistemas minisplit es posible sustituir la unidad condensadora si no ha sido suficiente el mantenimiento preventivo para evitar la destrucción de las aletas. Sin embargo, hay que poner en la balanza el instalar un equipo nuevo con otro usado. Un condensador basa su eficiencia en la integridad y limpieza de sus aletas, si están sucias se limpian, pero difícilmente se podrá realizar el intercambio de calor de manera adecuada y si está muy deteriorado. Revisión de unidad evaporadora en aire acondicionado tipo minisplit
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Un evaporador o unidad evaporadora de un sistema de aire acondicionado de ventana o minisplit está menos expuesto a condiciones ambientales críticas; sin embargo, no está exento del riesgo de tener una fuga. El procedimiento de revisión es el mismo que con el condensador o unidad condensadora. El evaporador también basa su eficiencia en la integridad y limpieza de sus aletas, por lo que también se pueden limpiar, pero si están deterioradas éstas el cambio en una unidad de ventana no es recomendable, y aunque posible en el sistema minisplit no se recomienda mezclar parte de un equipo nuevo con parte de uno usado. Operaciones de servicio a un sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit Para llevar a cabo cualquier operación de servicio en un sistema de aire acondicionado tipo ventana o minisplit, es necesario conectar el múltiple de manómetros al sistema, lo cual servirá para elaborar el diagnóstico del sistema. Las operaciones de servicio se clasifican en preventivas y correctivas. Las primeras tienen como finalidad conservar el sistema en buen estado sin realizar modificaciones en sus componentes, a diferencia de las correctivas, en las cuales es preciso modificar el resto de los elementos del sistema para regresarlos, dentro de las posibilidades, a sus condiciones originales. Primero se necesita conocer las condiciones de operación del sistema, que el fabricante ha definido con precisión. Tanto en reposo como funcionando se pueden comprobar con los instrumentos de medición utilizados normalmente, múltiple de manómetros, termómetro y multiamperímetro. Conexión del múltiple de manómetros El múltiple de manómetros es un conjunto de dos manómetros: uno de alta y uno de baja. Ambos están montados sobre un múltiple con tres conexiones: una al manómetro de baja, otra al de alta y una conexión común o de servicio. Cada manómetro tiene una válvula de acceso que permite o no el paso de fluido de las mangueras de los manómetros a la conexión común o de servicio.
FIGURA 50. MÚLTIPLE DE MANÓMETROS. 37
El múltiple de manómetros es la herramienta esencial del especialista en aire acondicionado y refrigeración, ya que es el dispositivo que le permite penetrar en el sistema y saber en qué condiciones se encuentra. Para conectar el múltiple de manómetros, es necesario seguir el siguiente procedimiento: • • • •
Localizar el puerto de acceso al sistema. Quitar el tapón de la válvula. Conectar la manguera correspondiente (azul, baja; roja, alta). Observar la lectura del manómetro.
Para sistemas de aire acondicionado: • •
Si el sistema está parado la lectura del manómetro compuesto debe marcar retard. Si el sistema está funcionando debe marcar entre 60 y 65 PSIG. Lecturas inferiores a éstas significan falta de refrigerante que puede ser indicio de una fuga.
Verificación de la operación del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit Para verificar las condiciones de operación de un sistema de aire acondicionado, ya sea tipo ventana o minisplit, hay que tomar en cuenta siempre la placa del sistema. Datos de placa: Voltaje Amperaje Potencia
Carga de refrigerante Tipo de refrigerante
Si un sistema no tiene válvula de acceso, es necesario utilizar unas pinzas pinchadoras o bien una válvula pinchadora. Estas dos herramientas tienen la finalidad de evitar que el refrigerante se derrame cuando el sistema no tenga una válvula de acceso. Si es el caso, se pincha la tubería, de preferencia primero en el lado de succión para detectar la presión, y luego posiblemente para recuperar el refrigerante y así posteriormente instalar una válvula de acceso sin derramar una sola gota de refrigerante.
FIGURA 51.PINZAS PINCHADORAS. 38
FIGURA 52. VÁLVULAS PINCHADORAS.
Las pinzas pinchadoras cuentan con una conexión de ¼” flare equipada con un pivote, así que sólo se aprietan en el punto deseado y se conecta la manguera del múltiple al puerto para detectar la presión y luego recuperar el refrigerante. La válvula pinchadora tiene tres tamaños de asiento para ajustarse a tres diferentes diámetros de tubería; se acomoda y se sujeta con tres tornillos allen, cuando está bien sujeta se conecta la manguera del múltiple a la conexión ¼” flare y se aprieta el aguijón hasta que el manómetro detecte lectura. Primero servirá para detectar la presión y luego para recuperar el refrigerante sin tirar nunca una sola gota de éste. Hay que tomar en cuenta que las pinzas ni la válvula pueden dejarse en forma permanente en el sistema, por lo que más temprano que tarde se deberá recuperar el refrigerante para colocar una válvula de acceso. Al quitar las pinzas o la válvula se instala la válvula de acceso y se tapa el orificio dejado por el aguijón. Todas las lecturas deben coincidir con los datos de la placa para comprobar que el sistema trabaja adecuadamente. Además de los datos de la placa hay que tomar en cuenta: Presión de succión. Presión de descarga (si es posible). Temperatura ambiente. Temperatura del refrigerante. Temperatura de entrada al evaporador. Temperatura de salida del evaporador. Temperatura de entrada al condensador. Temperatura de salida del evaporador.
Temperatura de succión. Temperatura de descarga. Temperatura del aire. Temperatura de entrada al evaporador. Temperatura de salida del evaporador. Temperatura de entrada al condensador. Temperatura de salida del evaporador. Humedad relativa.
Recuperación de refrigerante La contaminación del medio ambiente por varias fuentes ha hecho que nuestro mundo cada vez esté más deteriorado. Esto nos compromete cada día más a vigilar que nuestras actividades se enfoquen a protegerlo, en beneficio nuestro y de las generaciones futuras. No es nuevo decir que los gases refrigerantes (clorofluorocarbonos, CFC), debido al cloro contenido en sus moléculas, son grandes contaminantes del ambiente; su mayor efecto nocivo
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es el deterioro de la capa de ozono estratosférico que protege a los seres vivos de las radiaciones ultravioletas de Sol. El refrigerante más usado en los sistemas de aire acondicionado, tanto tipo ventana como minisplit, es el R-22, un HCFC, o sea, un CFC, que tiene adicionada una molécula de hidrógeno, cuya finalidad es que el cloro sea más inestable y que su potencial de destrucción de la capa de ozono estratosférico sea mucho menor, bajando de un PAO (potencial de agotamiento de ozono) del R-12 de 0.82 a 0.055 del R-22. Esto no significa que podamos tirarlo en cualquier sitio, ya que si bien no deteriora tanto la capa de ozono estratosférico, sí contribuye de alguna manera al calentamiento global. Como especialistas en aire acondicionado, tenemos el compromiso de no descargar refrigerantes a la atmósfera bajo ninguna circunstancia. Por tanto, siempre debemos tener mucho cuidado en la aplicación de las técnicas de recuperación del refrigerante antes de pensar tan sólo en derramarlo a la atmósfera.
Proceso de recuperación de refrigerante • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 40
Seleccionar el equipo del cual se recuperará el refrigerante. Reunir el equipo necesario para la recuperación: recuperadora de refrigerante; balanza; múltiple de manómetros; tanque especial de recuperación vacío a 1000 micrones. De acuerdo con el tamaño del sistema, estimar la cantidad de refrigerante que se recuperará. Conectar el manómetro de baja y la manguera azul del múltiple de manómetros al sistema. Verificar que las válvulas de entrada y salida de la recuperadora estén cerradas y la válvula central en posición de recuperación. Verificar que los manómetros de la recuperadora estén en “cero”. Conectar la conexión común o de servicio a la entrada de la recuperadora. Conectar la otra manguera de la salida de la recuperadora a la entrada del tanque de recuperación vacío a 1 000 micrones, o con carga del mismo tipo de refrigerante por recuperar. Conectar el sensor de seguridad de llenado de la recuperadora al tanque. Colocar el tanque sobre la balanza y registrar el peso. Regresar la balanza a “0” para registrar precisamente el refrigerante recuperado. Abrir la válvula de baja del manómetro para purgar la línea del sistema a la recuperadora. Abrir la válvula de entrada de la recuperadora. Abrir la válvula de salida de la recuperadora. Purgar la manguera de entrada al tanque de recuperación. Abrir la válvula del tanque en cuanto se empiece a recuperar el refrigerante. Presionar el botón de encendido de la recuperadora y presionar el botón de arranque. Si la recuperadora no arranca, revisar la conexión del sensor. Si la recuperadora arranca, esperar a que se recupere el refrigerante. Cuando el manómetro empiece a marcar presión negativa, cerrar válvula del múltiple, apagar la recuperadora, cerrar la válvula de entrada y cambiar la válvula central de recuperación a purga. Arrancar la recuperadora nuevamente para purgar el refrigerante que quedó en ella. Cuando los manómetros marquen cero, apagar la recuperadora y cerrar la válvula de salida de la recuperadora. Cerrar la válvula de entrada al tanque.
• • • •
Al quitar las mangueras se liberará el refrigerante que contengan. Si algún manómetro queda arriba de cero, abrir y cerrar la válvula de entrada o salida para liberar la recuperadora del poco refrigerante que haya quedado.. Verificar el peso del refrigerante recuperado. Proceder a realizar la siguiente actividad de servicio.
FIGURA 53. CONEXIÓN AL SISTEMA.
FIGURA 54. INSTALACIÓN VÁLVULA PINCHADORA.
FIGURA 55. CONEXIÓN A LA ENTRADA DE LA RECUPERADORA.
FIGURA 56. CONEXIÓN A LA SALIDA DE LA RECUPERADORA .
FIGURA 57. TANQUE SOBRE LA BÁSCULA.
FIGURA 58. CONEXIÓN DEL SENSOR.
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42
FIGURA 59. CONEXIÓN A LA ENTRADA DEL TANQUE.
FIGURA 60. LISTOS PARA RECUPERAR.
FIGURA 61. RECUPERADORA LISTA.
FIGURA 62. ARRANQUE DE LA RECUPERADORA.
FIGURA 63. RECUPERANDO REFRIGERANTE.
FIGURA 64. CONTROL DE LA RECUPERACIÓN.
FIGURA 65. PURGA.
FIGURA 66. REFRIGERANTE RECUPERADO.
Detección de fugas Detectar una fuga requiere, primero, comprobar que efectivamente existe. Por lo tanto, es necesario conectar el múltiple de manómetros y elaborar el diagnóstico correspondiente para hacer la prueba o detectar la fuga. Para la revisión o detección de una fuga, se recomienda seguir el siguiente procedimiento: • • • • • •
Conectar el múltiple de manómetros. Comprobar con el múltiple de manómetros la falta de refrigerante en el sistema. Asegurarse de que queda suficiente refrigerante en el sistema. Revisar visualmente las líneas en busca de alguna mancha de aceite. Elaborar una solución jabonosa con detergente líquido y aplicarlo en los puntos sospechosos (codos y uniones de soldadura). Si no se detecta por este medio, utilizar cualquier otro medio de detección (ultrasónico, electrónico o de flama); la fuga se encontrará por cualquiera de estos métodos.
Si es el sistema es del tipo ventana y la fuga no se encuentra por alguno de estos métodos o no se dispone de ellos, pero se detectan alrededor de 100 libras de refrigerante dentro del sistema: • •
Quitar las partes eléctricas y sumergirlo en una pila para realizar la prueba hidrostática y observar cuidadosamente el burbujeo. Habiendo detectado la fuga por cualquier medio, proceder a liberar la presión y solucionar la fuga.
Es importante señalar que si se tenía buena presión del refrigerante antes de proceder a solucionar la fuga, se debe recuperar el refrigerante en un cilindro autorizado, nunca derramarlo al medio ambiente. Si no se tenía suficiente refrigerante, por ejemplo, 20 o 30 libras, se recomienda completar la presión hasta 100 libras con nitrógeno y realizar la prueba con esta mezcla. Cuando se detecte la fuga se puede liberar la mezcla de acuerdo con la regulación ambiental.
FIGURA 67. SISTEMA PRESURIZADO.
FIGURA 68. DETECTOR DE FLAMA.
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FIGURA 69. PRUEBA DE JABONADURA.
FIGURA 70. DETECTOR ELECTRÓNICO.
FIGURA 71. PRUEBA EN PILA HIDROSTÁTICA.
Reparación de fugas Ya recuperado el refrigerante o liberado el nitrógeno, detectada la fuga y marcada se procede a solucionarla: • • • • • • • • • • • • 44
Preparar la superficie que se soldará. Limpiar la superficie de grasa, aceite pintura, etcétera. Preparar el equipo de soldar. Usar el equipo de protección: tanque de oxígeno; tanque de acetileno o butano; mangueras; varilla de soldar; equipo de seguridad, guantes, gafas, peto; soplete. Abrir los tanques de oxígeno y butano. Revisar las lecturas de los manómetros. Abrir las válvulas del soplete. Graduar la flama. Calentar la superficie que se soldará. Aplicar la soldadura. Solucionar la fuga. Cerrar las válvulas del soplete.
• • • •
Cerrar los tanques de oxígeno y butano. Recoger las mangueras. Dejar enfriar la parte afectada. Volver a probar fugas.
FIGURA 72. EQUIPO DE OXIBUTANO.
FIGURA 73. REGULADOR Y MANÓMETROS DEL OXÍGENO.
FIGURA 74. REGULADOR Y MANÓMETROS DEL BUTANO.
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FIGURA 75. CALIBRACIÓN DE LA FLAMA.
FIGURA 76. CALENTAMIENTO DE LA SUPERFICIE A SOLDAR.
Prueba de fugas La prueba de fugas no es precisamente detección, ya que sólo consiste en revisar y comprobar que la fuga o fugas detectadas hayan sido completamente soldadas. Se comprueba así: • • •
Cargando con nitrógeno hasta 100 PSIG. Probando fugas con cualquier detector a la mano. Se puede comprobar todavía con más seguridad observando que el sistema mantenga la misma presión 24 horas después.
Proceso de vacío La humedad es considerada como el enemigo número uno de un sistema de aire acondicionado o refrigeración, por lo que es indispensable eliminarla totalmente. Antes se consideraba que haciendo un vacío que alcanzara las 30 pulgadas de mercurio y, según el tamaño, manteniéndolo durante 15 minutos o media hora se obtenía un vacío completo; sin embargo, de acuerdo con las buenas prácticas, es necesario emplear un vacuómetro. El vacío no se realiza por tiempo sino cuando un sistema que utilice aceite mineral o alquilbenceno alcance 500 micrones, y un sistema que tenga aceite poliolester 250 micrones. La operación más recomendable para realizar un buen vacío es llevar a cabo la triple evacuación siguiendo los siguientes pasos: • 46
Preparar el equipo que se evacuará.
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Revisar el nivel de aceite de la bomba de vacío y que esté libre de humedad. Liberar la presión de nitrógeno. Conectar la manguera azul del manómetro compuesto del múltiple de manómetros al sistema. (Si el sistema tiene otra válvula de acceso conectar también la manguera roja del múltiple.) Conectar la manguera común a la bomba de vacío y al vacuómetro. Abrir las válvulas del múltiple y arrancar a bomba. Abrir el gas ballast de la bomba para purgarla. Cerrar el gas ballast de la bomba. Encender el vacuómetro. Observar cómo baja la aguja del manómetro y la lectura del manómetro. Al alcanzar los 1 500 micrones en el vacuómetro, cerrar el múltiple y apagar la bomba. Romper el vacío con 2 libras de nitrógeno. Volver a iniciar el vacío otra vez hasta 1 500 micrones. Abrir el múltiple de manómetros. Arrancar la bomba. Abrir y cerrar el gas ballast de la bomba. Al alcanzar los 1 500 micrones cerrar nuevamente las válvulas del múltiple y apagar la bomba. Volver a romper el vacío con 2 libras de nitrógeno. Volver a iniciar el vacío otra vez. Si el sistema tiene refrigerante 22 esperar a que el vacuómetro alcance 500 micrones. Si tienen algún otro gas refrigerante que necesite aceite poliolester esperar hasta que alcance 250 micrones. Abrir el múltiple de manómetros Arrancar la bomba. Abrir y cerrar el gas ballast de la bomba. Al alcanzar el vacío indicado cerrar el múltiple. Apagar la bomba. Desconectar y apagar el vacuómetro. Desconectar la conexión común y prepararla para la carga con refrigerante adecuado.
FIGURA 77. MANÓMETRO CONECTADO AL SISTEMA.
FIGURA 78. CONEXIÓN DE BOMBA DE VACÍO Y VACUÓMETRO.
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FIGURA 79. ABRIR GAS BALLAST.
FIGURA 80. GAS BALLAST ABIERTO.
FIGURA 81. VACUÓMETRO EMPIEZA A DETECTAR LECTURA.
FIGURA 82. VACÍO EN PROCESO.
FIGURA 83. VACÍO AL ALCANZADO.
Carga de refrigerante Con el sistema en vacío de acuerdo con las buenas prácticas y listo para cargarse: 48
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Preparar el tanque de refrigerante adecuado y la balanza. Colocar el tanque de refrigerante sobre la balanza. Comprobar en la placa del sistema la cantidad de refrigerante que se cargará. Conectar la conexión común del múltiple al tanque de refrigerante. Medir la carga del tanque. Volver la balanza a cero. Abrir el tanque de refrigerante. Purgar las líneas. Abrir el múltiple de manómetros y proceder a la cargar lo indicado en la placa. Dejar que entre refrigerante al sistema por gravedad. Colocar un amperímetro de gancho en la línea de alimentación del sistema. Al dejar de fluir arrancar el sistema. Observar cómo se va cargando el refrigerante. Observar la lectura del amperímetro y compararla con el dato de la placa. Observar la lectura de presión del manómetro. Al observar en la balanza que se ha alcanzado la carga anotada en la placa, cerrar el tanque y cerrar la válvula del múltiple. Observar las lecturas de amperaje y compararlas con la de la placa. Observar la lectura de presión y relacionarla con la escala de temperatura. Colocar un termómetro a la salida del aire frío del sistema y compararla con la temperatura deseada en el espacio. Registrar la carga de la balanza. Desconectar las mangueras del tanque. Quitar el tanque de la balanza y apagar la balanza. Observar el funcionamiento del sistema. Si el sistema responde a las especificaciones del fabricante, apagar el sistema y desconectar el múltiple de manómetros. Elaborar un reporte del trabajo realizado e incluirlo en el portafolio de evidencias, Recoger el equipo, la herramienta y limpiar el área de trabajo.
FIGURA 84. TANQUE EN LA BÁSCULA.
FIGURA 85. CONEXIÓN DEL TANQUE.
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FIGURA 86. PESO INICIAL DEL TANQUE.
FIGURA 87. ABRIR LA VÁLVULA DEL REFRIGERANTE .
FIGURA 88. PURGA DE MANGUERAS.
FIGURA 89. INICIO DE LA CARGA.
FIGURA 90. PESO FINAL DEL TANQUE.
Cambio de un compresor En un capítulo anterior se observó cómo probar los bornes de un compresor hermético y definir su estado. En este proceso no se tuvo que abrir el sistema, todas las pruebas se hicieron con el sistema cerrado. Si el sistema eléctrico del compresor está dañado, es necesario sustituir el compresor, pero aun si el sistema eléctrico está en buen estado y el compresor funciona, es posible que el sistema no enfríe, lo que representa una falla mecánica en el compresor y para probarlo es necesario abrir el sistema. 50
Prueba mecánica de un compresor hermético • • • • • • • • • •
Seleccionar el compresor que se probará. Recuperar el refrigerante del sistema. Localizar la válvula de acceso. Cortar la línea del descarga del sistema a la salida del compresor. Instalar un niple de ¼” flare a la descarga. Colocar la manguera roja del múltiple de manómetros a la conexión a la descarga. Arrancar el compresor. Observar la lectura del manómetro. Si la lectura del manómetro alcanza las 500 libras, liberar la presión abriendo la válvula del múltiple. Si la lectura del manómetro no alcanza 300 libras, el compresor no las alcanza y no las mantiene, las válvulas del compresor no sirven, el compresor está defectuoso.
Cambio de un compresor hermético • • • • • • • • • • • • • • • • • •
3.2
Recuperar el refrigerante del sistema. Separar el compresor del sistema, tratando de hacerlo en los puntos donde el nuevo se unirá. Separar el filtro deshidratador. Separar las partes de alta y baja. Insertar una conexión ¼” flare a cada una de las secciones. Barrer cada sección con nitrógeno para librarla de impurezas. De acuerdo con las buenas prácticas no se permite usar refrigerante R-141b para la limpieza interior del sistema. Remover las conexiones flare. Colocar el nuevo compresor. Instalar la válvula de acceso. Limpiar los puntos de unión. Soldar las uniones. Colocar el nuevo deshidratador (soldable o roscable). Cargar nitrógeno para probar fugas. Realizar triple evacuación. Cargar refrigerante. Comprobar funcionamiento. Elaborar registro y reporte del trabajo realizado.
Mantenimiento correctivo a los elementos eléctricos del sistema de aire acondicionado de ventana y minisplit
El mantenimiento correctivo de los elementos eléctricos consiste básicamente en la sustitución del elemento dañado o que opera de manera deficiente. Cambio de contactor
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Los contactores utilizados en los sistemas de aire acondicionado tipo minisplit son generalmente del tipo desechable, por lo que en caso de detectarse su mal funcionamiento deberá procederse a sustituirlo. Para sustituir el contactor, se recomienda el siguiente procedimiento: • • • • • • •
Elaborar el diagrama eléctrico. Identificar de dónde viene y a dónde va cada línea. Desconectar las líneas del contactor. Separar el contactor del tablero. Instalar el nuevo contactor. Conectar las líneas eléctricas de acuerdo con el diagrama elaborado. Probar el sistema.
Cambio de motor de turbina y aspa En el apartado anterior se trataron las fallas que el motor eléctrico de un aire acondicionado tipo ventana o minisplit puede tener y mediante qué mantenimiento preventivo puede solucionarse. Antes los motores eléctricos se podían lubricar y cambiarle bujes o baleros, pero si en un momento dado era necesario, se podían cambiar. Sin embargo, actualmente los motores están sellados y el fabricante recomienda simple y sencillamente sustituirlos. Económicamente, el valor de ese trabajo es caro, y a veces es posible cambiar los baleros del motor y sujetarlo con tornillos como antes se hacía. Este trabajo lo realiza un especialista en torno, y lo que puede hacer el especialista en aire acondicionado es quitar el motor dañado y volver a colocar el motor nuevo o reparado. El motor, desde el punto de vista eléctrico, a pesar de que tiene un protector térmico que evita que sus bobinas se quemen, éstas pueden sobrecalentarse, lo que puede causar que el motor no trabaje correctamente y tenga que sustituirse. El motor también puede llevarse a embobinar y reinstalarse o sustituirse por uno nuevo. Cambiar un motor requiere seguir el siguiente procedimiento, según sea el tipo de sistema.
Cambio de motor para un aparato de ventana • • • • • • • 52
Con el sistema desconectado, quitar las partes metálicas o plásticas para tener acceso a la turbina y el aspa para quitarlas. (Éste es un proceso diferente para cada marca de aparato.) Quitar los elementos de sujeción de aspa o turbina que pueden ser opresores o abrazaderas. Desmontar la turbina de la flecha. Desmontar el aspa de la flecha. Desconectar líneas eléctricas del motor. Desmontar el motor de su base. Reparar motor y reinstalar o sustituir por uno nuevo.
FIGURA 91. MOTOR MARCADO ANTES DE DESARMARSE.
FIGURA 92. MOTOR DESARMADO.
Montaje del motor eléctrico • • • • • • • • •
Colocar el motor en su base y sujetarlo. Engrasar la flecha y el orificio del aspa y la turbina. Montar y sujetar aspa y turbina. Conectar líneas eléctricas del motor. Montar partes metálicas y plásticas en su lugar y sujetarlas. Verificar el libre giro de aspa y turbina. Conectar el aparato. Arrancar el motor. Comprobar el amperaje del motor.
Aparato minisplit Unidad condensadora • • • • •
Desconectar el sistema de la fuente. Quitar la guarda del motor. Desconectar el motor eléctrico. Quitar el aspa del motor eléctrico. Desmontar el motor eléctrico.
Unidad evaporadora • • • • •
Desconectar el sistema de la fuente. Quitar las vistas de la unidad evaporadora. Desconectar el motor eléctrico. Desmontar el motor eléctrico. Quitar las turbinas del motor eléctrico. 53
Montaje del motor Unidad condensadora • • • • • •
Engrasar la flecha del motor y el orificio del aspa. Colocar y sujetar el aspa a la flecha. Sujetar el motor a su base. Conectar el motor eléctrico. Sujetar la guarda al cuerpo de la unidad. Comprobar su libre giro.
Unidad evaporadora • • • • • • •
Limpiar y engrasar las flechas del motor y los orificios de las turbinas. Montar y sujetar turbinas en la flecha. Montar motor en su base. Conectar motor eléctrico. Comprobar el libre giro de las turbinas. Arrancare el equipo. Comprobar el amperaje tanto en el motor de la unidad condensadora como en el de la unidad evaporadora.
Cambio de capacitor En el apartado anterior se mostró la forma de probar el buen funcionamiento de un capacitor. Detectada la falla en un capacitor que amerite sustituirse, se recomienda lo siguiente: • • • • • • • • • • •
Elaborar el diagrama eléctrico de sistema. Desconectar el sistema de la fuente. Desconectar las líneas del capacitor. Desmontar el capacitor. Colocar el capacitor nuevo. Conectar sus líneas eléctricas. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema. Comprobar el funcionamiento del sistema con la lectura de amperaje. Apagar el sistema. Armar el sistema.
Cambio de selector En el apartado anterior se vio la manera de comprobar el buen funcionamiento del selector. Los selectores no se reparan, por lo que si fallan hay que sustituirlos. El selector, al igual que el termostato y a veces el capacitor, se encuentra en el centro de control del sistema, por lo que primero hay que sacarlo de su lugar para realizar la sustitución.
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El proceso recomendado para sustituirlo el selector es el siguiente: • • • • • • • • • • •
Elaborar el diagrama eléctrico. Acceder al lugar donde se encuentra el selector. Desconectar el sistema de la fuente. Desconectar cada una de las líneas del selector. Desmontar el selector de su base. Colocar el nuevo selector. Sujetarlo en su base. Conectar todas las líneas de acuerdo con el diagrama. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema comprobando el funcionamiento de cada tecla o posición de la perilla y detectando las lecturas de amperaje en cada posición. Regresar el centro de control a su posición y sujetarlo.
Cambio de transformador de voltaje Un transformador, como se mencionó en el apartado anterior, sólo se utiliza en los sistemas, ya sea de ventana o minisplit, que tengan sistema de control, ya sea eléctrico o electrónico. Ya se sabe cómo comprobar si un transformador falla y cuándo sustituirlo. Para sustituirlo se recomienda seguir lo siguiente: • • • • • • • • • • •
Desconectar el sistema de la fuente. Acceder al transformador abriendo el compartimiento correspondiente. Elaborar el diagrama eléctrico. Desconectar las líneas del transformador. Desmontarlo de su base. Montar y sujetar el nuevo transformador. Conectar sus líneas eléctricas. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema. Comprobar el amperaje del sistema con un multiamperímetro de gancho. Cerrar el compartimiento del transformador.
Cambio de termostato El termostato se localiza en el centro de control, a un lado del selector, por lo que para sustituirlo también habrá que acceder al centro de control; se recomienda el siguiente proceso: • • • • • • •
Desconectar el sistema de la fuente. Acceder al termostato. Elaborar el diagrama eléctrico. Desconectar las líneas de conexión. Desmontar el termostato de su base. Colocar el nuevo termostato en la base y sujetarlo. Conectar las líneas eléctricas. 55
• • • • • • • •
Colocar el centro de control en su lugar. Colocar el bulbo del termostato en su lugar. Conectar el sistema. Arrancar el sistema. Colocar el amperímetro en la línea para comprobar el funcionamiento del termostato. Girar la perilla del termostato y observar la lectura de amperaje al arrancar el compresor. Comprobar el funcionamiento del termostato. Apagar el sistema.
3.3
Mantenimiento correctivo a los elementos electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit
El mantenimiento correctivo de los elementos electrónicos del sistema de aire acondicionado tipo ventana y minisplit consiste en sustituir el elemento dañado. A veces es difícil encontrar el sustituto exacto del elemento dañado y hay que colocar algo similar. También existe la posibilidad de dejar temporalmente los controles con mandos eléctricos.
Cambio de tarjeta electrónica La tarjeta electrónica se encuentra en el centro de control del sistema. En un aparato de ventana se halla al frente del aparato, a un lado del evaporador, y en el minisplit, en la unidad evaporadora. Para realizar el cambio se recomienda el procedimiento que se detalla enseguida.
Ventana • • • • • • • • • • • • • •
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Desconectar el sistema de la fuente. Quitar las vistas para acceder al centro de control. Sacar el centro de control para acceder a la tarjeta. Elaborar el diagrama de conexión. Identificar cada una de las conexiones. Quitar las conexiones de la tarjeta. Desmontar la tarjeta de su base. Colocar la nueva tarjeta. Conectar las conexiones a la tarjeta. Colocar el centro de control de nuevo en su lugar. Colocar las vistas del aparato. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema. Comprobar el funcionamiento del sistema.
FIGURA 93. ACCESO A LA TARJETA ELECTRÓNICA.
Minisplit • • • • • • • • • • • •
Desconectar el sistema de la fuente. Quitar las vistas de la unidad evaporadora. Elaborar el diagrama de conexión. Identificar cada una de las conexiones. Quitar las conexiones de la tarjeta. Desmontar la tarjeta de su base. Colocar la nueva tarjeta. Conectar las conexiones a la tarjeta. Colocar las vistas de la unidad evaporadora. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema. Comprobar el funcionamiento del sistema.
Figura 94. Acceso a la tarjeta electrónica.
Cambio del receptor de señal El receptor de señal se encuentra en el centro de control del sistema, junto a la tarjeta electrónica. En un aparato de ventana se halla al frente del aparato, a un lado del evaporador, y 57
en el minisplit, en la unidad evaporadora. Para realizar el cambio se recomienda el procedimiento que se detalla enseguida para cada tipo de sistema.
Ventana • • • • • • • • • • • • • •
Desconectar el sistema de la fuente. Quitar las vistas para acceder al centro de control. Sacar el centro de control para acceder al receptor de señal. Elaborar el diagrama de conexión. Identificar cada una de las conexiones. Quitar las conexiones del receptor. Desmontar el receptor de su base. Colocar el nuevo receptor. Conectar las conexiones al receptor. Colocar el centro de control de nuevo en su lugar. Colocar las vistas del aparato. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema. Comprobar el funcionamiento del sistema.
Minisplit • • • • • • • • • • • •
3.4
Desconectar el sistema de la fuente. Quitar las vistas de la unidad evaporadora. Elaborar el diagrama de conexión. Identificar cada una de las conexiones. Quitar las conexiones del receptor. Desmontar el receptor de su base. Colocar el nuevo receptor. Conectar las conexiones al receptor. Colocar las vistas de la unidad evaporadora. Conectar el sistema a la fuente. Arrancar el sistema. Comprobar el funcionamiento del sistema.
Falla en el flujo de aire en aire acondicionado tipo ventana y minisplit
Entre las fallas al sistema mecánico se prefiere tomar en cuenta las fallas en el flujo de aire de un sistema de aire acondicionado tipo ventana o minisplit como un caso aparte. Una falla de este tipo puede ir desde el desbalanceo de un aspa o turbina hasta su fractura, lo que implica una sustitución. Una causa lleva a la otra; cuando un aspa no trabaja en condiciones de balance seguramente se fracturará.
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FIGURA 95. ASPA FRACTURADA.
FIGURA 96. ASPA FRACTURADA.
Cambio de aspa y turbina El procedimiento que se recomienda para sustituir el aspa es el siguiente: • • • • • • • • • • • •
Desconectar los bornes del compresor. Separar el sistema de ventilación de los serpentines. Aflojar el opresor del aspa con la llave allen correspondiente. Quitar el aspa dañada. Limpiar y engrasar la flecha y el orificio del aspa nueva. Montar el aspa nueva. Apretar el opresor del aspa nueva. Montar el sistema de ventilación sobre los serpentines. Conectar los bornes del compresor. Colocar los tornillos de sujeción. Comprobar el libre giro del aspa. Encender el sistema para comprobar su funcionamiento.
FIGURA 97. SUSTITUCIÓN POR ASPA NUEVA.
FIGURA 98. INTRODUCCIÓN DEL ASPA A LA FLECHA.
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FIGURA 99. APRIETE EL OPRESOR DEL ASPA FLECHA, LIMPIA Y ENGRASADA
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SUBMÓDULO II APLICAR EL MANTENIMIENTO EN LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO AUTOMOTRIZ
1.
Funcionamiento del sistema de aire acondicionado automotriz
El enfriamiento del aire que penetra en la cabina de un automóvil no es tan sencillo como la calefacción, y por ello, tardó más en aparecer en los vehículos de serie. El sistema de aire acondicionado requiere unos componentes específicos más complejos, así como un refrigerante adecuado para el intercambio de calor. A diferencia del sistema de calefacción, en el cual el líquido refrigerante absorbe calor del motor y se lo cede a dos radiadores (refrigeración y calefacción); en el caso del aire acondicionado, el objetivo consiste en que el fluido refrigerante absorba el calor del aire que ingresa a la cabina mediante el evaporador. Por lo tanto, deberá cederlo al ambiente mediante otro intercambiador, el condensador.
FIGURA 100. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO AUTOMOTRIZ.
El principio de funcionamiento del circuito de aire acondicionado se puede explicar mediante las etapas que se tratan enseguida.
Etapa 1. Compresión El refrigerante en estado gaseoso es succionado por el compresor a baja presión y baja temperatura (3 bar, 5°C) y sale comprimido a alta presión y alta temperatura (20 bar, 110°C). La energía necesaria para llevar a cabo este trabajo de compresión se la proporciona la banda del alternador.
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Etapa 2. Condensación El refrigerante en estado gaseoso entra en el condensador a alta presión y temperatura. Empieza la entrega de calor del refrigerante al aire que atraviesa el intercambiador, por lo que se produce la condensación del refrigerante y sale del condensador en estado líquido a alta presión y temperatura media (19 bar, 60°C).
Etapa 3. Filtrado y desecado El refrigerante en estado líquido pasa por el filtro deshidratador, que absorbe la humedad que pueda contener el refrigerante. Además, pasa a través de un elemento filtrante que retiene las impurezas presentes en el líquido. No debe producirse ningún cambio en el estado termodinámico del refrigerante.
Etapa 4. Expansión El refrigerante en estado líquido, a 19 bar y 60°C, penetra en la válvula de expansión termostática y produce una caída brusca de presión y temperatura. El refrigerante sale de la válvula en estado líquido que se va evaporando, a una presión de 3 bar y una temperatura de 0°C.
Etapa 5. Evaporación El refrigerante en el estado anterior penetra en el evaporador, donde comienza el intercambio de calor con el aire exterior que penetra a la cabina. El refrigerante necesita absorber calor para poder evaporarse, y lo toma del aire que atraviesa el evaporador. A su vez, la humedad presente en este aire se condensa sobre las aletas (superficie fría) y se acumula en una bandeja bajo el intercambiador, para después ser evacuada al exterior mediante un conducto de desagüe.
Etapa 6. Control El refrigerante a la salida del evaporador, y por lo tanto, a la entrada del compresor, debe estar en estado gaseoso para evitar posibles deterioros en el compresor. En los circuitos equipados con una válvula de expansión termostática, el control se realiza a la salida del evaporador, mediante el recalentamiento o la diferencia entre la temperatura a la salida del evaporador y la temperatura de evaporación. Dicho valor debe estar comprendido entre 2 y 10°C, y en caso de encontrarse fuera de estos márgenes, la válvula se abre más o menos para permitir la entrada de un caudal mayor o menor al evaporador. Es, por lo tanto, imprescindible no variar el ajuste de dicha válvula. Una vez garantizada la evaporación de la totalidad del refrigerante, éste pasa de nuevo por el compresor y el ciclo comienza de nuevo.
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FIGURA 101. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO AUTOMOTRIZ.
1.1
Funcionamiento de los componentes mecánicos del aire acondicionado automotriz
A continuación se abordan las partes que componen el sistema de aire acondicionado automotriz.
Compresor El compresor es una máquina que transforma la energía que suministra el motor del vehículo. Para ello, succiona el refrigerante procedente del evaporador en forma de vapor a baja presión y baja temperatura, para después llevarlo hacia el condensador en forma de vapor a alta presión y alta temperatura. El compresor se encuentra sujeto directamente sobre el bloque del motor y lo acciona la banda que mueve el alternador y el refrigerante de enfriamiento del motor. Es fundamental que el montaje se haga de forma correcta debido a la importancia del compresor, ya que si se rompiera el soporte habría consecuencias muy graves.
FIGURA 102. COMPRESOR ABIERTO. 63
Tipos de compresores Los compresores se subdividen con base en el modo en el que comprimen el gas refrigerante; se distinguen dos tipos principales: los compresores volumétricos y los turbocompresores (axiales y centrífugos). Los compresores volumétricos se clasifican en: • • •
Alternativos: - De pistones tipo revólver. Rotativos: - De paletas. Pseudorrotativos: - De espirales (scroll).
Funcionamiento de cada tipo de compresor Compresores alternativos El funcionamiento del compresor alternativo se subdivide en cuatro fases: aspiración, compresión, impulsión y expansión. En la primera fase la válvula de aspiración está abierta, por lo que el refrigerante frigorífico gaseoso entra en el compresor a presión constante.
Compresor alternativo de pistones con sistema biela-manivela Está constituido por un cilindro con un pistón interior, su respectiva biela y manivela y las toberas de aspiración y descarga, equipadas con sus válvulas automáticas.
FIGURA 102. COMPRESOR ALTERNATIVO. 64
La tubería de descarga siempre es de un diámetro menor que la de aspiración, debido a que el refrigerante a alta presión necesita una menor sección de paso. Estos compresores tienen un elevado rendimiento volumétrico, entre 80 y 90%, pero producen un nivel elevado de vibraciones. En este valor de rendimiento se toman en cuenta las pérdidas de fluido producidas durante el llenado del cilindro, así como las posibles fugas desde éstos hacia el exterior a través de los tubos.
Compresor alternativo de pistones tipo revólver El principio de funcionamiento de estos compresores consiste en la transformación del movimiento rotativo del eje en un movimiento alternativo de los pistones por medio de un plato oscilante inclinado. La unión entre la varilla del pistón y el plato se efectúa mediante rótulas.
Compresor de cilindrada fija Estos compresores comprimen la misma cantidad de refrigerante en cada rotación, ya que disponen de un cigüeñal en forma de plato que no puede modificar su ángulo en relación con el árbol del compresor.
FIGURA 103. COMPRESOR DE CILINDRADA FIJA.
Los sistemas de aire acondicionado que emplean estos compresores conectan y desconectan la bobina del embrague, dependiendo de la temperatura del aire a la salida del evaporador, de manera que el compresor comprime o no según las necesidades. La decisión de conectar o desconectar el compresor la toma un sensor de temperatura que se encuentra, como se ha mencionado, en la salida del aire del evaporador. La desconexión se realiza cuando la temperatura del aire a la salida es muy alta. Estos sistemas tienen el problema de la pérdida de potencia del motor, lo que provoca la conexión brusca del compresor, con las consecuencias que implica en cuanto al confort de marcha. Además, en ocasiones la potencia consumida es mayor que la que se necesita realmente.
Compresores de cilindrada variable Tienen en su interior un cigüeñal en forma de plato, pero que puede variar el ángulo que forma respecto al árbol del compresor girando alrededor de un punto. Cuanto mayor sea el ángulo,
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mayor será el desplazamiento de los pistones, y por lo tanto, mayor será la cilindrada del compresor. Estos compresores, que aparecieron en 1987, no necesitan el empleo de un sensor de temperatura a la salida del aire del evaporador, ya que se regulan por sí mismos.
FIGURA 104. COMPRESOR DE CILINDRADA VARIABLE.
Así pues, el ángulo de inclinación depende de la presión en el cárter. Por medio de un orificio calibrado existe constantemente una inyección de parte del gas comprimido hacia el cárter. Además, una válvula de control pone en equilibrio las presiones de aspiración, de salida y del cárter, lo que permite la reinyección hacia la aspiración de la cantidad sobrante de fluido refrigerante en el cárter, de manera que el caudal coincida con las necesidades de refrigeración. La variación de la cilindrada se lleva a cabo mediante la válvula de control. Al aumentar la carga térmica en el evaporador (aumenta la temperatura de la cabina) la presión de evaporación aumenta, ya que aumenta la temperatura. Esta presión aumenta por encima del punto de regulación de la válvula (2 bar efectivos). En esta situación se produce un paso de gas entre la cámara de aspiración y el cuerpo del compresor; no hay presión diferencial entre estas cámaras y los pistones tienen una carrera máxima. Al aumentar la cilindrada, el flujo de refrigerante en circulación aumenta, con lo que el frío generado es mayor. La temperatura en el evaporador bajará junto con la de la cabina y la presión de succión disminuye hasta estar por debajo del valor de regulación de la válvula. Esta válvula abre un paso entre la cámara de descarga y el cuerpo del compresor, por lo que se eleva la presión en el cuerpo. Simultáneamente, la válvula de control reduce el paso entre la cámara de aspiración y el cuerpo del compresor. La regulación del diferencial de presión produce una fuerza que actúa sobre cada una de las bases de los pistones. Como resultado, se obtiene un par de giro que por medio del plato oscilante hace variar el ángulo de la leva giratoria. El plato del cigüeñal, por lo tanto, se desplazará hacia el otro lado, disminuyendo la cilindrada. En la práctica, el plato se sitúa en una posición intermedia que varía muy despacio, permitiendo cumplir en todo momento las necesidades térmicas del sistema. Las ventajas de los compresores de cilindrada variable son: • • 66
Reducción del consumo de combustible del vehículo, ya que el compresor sólo consume la potencia estrictamente necesaria. Evolución lineal de la temperatura de la cabina.
• • • • • • •
Eliminación de los golpes bruscos de puesta en marcha del compresor. Mejor deshumidificación del aire. Temperatura constante del aire de los difusores. Mayor confort de marcha. Compresor con una duración de vida superior. Supresión de la sonda de temperatura del evaporador. Mayor duración del resto de los accesorios del compresor, como embrague electromagnético, de la banda y de los rodamientos.
Compresores rotativos El principio de funcionamiento de un compresor de paletas se basa en la rotación de un rotor y en la disminución progresiva del espacio ocupado por el fluido atrapado entre las paletas. La estanqueidad se asegura por el contacto entre las paletas y el estator, producida por la fuerza centrífuga aplicada a las paletas al girar el rotor a gran velocidad. Existen dos tipos de compresores rotativos: • •
Rotor centrado y estator de sección ovalada: Rotor excéntrico y estator de sección circular:
En el núcleo se disponen una serie de ranuras en oposición en las que introducen las paletas. La excentricidad del núcleo al girar hace que en función de las respectivas posiciones unas paletas estén introducidas en las ranuras mientras que otras salen al exterior, siguiendo tangencialmente el perfil del cuerpo cilíndrico.
FIGURA 105. ROTOR CENTRADO Y ESTATOR DE SECCIÓN OVALADA.
FIGURA 106. ROTOR EXCÉNTRICO Y ESTATOR DE SECCIÓN CIRCULAR.
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En estos compresores el rendimiento volumétrico es del orden de 75 a 90%, debido a las pérdidas por los juegos existentes entre las paletas y el cuerpo cilíndrico.
Compresores pseudorrotativos Estos compresores se emplean fundamentalmente en vehículos de propulsión eléctrica y en instalaciones industriales. En esencia, su funcionamiento se basa en la rotación de una espiral móvil respecto de otra espiral fija. La selección de un compresor para una instalación frigorífica se realiza con base en su capacidad, de modo que pueda mantener un flujo de refrigerante tal que permita el intercambio completo del calor a través del evaporador y del condensador. Otras consideraciones que deben tomarse en cuenta son las dimensiones y el peso, ya que a veces los espacios limitados disponibles para su montaje limitan también su selección.
Funcionamiento del embrague electromagnético En los compresores que se emplean en los equipos de aire acondicionado se utiliza un dispositivo especial, llamado embrague electromagnético, que permite mantener solidario el compresor con el motor. Este elemento posibilita la interrupción de la conexión entre el motor del vehículo y el compresor. Esta interrupción puede realizarse a voluntad del conductor o bien de forma automática cuando se ha alcanzado la temperatura adecuada. De este modo, el embrague transmite el movimiento, generalmente mediante una banda, desde la polea motriz del motor del vehículo hasta el compresor. En la figura correspondiente al embrague electromagnético pueden verse los elementos de que se compone.
Disco de embrague electromagnético
Rodamiento de la polea
Bobina del electroimán
FIGURA 107. EMBRAGUE ELECTROMAGNÉTICO.
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FIGURA 108. PARTES DE LA BOBINA DE EMBRAGUE.
FIGURA 109. FUNCIONAMIENTO DE LA BOBINA DE EMBRAGUE.
Cuando el equipo no está en funcionamiento la polea gira loca sobre el cojinete, ya que se mantiene siempre en rotación accionada por la banda que le une con la polea sujeta al eje del motor. Mientras tanto, el compresor permanece en reposo. En el momento de conectarse el equipo se crea un campo magnético debido a la circulación de la corriente eléctrica por la bobina. La fuerza generada por ésta atrae el disco hacia la polea, venciendo la fuerza de las láminas elásticas, y hace que el movimiento de ésta se transmita al compresor. Cuando se han alcanzado en el interior del vehículo las condiciones climáticas requeridas, el termostato que regula la temperatura interior desconecta el compresor. El embrague electromagnético está unido mediante un relé a los sistemas de control del circuito. Esto permite la desconexión en caso de riesgo de avería (hielo en el evaporador, exceso de presión en el circuito, etcétera).
Condensador El condensador está localizado en la parte delantera del vehículo, entre los ventiladores axiales y el radiador de refrigeración motor. Tiene por función evacuar el calor absorbido por el fluido frigorífico durante las fases de evaporación y compresión. Es un intercambiador térmico donde: 69
• •
El fluido que circula por el conjunto de tubos se enfría y se condensa. El aire que atraviesa el condensador se calienta.
Funcionamiento En el condensador, el fluido cede al aire la energía que ha absorbido en el evaporador y en el compresor.
Descripción del intercambio térmico Balance energético del aire. El condensador está sometido a la ventilación forzada del o de los ventiladores axiales, así como a la ventilación inducida por el propio movimiento del vehículo. El aire que atraviesa el condensador se calienta al entrar en contacto con el intercambiador debido al intercambio térmico con el fluido. El calor cedido por el fluido al aire se descompone en: • •
Calor sensible por un lado, cuando la temperatura del fluido evoluciona (enfriamiento del fluido gaseoso entre T3 y Tc, y subenfriamiento del fluido líquido entre Tc y T4). Calor latente por otro lado, cuando el fluido cambia de estado (condensación del fluido).
El fluido penetra en estado gaseoso en el tubo de entrada del intercambiador, situado en la parte superior, y llega en estado líquido a la parte inferior del condensador. Una circulación de este tipo favorece el movimiento de este fluido. Se desprecian en este caso las posibles pérdidas de presión del circuito, y en particular las que se producen en el condensador, así como en las tuberías. Se considera, por lo tanto, que los intercambios térmicos en el condensador se producen a presión y temperatura constantes, es decir, a la presión de alta del circuito y a la temperatura de condensación del circuito. No se tiene en cuenta en este caso la eventual presencia de aire u otros incondensables en el circuito. En ese caso se debería considerar la presión parcial del fluido en el condensador, y no la presión total. La presión de alta medida por un captador de presión será superior a la presión real del fluido frigorífico. Se define el subenfriamiento (SE) como la diferencia entre la temperatura a la que se condensa el fluido y la temperatura a la que sale el fluido del condensador. Debe existir un valor de subenfriamiento superior a 2 °C para proteger el sistema contra la aparición de fluido gaseoso a la entrada de la válvula.
Tipos de condensadores Actualmente, existen tres tecnologías de condensadores en el mercado de la climatización del automóvil. 70
El haz de tubos del condensador puede ser de tipo: • • •
Serpentín. Tubos/aletas. Flujo paralelo.
Condensador de serpentín Están compuestos de un tubo plano extruido cuya sección ovoide está dividida en tres o cuatro partes, con el fin de crear el mismo número de canales paralelos. Este tubo forma un serpentín, entre cuyos meandros se intercalan las aletas en acordeón. Los componentes se sueldan mediante calor.
FIGURA 110. CONDENSADOR TIPO SERPENTÍN.
Condensador tubo aletado Están constituidos de tubos cilíndricos en forma de horquilla, insertados paralelamente en un conjunto de aletas, que se expanden en forma mecánica para asegurar un buen contacto térmico con éstas. Se unen los tubos entre ellos en cada extremidad mediante codos. El conjunto forma uno o varios tubos serpentín por donde circula el fluido refrigerante.
Condensador de flujo paralelo Están constituidos de tubos planos extruidos, de la misma sección que la del tubo serpentín, y desembocan en sus dos extremidades en unos tubos colectores. Estos últimos se subdividen en varios tramos, por medio de separadores, de forma que se producen varias pasadas del fluido por el intercambiador. Los tubos, más finos y numerosos que en el caso del serpentín, están separados por unas aletas en acordeón. El conjunto se galvaniza en un horno.
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Colectores
FIGURA 111. CONDENSADOR DE FLUJO PARALELO.
Recomendaciones No se debe sustituir un condensador por uno adaptable. Se debe verificar que la superficie externa del condensador esté exenta de suciedad y de corrosión.
Evaporadores El evaporador se localiza en el conjunto de distribución de trampillas, después del impulsor y antes del radiador de calefacción. El evaporador del circuito de aire acondicionado es un intercambiador térmico que tiene por función enfriar y deshumidificar el aire que lo atraviesa. Para ello, absorbe calor del aire y se producen dos fenómenos físicos: • •
El aire se enfría y el vapor de agua presente en este aire se condensa en las aletas del evaporador. El fluido se evapora y se recalienta.
Funcionamiento del evaporador El evaporador desempeña la función de enfriar el aire puesto en movimiento por el impulsor (ventilador centrífugo situado en el conjunto de distribución de trampillas) y enviado hacia la cabina del vehículo. En ciertas condiciones de utilización del circuito de enfriamiento, debe permitir deshumidificar ese flujo de aire, con el fin de evitar que se empañen las superficies de cristal del vehículo. Sin embargo, el nivel de deshumidificación no es controlable, ya que depende directamente de la temperatura a la que se enfriará dicho aire; la deshumidificación del aire no se produce a menos que su temperatura sea inferior a la temperatura de rocío correspondiente al aire. Balance energético del aire. El aire caliente y húmedo, puesto en movimiento por el impulsor, se enfría y generalmente se deshumidifica en contacto con las aletas frías del intercambiador. 72
Si no hay condensación, es decir, si el aire se lleva a una temperatura superior a la temperatura de rocío, la potencia calorífica cedida por el aire al refrigerante se limita a la potencia de refrigeración. El fluido refrigerante penetra como líquido en proceso de evaporación al evaporador, y sale de éste en estado de vapor. Se define el recalentamiento (RC) como la diferencia entre la temperatura a la que sale el fluido del evaporador y la temperatura de evaporación: Se debe garantizar un recalentamiento superior a 2°C para asegurar que la totalidad del fluido entrará en estado de vapor al compresor, y proteger dicho componente. Los intercambios térmicos entre el aire y el fluido se realizan principalmente por: • •
Conducción térmica, el calor se propaga por proximidad a través de los diferentes materiales, desde las zonas más calientes a las más frías del evaporador. Convección térmica, entre el aire y la superficie externa del evaporador por un lado, y entre el fluido y la superficie interna del evaporador por otro.
La sustitución de un evaporador por otro de menor eficacia representa una variación de la presión de baja del circuito, e implica unas menores prestaciones del circuito, así como un corte cíclico del compresor ocasionado por la sonda del evaporador, que mide una temperatura inferior en las aletas del evaporador.
Tipos de evaporadores Evaporadores de serpentín Están compuestos de un solo tubo plano extruido que contiene múltiples canalizaciones internas con el fin de hacer circular el fluido. El tubo plano tiene forma de serpentín, y entre sus líneas están intercaladas las aletas en forma de acordeón. El conjunto se suelda mediante calor. Esta tecnología la utilizan algunos constructores japoneses.
Evaporadores de tubos y aletas Están constituidos por tubos cilíndricos en forma de horquilla, insertados paralelamente entre unas aletas, y expandidos en forma mecánica para favorecer los intercambios térmicos entre los tubos y las aletas. Los tubos se unen entre ellos en cada extremo mediante unos codos, de manera que el intercambiador se subdivide en varias secciones paralelas, de longitud e intercambio térmico idénticos. Cada sección está alimentada por un capilar por donde entra el fluido proveniente de un venturi que conecta dichos capilares con la válvula de expansión. Esta tecnología es la que más utilizan hasta la fecha los constructores europeos.
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FIGURA 112. EVAPORADOR DE TUBO Y ALETAS.
Evaporadores de placas En la actualidad se están sustituyendo progresivamente los evaporadores de tubos y aletas, ya que resultan más económicos para grandes series. El circuito lo forman placas colocadas unas sobre otras, en forma de cubetas. Entre dichos tubos planos se intercalan las aletas en forma de acordeón. El conjunto se galvaniza en un horno, al vacío o bajo una atmósfera neutra. Esta tecnología la utilizan tradicionalmente los constructores estadounidenses.
FIGURA 113. EVAPORADOR DEL TIPO DE PLACAS.
Recomendaciones No se debe sustituir un evaporador por uno adaptable. Se debe verificar que la superficie externa del evaporador esté exenta de suciedad y de corrosión. Se debe verificar que la superficie externa del evaporador no se congele (sonda de evaporador defectuosa).
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Funcionamiento de válvulas de expansión termostática Los primeros sistemas de aire acondicionado automotriz utilizaban una válvula de expansión termostática (VET) para controlar el flujo de refrigerante hacia el evaporador. Muchos sistemas modernos emplean un orificio (TO) para dosificar el flujo. Una VET es una válvula variable que modifica el tamaño de la abertura de la válvula en respuesta a la carga de enfriamiento del evaporador. Una VET está controlada por la temperatura y presión del evaporador, de manera que se abre para que fluya tanto refrigerante como sea posible cuando se requiere mucho enfriamiento. Pero todo el refrigerante tiene que hervir en el evaporador, y el vapor debe estar ligeramente sobrecalentado cuando se alcanza la salida del evaporador. Casi todas las VET se calibran para que la temperatura de salida sea de algunos grados arriba de la presión/temperatura de entrada, el refrigerante tendrá algunos grados de sobrecalentamiento. Cuando hay una carga de enfriamiento inferior, la VET debe reducir el flujo. En la mayor parte de los sistemas que emplean una VET, la salida del evaporador está conectada a la entrada del compresor por una manguera con diámetro interno de aproximadamente 16 a 19 mm (5/8” a ¾”). Ciertos sistemas de VET utilizan una válvula estranguladora de succión (VES) para evitar que la presión el evaporador caiga debajo de cierta presión, alrededor de 30 PSI. La presión inferior con su temperatura menor puede causar la formación de hielo en el evaporador. Las VET pueden tener muchas formas; las más utilizadas, las primeras, se enroscaban a la entrada del evaporador y la tubería del líquido se enroscaba a la válvula. El bulbo sensor se sujetaba al tubo de cola del evaporador o se insertaba dentro de un pozo mismote éste. Era importante que el bulbo estuviera estrechamente unido a la salida del evaporador para mandar una señal precisa a la válvula. Recientemente, las que más se emplean son las de bloque o H que se conectan a las tuberías, tanto de líquido como de succión, y a la entrada y la salida del evaporador. Algunas se sujetan con rosca y otras con pernos entre múltiples y se sellan con anillos “O”. También pueden ser de cápsula insertada en un montaje mayor, que es un recibidor deshidratador con la VET y las válvulas estranguladoras de succión interconstruidas en él. La cápsula de la VET se montaba de modo que controlaba el flujo de refrigerante desde la porción receptora hasta el puerto del evaporador. Muchas VET tienen una malla pequeña y muy fina a la entrada, que atrapa basura que podría obstruir la válvula, y que puede extraerse para limpiar o instalar un repuesto.
Diferentes tipos de válvulas termostáticas Las válvulas de expansión termostáticas pueden ser de igualador de presión interno o externo. Estas últimas se utilizan frecuentemente en los circuitos de acondicionamiento del automóvil, en forma de válvula monobloque, debido a su facilidad de montaje y de aislamiento térmico. Válvulas de expansión con igualador interno. Funcionan dependiendo de la presión al principio de la evaporación. Debido a sus reducidas dimensiones, se emplean principalmente en sistemas de enfriamiento de poca capacidad, en los cuales el evaporador ofrece poca 75
resistencia al derrame del fluido refrigerante. En efecto, el recalentamiento estático aumenta con las pérdidas de carga del evaporador. Si estas pérdidas son demasiado elevadas, una parte importante del evaporador participa en el recalentamiento, en vez de evaporar el fluido. Válvulas de expansión con igualador externo. Funcionan dependiendo de la presión al final de la evaporación. Incluyen las pérdidas de carga en el evaporador. De esta forma, el efecto de éstas se elimina y ya no influye sobre el funcionamiento de la válvula.
Tubos de orificio (TO) Un TO es un orificio de diámetro fijo a través del cual debe fluir el refrigerante. Su producción es mucho más sencilla y económica que la VET, pero es incapaz de responder a la temperatura del evaporador. Cuando hay cargas de enfriamiento bajas fluye demasiado refrigerante que puede inundar de líquido el evaporador. Un sistema TO debe incluir un acumulador en el lado de baja, entre el evaporador y el compresor, para atrapar y almacenar refrigerante líquido. El acumulador suele estar unido a la salida del evaporador y conectado al compresor mediante una manguera. Los primeros TO utilizados en camionetas y camiones GM, y en algunos autos, eran unidades de bronce poroso de aspecto parecido a los filtros de combustible. Los TO más modernos son unidades de plástico más largos y esbeltos que se han usado en vehículos GM desde mediados de la década de 1960, y en casi todos los Ford a partir de la década de 1980. Los fabricantes usan códigos de color en los TO para identificar la fabricación y modelo del automóvil para el que se diseño el tubo. Un TO es un tubo delgado de bronce de unos 5 cm de longitud al que rodea una malla de filtración de plástico. Este tubo tiene dimensiones apropiadas para hacer fluir hacia el evaporador la cantidad adecuada de refrigerante para cargas máximas de enfriamiento. Como ya se mencionó, un TO inunda el evaporador durante cargas de enfriamiento ligeras, por eso siempre se usa un acumulador del lado de baja junto con él. La presión también afecta el flujo a través de un TO, y una presión excesiva del lado de alta puede hacer que la presión y la temperatura del evaporador se eleven demasiado. En un sistema en operación se puede localizar la posición del TO al hallar el punto donde la tubería del líquido caliente se vuelve fría. Si el sistema no está trabajando, las muescas en la tubería indican la ubicación del TO.
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Válvula de bloque.
Válvula de ángulo.
Orificio calibrado.
FIGURA 114. DIFERENTES TIPOS DE DISPOSITIVOS DE EXPANSIÓN.
Recomendaciones Golpes Una válvula que se haya caído corre el riesgo de no cumplir las especificaciones requeridas.
Capilar El capilar, situado sobre la cabeza termostática de algunas válvulas, está soldado a sus dos extremidades. Toda torsión puede crear una fuga de la carga termostática y provocar que el detector no sea funcional.
Tornillo de ajuste El tornillo de ajuste, situado bajo algunas válvulas de expansión, está regulado específicamente por el fabricante en sus instalaciones bajo condiciones muy precisas. Todo ajuste provoca una variación de sus características.
Presiones No someter a la válvula de expansión a una presión interna superior a 15 bar. Toda presión superior a este límite provoca una deformación irreversible de la membrana, así como una variación de las características de la válvula de expansión que hacen que no sea funcional.
Limpieza interna La presencia de partículas de tamaño superior a 50 micras tiene el riesgo de bloquear la válvula y hacer que ésta no sea funcional. Las partículas pueden ser impurezas introducidas en el circuito después de una intervención. Pueden ser, además, tapones de hielo que se forman ante la presencia de humedad en el circuito debido a un filtro deshidratante saturado. Siempre hay que taponar el circuito después de una intervención. Es necesario cambiar el filtro deshidratante cada dos años como mínimo.
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Acumulador El acumulador es un componente asociado al orificio calibrado para evitar la entrada de líquido al compresor de cilindrada variable. Desempeña la misma función de filtración y secado que el filtro deshidratador. Tiene la capacidad de separar el líquido y el gas para sólo dejar pasar gas hacia el compresor. Si no se sustituye el acumulador el material desecante se saturará de humedad, lo que producirá una obstrucción en el circuito y provocará una posexpansión que hará perder eficiencia al sistema. También la humedad que penetra en el circuito puede reaccionar químicamente con el aceite lubricante y provocar la aparición de ácidos altamente corrosivos, lo que deteriora el compresor y la válvula de expansión. Se recomienda sustituir el acumulador cada dos años. Cada vez que se abra el sistema es obligatorio cambiar el acumulador. Se sitúa en la línea de alta presión entre el condensador y la válvula de expansión. En el automóvil se sitúa, 90% de los casos, sobre el filtro deshidratador o en las tuberías de alta presión.
FIGURA 115. ACUMULADOR.
Funcionamiento de las tuberías Las tuberías unen los diferentes componentes del circuito para que circule el fluido refrigerante, y son los elementos de conducción del fluido refrigerante y de interconexión entre los elementos del circuito. Están constituidas de una parte rígida de aluminio o acero y una parte flexible de manguera de caucho, racores y juntas, amortiguadores de ruidos, mofles y válvulas mousses.
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FIGURA 116. TUBERÍAS.
FIGURA 117. COMPOSICIÓN DE LA MANGUERA.
FIGURA 118. TUBERÍAS.
FIGURA 119. UNIONES DE TUBERÍAS.
Funcionamiento del filtro deshidratador Este elemento se sitúa entre el condensador y la válvula de expansión en el compartimiento del motor en la parte frontal del vehículo. El filtro deshidratador es un depósito de fluido refrigerante en estado líquido. Además, contiene un desecante que sirve para retener la humedad que pudiera circular en el circuito de acondicionamiento; cuenta también con filtros para retener impurezas. El material desecante se satura de humedad y produce una obstrucción en el circuito, lo que provoca una preexpansión que causa una pérdida de eficacia en el circuito. El agua que penetra en el circuito puede reaccionar químicamente con el lubricante y provocar la aparición de ácidos altamente corrosivos que deterioran el compresor y la válvula de expansión. Es recomendable sustituir el filtro deshidratador cada dos años y cada vez que se realice una reparación en la cual se abra el sistema. El fluido refrigerante llega al filtro deshidratador en fase líquida –con residuos de gas en lo alto–, pasa a través del filtro y del desecante y se acumula en el fondo. Es aspirado en la parte superior para no recuperar más que líquido. La presencia de humedad en un circuito sin fugas puede deberse al mal estado de las tuberías flexibles. 79
El filtro deshidratador cumple la función complementaria de ser una reserva de líquido para absorber las variaciones de caudal de fluido en el circuito (en caso de ciclado del compresor), y para retener el gas residual y alimentar la válvula de expansión únicamente con fluido en estado líquido. También, como ya se mencionó, tiene filtros para detener las impurezas que podrían llegar hasta la válvula de expansión y taponar el orificio. Como el fluido frigorífico y el aceite arrancan partículas metálicas del circuito, debido a la presión y a la velocidad, hay que eliminarlas filtrándolos para proteger las válvulas del circuito y el compresor.
FIGURA 120. FILTRO DESHIDRATADOR.
1.2
Funcionamiento de los componentes eléctricos del aire acondicionado automotriz
Tablero de control Este componente se encuentra en la cabina del conductor, normalmente en el centro del tablero del automóvil, donde se encuentra el radio. El voltaje aplicado en los sistemas de aire acondicionado automotriz es de 12 volts, el que usualmente genera el sistema.
Control eléctrico A través de este control se obtienen diferentes variantes de flujo de aire, desde sólo ventilación hasta calefacción y enfriamiento; se logran diferentes combinaciones de compuertas abiertas y cerradas para dirigir el flujo de aire hacia donde el conductor lo desea, al frente, abajo, a los lados, para desempañar, etcétera. El conductor gestiona todos los parámetros. El circuito de acondicionamiento tiene un funcionamiento intermitente, ya que si la temperatura exterior varía, la que se desea en el interior también lo hará.
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FIGURA 121. CONTROL ELÉCTRICO.
FIGURA 122. FLUJO DE AIRE, MODO ACONDICIONAMIENTO.
TABLERO DE CONTROL.
FIGURA 123. MODO FRÍO MÁXIMO.
TABLERO DE CONTROL.
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Presostato Este dispositivo es el órgano de protección y seguridad del sistema. Es un interruptor que actúa sobre el paro y arranque del compresor, así como sobre el arranque y paro de la segunda velocidad del motor del impulsor GMV. El presostato tiene dos funciones principales: corte por sobrepresión a unos 27 bar en funcionamiento al arrancar si la presión del circuito es inferior a 2 bar. Si la temperatura exterior es inferior a –10 °C, la temperatura del fluido puede descender por debajo de este valor, por lo que la presión será inferior a 2 bar, el presostato cortará por baja y el acondicionamiento no funcionará. El presostato tiene una función secundaria: conectar la segunda velocidad del impulsor GMV a unos 18 bar en funcionamiento.
FIGURA 124. PRESOSTATO.
FIGURA 125. PRESOSTATO.
Termostato El termostato se encuentra en el tablero de mandos en el centro del tablero principal del automóvil en la cabina su función es controlar la temperatura deseada en la misma para el confort del conductor y los tripulantes.
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Termostato
FIGURA 126. TERMOSTATO.
Impulsor GMV El impulsor GMV pone en movimiento e impulsa el aire hacia la cabina. En el interior del bloque de acondicionamiento sus componentes son: • • • •
Motor eléctrico. Ventilador. Dispositivo de control de potencia. Sistema de refrigeración de la parte eléctrica de potencia.
FIGURA 127. IMPULSOR GMV.
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1.3
Funcionamiento de los componentes electrónicos de aire acondicionado automotriz
Control electrónico
FIGURA 128. CONTROL ELECTRÓNICO.
La tarjeta electrónica se encarga del suministro del caudal de aire y su temperatura. El conductor solamente interviene para predeterminar la temperatura deseada.
Informaciones tomadas
Tarjeta electrónica
Acción sobre el sistema de acondicionamiento de aire
Funcionamiento de un sistema con control electrónico:
Captadore
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Temperatura: Del exterior De la cabina Del evaporador De la salida del aire del radiador De calefacción
Tratamiento de información
Accionadores
Mando del deflector de mezcla de aire caliente y frío Mando de reciclaje Regulación del caudal de aire Mando de reparto de aire a la cabina
Captadores Los captadores son termistencias de temperatura negativa (CTN). Su resistencia eléctrica varía en función directa de la temperatura: cuando la ésta aumenta la resistencia también lo hace. Estos captadores se utilizan ampliamente en el campo automotriz. Los CTN informan a la tarjeta electrónica sobre las temperaturas del aire: • • • •
Exterior. A la salida del evaporador. En el interior de la cabina. A la salida del radiador de calefacción.
Los captadores de la temperatura de la cabina cuentan con microturbinas para mover el aire y mejorar la homogeneidad de la medida. Los accionadores actúan sobre los diferentes deflectores de aire del sistema de acondicionamiento. Existen cuatro tipos de accionadores: • • • •
Manuales. Por depresión. Por motor de corriente continua. Por motor paso a paso.
Los accionadores manuales se encuentran en los sistemas de acondicionamiento de aire regulados automáticamente. Actúan sobre los deflectores mediante varillas o cables. Por lo general, los sistemas de acondicionamiento no regulados cuentan con accionadores por depresión, los cuales funcionan mediante una bomba de vacío. La posición del mando actúa proporcionalmente sobre la posición de los deflectores. Los accionadores por motor de corriente continua son: 85
• • • •
De concepción económica simple. Difíciles de regular. Funcionan en par de bloqueo todo o nada, abierto o cerrado. Mando de apertura y cierre del deflector de reciclado o regulación progresiva, caliente o frío.
Los accionadores de motor paso a paso son: • • • •
De concepción simple. Fáciles de regular. Funcionamiento por intermitencia. Mandan la apertura y el cierre del deflector de reciclado o reglaje progresivo, caliente o frío.
Actuadores Mueven las trampillas del circuito del circuito de ventilación del sistema de acondicionamiento de aire. Existen dos tipos de actuadores paso a paso: • •
De 1.67 rpm para trampillas de distribución. De mezcla de 3.5 a 7 rpm para trampilla de recirculación.
Ambas se encuentran en forma de un solo polo y de dos polos, y se componen de: • • • •
5 o 6 cables de 1-12 volts. 4- bobinas de señal cuadrada de 200 Hz. R 84 ohms siempre menor de 100 ohms (SAHIA). R 24 Ohms stepper rápido (BUHLER).
La señal de 12 volts está fija en el punto central, y la tarjeta electrónica va variando señales de masa, lo que depende de la posición deseada por el usuario o el sistema automático.
FIGURA 129. ACTUADORES DE CORRIENTE CONTINUA.
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FIGURA 130. ACTUADOR PASO A PASO (STEPPER).
FIGURA 131. ACTUADOR PASO A PASO UNIPOLAR.
El par nominal es de 40 Ncm, y si es transitorio, de 80 a 100 Ncm. Si la resistencia es diferente a 84 o 24 ohms está defectuoso, y si una fase está defectuosa causará ruido. Un diagnóstico rápido requiere invertir los conectores de las trampillas de mezcla y distribución y controlar a partir de la tarjeta electrónica. Se deben reciclar cada 25 intervenciones en el arranque.
Sonda del evaporador La sonda se coloca sobre las aletas del evaporador en el punto más frío. Es un elemento de seguridad que previene la aparición de hielo en el evaporador. También capta la temperatura en las aletas del evaporador. Además, funciona como un interruptor que controla la parada o la puesta en marcha del compresor, el cual se produce generalmente cuando la temperatura alcanza –1°C, y vuelve a conectarse a 4°C. Los sistemas de climatización cada vez son más complejos. Los elementos de captación de datos necesarios para el funcionamiento de la tarjeta electrónica provienen de diferentes entornos del vehículo, y son muchos los parámetros que se deben controlar.
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Elemento sensible.
FIGURA 132. SONDA DEL EVAPORADOR.
FIGURA 133. ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN EL CONTROL DEL ACONDICIONAMIENTO.
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La tarjeta electrónica En resumen, el funcionamiento del acondicionamiento automático lo regula la tarjeta electrónica, también llamada centralita o calculador. Dicha tarjeta se encuentra normalmente detrás de los mandos y de la pantalla del acondicionador; dispone de entradas, salidas y conexiones bidireccionales, dependiendo de las necesidades del sistema. Las diferentes sondas proporcionan información a la tarjeta electrónica (señales de entrada) acerca de la temperatura y las presiones en diferentes puntos del sistema. Existen actuadores que reciben una señal de salida de la tarjeta y mueven las diferentes trampillas del conjunto de distribución. La tarjeta electrónica también envía señales de salida al impulsor, al ventilador y al compresor, según las necesidades de climatización y refrigeración del motor. Por último, el funcionamiento de la tarjeta electrónica de acondicionamiento está íntimamente relacionado con los módulos electrónicos de refrigeración e inyección.
FIGURA 134. TARJETA ELECTRÓNICA.
Funcionamiento general del sistema La cabina El objetivo principal de un sistema es acondicionar la cabina del vehículo de tal forma que se alcance en su interior el confort térmico. Para lograrlo el sistema impulsa el aire exterior que entra por la toma de aire, atraviesa el evaporador y el radiador de calefacción, a través del conjunto de distribución de trampillas, y circula por los diferentes conductos. El aire soplado sale por los difusores y se mezcla con el aire ambiente que se encuentra en el interior de la cabina, de tal forma que dicho aire ambiente alcance la temperatura deseada. La calidad del aislamiento térmico y la temperatura inicial de las paredes de la cabina tienen una influencia importante en el tiempo que tarda el aire del interior en alcanzar la temperatura de consigna. 89
El tablero de control Los controles del acondicionador se encuentran normalmente en el tablero, así como la pantalla de presentación de la temperatura deseada, de la velocidad de ventilación y de la distribución del aire. La sonda de temperatura de la cabina suele estar colocada en la parte interior delantera del tablero, cerca del limpiaparabrisas, o bien sobre el propio acondicionador en el tablero de mandos. La sonda de temperatura exterior suele estar colocada en la parte baja del retrovisor derecho, aunque existen otras posibles ubicaciones. Por último, la sonda de aire soplado por el impulsor está colocada en el interior del conjunto de distribución de trampillas. Pueden existir varias, en los difusores frontales, en el conducto que va hacia los pies y en el conducto que va hacia el parabrisas.
El tablero De igual forma que las paredes de la cabina, el tablero y el conjunto de instrumentos tienen una conductividad térmica y una temperatura inicial que influyen en el tiempo que tarda el sistema en alcanzar la convergencia. El diseño del tablero tiene una influencia fundamental en la arquitectura de los conductos, y por lo tanto, en la circulación del aire soplado.
El conjunto A/C El conjunto A/C, o conjunto de distribución de trampillas, contiene gran cantidad de componentes básicos para el correcto funcionamiento del sistema. El radiador de calefacción y el evaporador están alojados en el interior, y el aire proveniente del exterior intercambia calor con estos dos dispositivos. El impulsor garantiza la correcta circulación hacia el interior del caudal de aire. En la zona más fría del evaporador puede existir una sonda del evaporador, la cual manda una señal a la tarjeta electrónica para que corte el compresor en caso de que haya formación de hielo. Además, cada trampilla está provista de un actuador que garantiza su movimiento al recibir la señal correspondiente de la tarjeta electrónica. Se puede observar cómo el diseño del conjunto A/C se realiza basado en la arquitectura del tablero y de la cabina. La sonda de aire soplado se encuentra en el interior de este conjunto A/C, pero también forma parte del entorno de la cabina. El propio aire soplado circula por el conjunto A/C, por el interior del tablero, y desemboca en la cabina.
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El motor del automóvil El motor del automóvil arrastra, mediante la banda del alternador, componentes fundamentales para el acondicionamiento del vehículo, como el compresor y la bomba de líquido de enfriamiento del motor. El módulo de inyección del motor debe estar también conectado a la tarjeta electrónica, ya que en caso de que se produzca una aceleración brusca, el compresor debe cortar para no restarle potencia al motor.
El circuito de calefacción La bomba del líquido de enfriamiento del motor asegura la circulación del líquido anticongelante por el motor del automóvil, refrigerándolo. La circulación del líquido se realiza a través de los manguitos hacia el radiador, donde se evacua el calor residual. La sonda de temperatura del líquido refrigerante informa a la tarjeta electrónica de climatización acerca de la temperatura del motor, por si ésta fuese elevada y fuera necesario cortar el compresor. El termocontacto acciona el GMV o ventilador cuando el líquido anticongelante se encuentra a una temperatura demasiado elevada en el radiador. El termostato permite dirigir todo el flujo del líquido anticongelante inicialmente hacia el radiador de calefacción, donde se intercambia el calor con el aire exterior atraído por el impulsor. Si la presión del fluido en el circuito de aire acondicionado es demasiado alta o demasiado baja, el presostato envía una señal a la tarjeta electrónica para que corte el compresor. Si la presión supera un determinado valor, se conecta el GMV, que hace descender la presión en el condensador.
FIGURA 135. SISTEMA DE CALEFACCIÓN.
91
El circuito de frío Este circuito comprende elementos del circuito de acondicionamiento, ya presentes en el entorno del motor del automóvil y en el circuito de calor. El evaporador es el elemento productor de frío, y la sonda de evaporador es un elemento de control ya descrito párrafos atrás. Los dos últimos elementos de este entorno son el filtro deshidratador, que tiene un papel de desecante y filtrante del circuito, y las tuberías que transportan el fluido refrigerante por todo el circuito.
El sistema completo El conjunto de distribución de trampillas enlaza la parte del sistema que se encuentra en el compartimiento motor con la parte localizada en la cabina, lo que el usuario advierte más directamente. El evaporador y la sonda pertenecen al conjunto A/C y al circuito de frío, mientras que el radiador de calefacción pertenece al circuito de calor.
FIGURA 136. SISTEMA DE CALEFACCIÓN Y ENFRIAMIENTO AUTOMOTRIZ.
La climatización automática Cada entorno interacciona con la tarjeta electrónica del sistema de acondicionamiento. Los mandos son el sistema de comunicación principal entre el usuario y la tarjeta electrónica. De la misma forma que el usuario puede presionar un botón u otro según sus preferencias, la tarjeta electrónica también puede conectar diferentes botones en modo automático. El display de presentación permite al usuario conocer cómo está funcionando el sistema en cada momento. 92
La sonda de temperatura de la cabina informa a la tarjeta electrónica de la temperatura en el interior a cada instante. El objetivo es conocer si se ha llegado a la temperatura de consigna. Normalmente, el usuario desconoce esta temperatura instantánea. La sonda de temperatura de aire soplado y el valor que proporciona la sonda de temperatura exterior informan a la tarjeta electrónica si la posición de la trampilla de mezcla es la adecuada para alcanzar la temperatura de cabina elegida, así como qué caudal de aire y tipo de distribución son necesarios. La tarjeta electrónica envía una señal a cada actuador para que se mueva la trampilla necesaria en cada instante. La sonda del evaporador informa a la tarjeta electrónica si se está formando hielo en el evaporador, y por lo tanto, si el sistema debe enviar una señal al compresor para que corte (caso de cilindrada fija). La tarjeta electrónica envía una señal al impulsor para que aumente o disminuya el caudal de aire requerido. El presostato informa al sistema de la presión en el circuito de fluido frigorífico. Si es excesiva o demasiado baja, la tarjeta electrónica manda una señal al compresor para que corte. Si excede de un cierto valor, el calculador manda una señal al GMV para que se conecte la segunda velocidad. El termocontacto actúa de una forma similar: si la temperatura del líquido refrigerante es demasiado elevada, la tarjeta electrónica manda una señal al GMV para que conecte la segunda velocidad. El módulo electrónico de enfriamiento informa a la tarjeta electrónica de diversos parámetros de la refrigeración y calefacción. Por último, el módulo de inyección informa a la tarjeta electrónica si se ha producido una aceleración y, por lo tanto, si se debe cortar el compresor para proporcionar más potencia al motor. Además, el hecho de que el compresor esté conectado debe conocerse para que aumente el régimen de ralentí y no se disminuya la potencia del motor.
2.
Mantenimiento preventivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos del sistema de aire automotriz
El mantenimiento preventivo al sistema de aire acondicionado automotriz es la garantía del funcionamiento correcto del sistema. Además, las partes del sistema se conservarán durante más tiempo en buen estado y se evitarán reparaciones costosas en el futuro. El sistema de aire acondicionado automotriz debe tener una operación continua durante el invierno, se recomienda incluso que se opere cuando menos una vez por semana para que no se resequen los sellos del compresor y se produzcan fugas. Esto da oportunidad a que el aceite se mantenga cubriendo las superficies móviles del compresor. La operación continua ayuda a que los elementos eléctricos o electrónicos del sistema se mantengan en buen estado y que cualquier falla sea detectada de inmediato. 93
2.1
Mantenimiento de los componentes mecánicos de aire acondicionado automotriz
Mantenimiento preventivo del compresor de aire acondicionado automotriz El mantenimiento preventivo de los elementos mecánicos del sistema de aire acondicionado automotriz consiste en una revisión de las lecturas de presión y de la temperatura del sistema, los cuales serán el indicio básico del funcionamiento del sistema. Asimismo, se hará una observación detallada de todas las partes del sistema para detectar manchas de aceite que indiquen una fuga. Finalmente, es conveniente realizar una limpieza general de los componentes del sistema. Estas actividades darán pie a la elaboración de un diagnóstico del sistema, que llevarán en un momento dado a la corrección o reparación de alguna falla, que ya entrará en lo que es el mantenimiento correctivo.
Refrigerantes Todo fluido que absorbe calor es un refrigerante. Los fluidos refrigerantes se utilizan en los sistemas de acondicionamiento de aire debido a su gran capacidad para absorber calor. El refrigerante que se utilizaba en los sistemas de aire acondicionado automotriz era el R-12, que es un CFC. De acuerdo con las normatividades ambientales internacionales está prohibido desde el año 2000, y para el año 2010 ya no deberá usarse debido a que el cloro que contiene en su composición química es muy dañino para la capa de ozono. El refrigerante que actualmente se usa es el R-134a, que es un HFC que no contiene cloro. El R-12 se ha utilizado mucho tiempo en el acondicionamiento automotriz y es muy buen refrigerante, su calor de evaporación es elevado, cambia de estado a presiones bajas; sin embargo, es muy dañino al ambiente, por encima de los 150oC produce el mortal gas mostaza. El R134-a sólo puede usarse con aceite polioléster, su calor de evaporación es más elevado, cambia de estado a presiones bajas y no daña la capa de ozono. Estos dos refrigerantes son incompatibles entre sí, por lo que jamás se deben mezclar. En presencia de agua los dos son corrosivos Cada refrigerante trabaja con un determinado tipo de aceite: El R-12 con aceite mineral El R-134a con polioléster La molécula del R-134a es más pequeña, por lo que es más propenso a fugas Es importante mencionar que ninguno de ellos puede ser liberado a la atmósfera. De acuerdo con la normatividad ambiental vigente, siempre que se lleve a cabo un servicio deben recuperarse en un cilindro autorizado y si es posible volver a utilizarse, si no es así, deberán guardarse y ser enviados a un centro de acopio para ser regenerados o destruidos. 94
Aceites Los aceites tienen como función principal la de lubricar las piezas en movimiento para evitar que el compresor se pegue, además de cumplir con tareas como refrigerar el compresor, reforzar la estanqueidad de los componentes y evacuar las impurezas. Los aceites minerales son parafínicos o nafténicos y se utilizan básicamente para el R-12. Los aceites sintéticos son el polialquilen glicol (PAG) y el polioléster JAMAS DEBEN MEZCLARSE LOS ACEITES MINERALES CON LOS PAGO CON POLIOLÉSTER. Estos aceites son altamente higroscópicos y no deben exponerse más de 12 minutos al medio ambiente, de lo contrario se saturaran de humedad y quedarán inservibles. Estos detalles deben tenerse muy en cuenta para cuando se realicen las actividades de servicio. Recientemente ha salido otro refrigerante, el Isceon MO-49 (R-413A), que es compatible con cualquier aceite y se puede usar como sustituto del R-12.
Mantenimiento correctivo del compresor de aire acondicionado automotriz El compresor es el alma de cualquier sistema de aire acondicionado o refrigeración y hay que revisarlo periódicamente. Es importante realizar observaciones visuales del compresor para detectar manchas de aceite, que serán muestra de posibles fugas de refrigerante. Los empaques y sello mecánico son partes susceptibles de las fugas y para evitarlas es recomendable operar el sistema continuamente, aun en invierno, para mantener una circulación y bañado del cuerpo y partes móviles del compresor y evitar la resequedad. Una fuga en el sello puede reconocerse por el escurrimiento de aceite por la flecha entre el cuerpo del compresor y el embrague; las fugas de los empaque igualmente pueden identificarse por la aparición de manchas y escurrimiento de aceite en el cuerpo del compresor y su base. Al arrancar el sistema se debe observar al tacto la diferencia de temperaturas de las líneas de succión y descarga. Verificación de presión de refrigerante Para verificar la presión del sistema es necesario conectar el múltiple de manómetros, además se debe tomar en cuenta el tipo de refrigerante que se utiliza en el sistema. Básicamente son dos los tipos de refrigerante que se van a encontrar en este tipo de sistemas: los autos viejitos están cargados con R-12 y los autos nuevos, desde 1993 o 1994, ya vienen cargados con refrigerante R-134a. Para unir el múltiple de manómetros a un sistema de R-12, las mangueras del múltiple se conectarán directamente a la línea de succión por medio de una conexión ¼” flare.
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Sin embargo, para conectar las mangueras del múltiple a un sistema de R-134a es necesario utilizar adaptadores especiales para poder tener acceso al sistema, La ventaja es que estos adaptadores también sirven como válvula. Hay que tener a la mano las tablas de presión temperatura para relacionar las lecturas de presión con las de temperatura para comprobar el funcionamiento del sistema. Conexión del múltiple de manómetros: • • • • •
Revisar si el sistema es de R-12 o de R-134a. Si es de R-12 hay que quitar el tapón y conectar la manguera azul del manómetro de baja al lado de succión, la presión se detectará inmediatamente. Si es de R-134a hay que quitar los tapones y conectar los adaptadores al sistema con la válvula cerrada. Conectar las mangueras del múltiple de manómetros. Abrir las válvulas de los adaptadores y la lectura se detectará inmediatamente.
Hay que resaltar que no hay manera de confundir las conexiones de las líneas de alta y baja porque son de diámetros diferentes y los adaptadores son de color diferente: azul, baja; rojo, alta.
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FIGURA 137. ADAPTADORES.
FIGURA 138. PUERTOS DE SUCCIÓN Y DESCARGA.
FIGURA 139. CONEXIÓN DE CONECTORES Y MANGUERAS.
FIGURA 140. CONEXIÓN DEL MÚLTIPLE DE MANÓMETROS.
FIGURA 141. LECTURA DE LA SUCCIÓN.
FIGURA 142. LECTURA DE SUCCIÓN Y DESCARGA.
Diagnóstico del sistema Con el múltiple de manómetros conectado: • • • • • • •
Colocar un termómetro a la salida del aire en la cabina. Arrancar el sistema. Observar cómo baja la presión y cómo baja la temperatura dentro de la cabina. Comprobar que la presión corresponda con la temperatura dentro de la cabina. Acelerar el vehículo. Observar cómo varía la presión al acelerar. Observar el comportamiento de la temperatura.
Después de varias lecturas: • • • •
Elaborar el diagnóstico del sistema. Apagar el sistema. Si es necesario, se debe quitar el múltiple de manómetros. O proceder a la siguiente operación de servicio.
FIGURA 143. TIPOS DE POLEAS.
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Tensión de las bandas Los vehículos anteriores a 1995 utilizaban bandas individuales para cada elemento que el motor movía, alternador, bomba, sistema hidráulico y de aire acondicionado, actualmente los automóviles usan una polibanda, la cual mueve a todos los sistemas acoplados al motor. Esto tiene la ventaja de que es una banda más resistente y está acomodada de tal manera que compensa los esfuerzos realizados y es autoajustable por medio de un tensor, sin que exista una sola medida para cada modelo. Sin embargo, si ésta falla, por ser sólo una, el automóvil queda totalmente deshabilitado. Se debe observar, cualquiera que sea el tipo de banda, si está agrietada, empapada de aceite, brillante por la fricción o desgarrada y partida. Cualquiera de estas circunstancias es suficiente para sustituirla. Cuando se tengan varias bandas en combinación se recomienda cambiarlas todas, ya que si se cambia una sola, esta nueva banda trabajará más, ya que estará más justa y se desgastará más rápido.
Mantenimiento preventivo del condensador de aire acondicionado automotriz Se recomienda revisar que las aletas del condensador no estén tapadas con hojas u otro tipo de residuos. Las aletas tapadas reducen el flujo de aire a través del condensador haciendo que el sistema trabaje en condiciones más difíciles. Es recomendable llevar a cabo una limpieza periódica del condensador.
Mantenimiento preventivo del evaporador de aire acondicionado automotriz Se recomienda revisar regularmente los drenajes del evaporador para evitar que se deposite suciedad y se estrangulen los pasos. Si se llegan a tapar los drenajes, el agua acumulada escurrirá hacia la cabina mojando la alfombra y causando graves daños al vehículo. Aunque es difícil tener acceso al evaporador para efectuar una limpieza, también se siguiere realizar una limpieza periódica del evaporador. En caso necesario, habrá de llevarse al servicio autorizado
Mantenimiento preventivo de la válvula de expansión termostática de aire acondicionado automotriz Para verificar el buen funcionamiento del dispositivo de expansión se debe observar la temperatura a la entrada y salida del mismo, a simple vista puede notarse la tubería seca en la entrada y húmeda en la salida. Al tacto, la tubería de entrada se sentirá más caliente que la tubería de salida. Si se tiene un dispositivo TO habrá que localizar su ubicación y realizar la misma observación.
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FIGURA 144. UBICACIÓN DEL DISPOSITIVO TO.
Si la válvula de expansión está a la vista y accesible, puede revisarse su operación de la siguiente manera: • • • • •
Desconectar el tubo capilar o bulbo sensor de la válvula. Con el motor funcionando a velocidad de prueba y el sistema de aire acondicionado en operación inserte el bulbo en agua helada. La válvula deberá ir cerrando gradualmente y debe bajar la presión del lado de baja. Retirar el bulbo y calentarlo con la mano o en agua tibia. La válvula debe abrir y aumentará la presión de succión. Si no responde, habrá que cambiarla.
Mantenimiento preventivo de las mangueras de unión en aire acondicionado automotriz Verificar periódicamente el estado de las mangueras y conexiones, y revisar las manchas de aceite, que son los principales indicios de fuga, aunque actualmente las mangueras y conexiones están fabricadas de materiales muy seguros. Sólo habiendo cometido un error en la combinación de refrigerantes y aceites pueden llegar a debilitarse.
Utilidad de la mirilla Es importante revisar periódicamente la mirilla con el sistema funcionando. Si ésta indica falta de refrigerante, se deberá comprobar si hay fugas en el sistema. No todos los sistemas tienen mirilla, pero en caso de tenerla, ésta se encontrará después del recibidor de líquido. Se limpia el cristal y se deja funcionar el sistema por algunos minutos. Si la temperatura ambiente es superior a los 21oC, se colocan los controles en frío máximo y el ventilador en la máxima velocidad. Las siguientes observaciones darán una idea del estado del refrigerante en el interior del sistema:
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Observación Aspecto lechoso Burbujas ocasionales o en movimiento Espuma y flujo continuo de burbujas Trazas de aceite en el cristal Mirilla limpia
Diagnóstico Humedad en el sistema Nivel de refrigerante ligeramente bajo o deshidratador saturado y liberando humedad Nivel de refrigerante muy bajo Ausencia completa de refrigerante Funcionamiento normal, sistema completamente lleno o sistema con poco refrigerante
Estas observaciones no son determinantes de una condición, ya que puede observarse un flujo continuo de burbujas en un día frío sin que sea indicio de falta de refrigerante. Si la mirilla muestra una columna de líquido espumoso, se recomienda bloquear parcialmente el flujo de aire a través del condensador con un pedazo de cartón duro. Si la mirilla se aclara y el funcionamiento del sistema es adecuado, la carga será correcta; sin embargo, si no ocurre esto, será indicio de falta de refrigerante, por lo que se deberá realizar un servicio de mantenimiento correctivo. En caso de detectarse falta de refrigerante habrá que realizar una detección de fugas con un detector adecuado. En el caso de que se observe una mirilla limpia, es posible que esté completamente lleno el sistema o que se encuentre completamente vacío. Para comprobar esto habrá que tocar los tubos de alta y baja presión junto al compresor, si el de alta está caliente y el de baja frío, significa que el sistema está bien. Si no hay diferencia apreciable entre las temperaturas de los tubos, esto significa que al sistema le falta refrigerante. Debe aclararse que el sistema no va a funcionar totalmente vacío, ya que el presostato evitará que así sea para protección del sistema. Las indicaciones de la mirilla son sólo una guía, ya que con la colocación del múltiple de manómetros se podrán comprobar las observaciones. Aunque el sistema motriz del automóvil no forma parte del sistema de aire acondicionado, es importante comprobar que el sistema de enfriamiento del motor esté funcionando adecuadamente, ya que el radiador y el condensador están juntos y el rechazo del calor al medio ambiente se realiza en conjunto de tal manera que un sobrecalentamiento del radiador causará fallas de funcionamiento en el sistema de aire acondicionado.
2.2
Mantenimiento preventivo acondicionado automotriz
de
los
componentes
eléctricos
de
aire
Casi todos los problemas de los circuitos eléctricos pueden agruparse dentro de cuatro categorías: • • • • 100
Circuitos abiertos. Circuitos con alta o débil resistencia. Circuitos con corto. Circuito aterrizado.
Estos problemas pueden ocurrir de manera continua o intermitente, es más fácil detectar los problemas intermitentes, los cuales son el resultado de movimiento del vehículo, vibración y cambios de temperatura. Con el equipo se pueden revisar fácilmente casi todos los componentes eléctricos para ver si alguno de ellos presenta una falla.
Circuitos abiertos Un circuito abierto es un circuito incompleto o interrumpido en el que no puede fluir corriente y la causa suele ser un alambre roto o desconectado, un fusible o un eslabón quemado (probablemente a causa de un corto o una tierra) o un filamento roto en un foco de luz. El voltaje de la fuente está presente hasta el punto de la falla. Un circuito abierto causa una pérdida completa de voltaje y de corriente. Puede ocurrir en un circuito ya sea abierto o débil en cualquier punto entre las conexiones del elemento y la tierra.
Circuitos con alta resistencia Un circuito con alta resistencia es parecido a un circuito abierto, la diferencia es que en él fluye una cantidad reducida de corriente (no suficiente para hacer el trabajo). La causa de esto es con frecuencia una conexión corroída o floja. Un circuito de alta resistencia reduce el voltaje y la corriente. A esto se le conoce como caída de voltaje desperdiciado.
Circuitos con corto Aunque se usa el término corto circuito para describir cualquier problema eléctrico, un corto circuito se encuentra casi siempre sólo en una bobina de alambre. Si los alambres pierden aislamiento y el metal de los mismos se tocan, el flujo de corriente toma la trayectoria más corta y evita pasar por ciertas partes del embobinado. El efecto del corto es una resistencia inferior de la bobina a causa del acortamiento del trayecto, lo que permite un aumento en el flujo de corriente. La fuerza del imán se reduce también como resultado de la menor cantidad de ampere-vueltas. El corto también se conoce como conexión cobre a cobre. También puede ocurrir un corto entre los alambres de dos circuitos individuales si se daña el aislamiento.
Circuito aterrizado Un circuito con conexión a tierra es similar a un corto, excepto que el alambre desnudo toca tierra. A esto se le llama en ocasiones corto a tierra o conexión de cobre a hierro. El circuito aterrizado completa un trayecto directamente de regreso a tierra de la batería del circuito. Casi toda la corriente sigue el camino de menos resistencia. Según el punto donde ocurre la conexión, un circuito aterrizado puede tener resistencia cero, y el flujo de corriente aumentará de inmediato hasta el límite del fusible, el alambre o la batería. Esto provoca normalmente una quemadura muy rápida y con frecuencia es fácil de localizar el humo o el alambre quemado que resulta.
101
Mantenimiento preventivo del tablero eléctrico y fusibles de aire acondicionado automotriz Anteriormente se hacían las lecturas de los valores eléctricos con un foco de prueba, un alambre de puente o con un multímetro analógico. Ahora no es posible utilizarlos debido a la construcción de los elementos modernos. Además de que el foco y el medidor analógico no se pueden usar en los elementos estado sólido porque se toma demasiado amperaje de la computadora, lo que origina errores en el sensor de daños. Sin embargo, ahora se utilizan las luces de prueba LED y los multímetros digitales.
Medición del voltaje Para medir el voltaje y la caída de voltaje se usa un multímetro conectado a la terminal (-) negativa y se examina en varios puntos a lo largo del circuito con la terminal (+) positiva. El medidor exhibirá el voltaje real en este punto del circuito. Según el circuito y sus componentes, la lectura deberá ser de 12 volts. Si el voltaje es “0” indica un circuito abierto entre la fuente y el punto de lectura. Si se lee menos de 12, esto indica una caída de voltaje que puede ser bueno o malo. También se puede medir el voltaje a partir de la terminal (+) positiva. Esta lectura será la pérdida de voltaje a través del elemento. Se debe observar que esa caída ocurre sólo cuando el circuito está activado y con carga. La caída de voltaje es igual a la suma de las caídas de voltaje en cada elemento y es igual al voltaje de la fuente.
Medición de resistencia Para medir la resistencia de componentes eléctricos se utiliza un óhmetro. Las dos terminales del óhmetro se conectan a los dos extremos de un alambre o de las conexiones de un componente y el medidor exhibe el valor de la resistencia de ese componente. Los óhmetros tienen una batería interna como fuente de energía, nunca debe conectarse a un circuito que tenga corriente eléctrica, pues el voltaje generalmente mayor del circuito dañará el óhmetro. Siempre que se pruebe la resistencia deberá de apagase el sistema o desconectar la terminal de corriente. El óhmetro es ideal para probar una bobina de embrague cuando encuentra desconectada, se puede probar si está en corto, a tierra o abierta y si está bien con la lectura de continuidad.
Medición de amperaje Se utiliza un amperímetro interrumpiendo el circuito y colectándolo en serie con el circuito. Esto es mucho mejor si el amperímetro es de gancho y sólo rodea al conductor a medir. Si el amperaje es inferior al especificado significa que hay un circuito débil, con resistencia excesiva. Si las lecturas son superiores a las especificadas indica que hay un circuito en corto o conexión a tierra.
102
Mantenimiento de motores eléctricos del sistema de aire acondicionado automotriz Los motores eléctricos del sistema de aire acondicionado automotriz generalmente son del tipo cerrado, por lo que difícilmente se puede acceder al interior para limpiarlos y lubricarlos. Cuando se detecta una falla en el motor se recomienda sustituirlo por uno nuevo, no es recomendable repararlo. Las pruebas que se le pueden practicar son las de llegada de voltaje resistencia de sus bobinas y consumo de corriente, para verificar que éstas coincidan con las especificadas por el fabricante para determinar el estado del motor.
2.3
Mantenimiento preventivo de los componentes electrónicos de aire acondicionado automotriz
La mayoría de los sistemas electrónicos modernos de los acondicionadores de aire automotriz usan un módulo de control capaz de efectuar el autodiagnóstico de problemas detectados en el sistema, lo anterior lo realizan por medio de sus sensores y circuitos de salida en menos de un minuto. Si localiza un problema eléctrico, establece y exhibe un código de problema de error que puede ser suave (temporal) o fuerte (semipermanente). Un código suave se borra de la memoria del módulo de control cuando se desconecta la llave, un código fuerte se borra ejecutando una operación especial oprimiendo ciertos botones del cabezal de control o removiendo el fusible del módulo de control. A esta acción se le llama despejar códigos. Algunos sistemas son capaces de registrar y exhibir problemas anteriores. El autodiagnóstico es muy específico del modelo del automóvil. Es necesario seguir las instrucciones exactas que proporciona el fabricante del vehículo.
Mantenimiento preventivo de la tarjeta electrónica, de los captadores, accionadores y actuadores del sistema de aire acondicionado automotriz Con el elemento de diagnóstico de los elementos electrónicos del sistema no es necesario ni tocarlos manualmente para observar alguna falla en su funcionamiento, ya que el dispositivo lo realizará alimentado al sistema códigos a través de los cuales se solucionarán los problemas. Por tal motivo, al contar con este elemento de diagnóstico, sólo en el caso de necesitarse una sustitución es que se accederá al lugar donde se encuentra el elemento dañado para sustituirlo.
3.
Mantenimiento correctivo de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos de aire acondicionado automotriz
El mantenimiento correctivo a los sistemas de aire acondicionado automotriz consiste básicamente en la sustitución del elemento dañado. 103
Solamente el compresor puede repararse de una fuga en el sello o los empaques al cambiar éstos; sin embargo, si tiene una falla mecánica interna se puede conseguir uno completamente nuevo o uno a cambio por el dañado.
3.1
Corrección de fallas mecánicas en aire acondicionado automotriz
Detección de fugas Detectar una fuga primero requiere comprobar que existe. Si se si tiene suficiente presión en el sistema para realizar la prueba, ésta se realiza y al encontrarla se recupera el refrigerante. Sin embargo, si es poca la presión que queda dentro del sistema se recomienda completar la carga con nitrógeno hasta 100 PSIG y realizar la prueba con una solución de agua y detergente líquido. Para la revisión o detección de una fuga, se recomienda seguir el siguiente procedimiento: • • • • •
Conectar el múltiple de manómetros. Conectar el múltiple de manómetros y conectarla a la línea de baja y a la de alta. Comprobar la presión del refrigerante en el sistema. Revisar visualmente en las líneas alguna mancha de aceite. Aplicar la solución jabonosa con detergente líquido y aplicarlo en los puntos sospechosos (codos y uniones de soldadura).
Si no se detecta por este medio, utilizar cualquier otro medio de detección (ultrasónico, electrónico, de flama o de luz ultravioleta). La fuga se encontrará por cualquiera de estos métodos. Es importante señalar que cuando se haya detectado la fuga con refrigerante, es necesario recuperar éste en un cilindro autorizado, nunca derramarlo a la atmósfera. Si la fuga se detectó con la mezcla refrigerante nitrógeno, las regulaciones ambientales permiten derramar esta mezcla a la atmósfera sin riesgo de contaminación.
FIGURA 145. USO DEL DETECTOR ELECTRÓNICO.
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FIGURA 146. USO DEL DETECTOR DE LUZ UV.
FIGURA 147. DETECCIÓN DE FUGAS EN EL COMPRESOR.
Recuperación de refrigerante En vez de tirar el refrigerante a la atmósfera para reparar o sustituir algún elemento del sistema es preferible recuperarlo. Los sistemas automotrices antes utilizaban R-12, que es un CFC por su composición química, que incluye cloro en sus moléculas. El R-12 es un gran contaminante del medio ambiente; su mayor efecto nocivo es el deterioro de la capa de ozono estratosférico, el cual protege a los seres vivos contra las radiaciones ultravioletas de Sol. Debido a sus efectos nocivos, el R-12 está en proceso de desaparición, y si se encuentra un sistema que presente fugas se recomienda recargarlo con un refrigerante alternativo. El más recomendable es el Isceon MO-49, mezcla zeotrópica de la serie 400, que debe cargarse en fase de líquido, sin necesidad de cambiar el tipo de aceite. Si el sistema ya utiliza R-134a debe recargarse con el mismo tipo de refrigerante. Es un refrigerante ecológico cuya única desventaja es que necesita aceite polioléster, que no es económico y es muy giroscópico, pero funciona adecuadamente con este tipo de refrigerante; además, no daña la capa de ozono estratosférico, lo que no significa que pueda derramarse a la atmósfera pues sí contribuye al calentamiento global. Como especialistas en aire acondicionado tenemos el compromiso de no descargar refrigerantes a la atmósfera bajo ninguna circunstancia. Por esta razón, siempre debemos tener mucha atención en la aplicación de las técnicas de recuperación del refrigerante antes de pensar tan sólo en derramarlo a la atmósfera.
Proceso de recuperación de refrigerante • • •
Preparar el equipo del cual se recuperará el refrigerante. Reunir el equipo necesario para la recuperación: recuperadora de refrigerante, balanza, múltiple de manómetros, tanque especial de recuperación vacío a 1 000 micrones. Conectar el manómetro de baja y la manguera azul del múltiple de manómetros al sistema, y la manguera roja de manómetro de alta, al lado de alta.
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• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Verificar que las válvulas de entrada y salida de la recuperadora estén cerradas y la válvula central en posición de recuperación. Verificar que los manómetros de la recuperadora estén en “cero”. Conectar la conexión común o de servicio a la entrada de la recuperadora. Conectar la otra manguera de la salida de la recuperadora a la entrada del tanque de recuperación vacío a 1 000 micrones, o con carga del mismo tipo de refrigerante que se recuperará. Conectar el sensor de seguridad de llenado de la recuperadora al tanque. Colocar el tanque sobre la balanza y registrar el peso. Regresar la balanza a “0” para registrar precisamente el refrigerante recuperado. Abrir la válvula de baja del manómetro para purgar la línea del sistema a la recuperadora. Abrir la válvula de entrada de la recuperadora. Abrir la válvula de salida de la recuperadora. Purgar la manguera de entrada al tanque de recuperación. Abrir la válvula del tanque cuando se empiece a recuperar el refrigerante. Presionar el botón de encendido de la recuperadora y presionar el botón de arranque. Si la recuperadora no arranca, revisar la conexión del sensor. Si la recuperadora arranca, esperar a que se recupere el refrigerante. Cuando el manómetro empiece a marcar presión negativa, cerrar válvula del múltiple, apagar la recuperadora y cerrar la válvula de entrada y cambiar la válvula central de recuperación a purga. Arrancar la recuperadora nuevamente para purgar el refrigerante que quedó en ella. Cuando los manómetros marquen cero, apagar la recuperadora y cerrar la válvula de salida de ésta. Cerrar la válvula de entrada al tanque. Al quitar las mangueras se liberara el refrigerante que contengan, Si algún manómetro queda arriba de cero, abrir y cerrar la válvula de entrada o salida para liberar la recuperadora del poco refrigerante que quedó. Verificar el peso del refrigerante recuperado. Proceder a realizar la siguiente actividad de servicio.
FIGURA 148. MANÓMETROS CONECTADOS.
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FIGURA 149. CONEXIÓN A LA UNIDAD DE SERVICIO.
FIGURA 150. CONTROLES DE LA UNIDAD DE SERVICIO.
FIGURA 151. TANQUE CONECTADO PARA RECUPERACIÓN.
Reparación de fugas Ya recuperado el refrigerante o liberado el nitrógeno, detectada la fuga y marcada se procede a solucionarla. Es preciso destacar que una fuga detectada en un elemento del sistema del aire acondicionado automotriz difícilmente se va a poder soldar, y de acuerdo con la construcción de sus elementos prácticamente este elemento se va a tener que sustituir por otro nuevo.
Prueba de fugas La prueba de fugas después de haber sustituido algún elemento del circuito mecánico del sistema es la comprobación de las uniones que fueron realizadas, no la detección del resto del sistema, que ya está comprobado que no tiene fugas. Es necesario considerar que la sustitución de elementos del sistema implica realizar uniones roscables. Se comprueba así: • •
Cargando con nitrógeno hasta 100 PSIG. Probando fugas con cualquier detector a la mano.
Se puede utilizar el detector de luz ultravioleta si en la detección de fuga se utilizó, ya que quedan trazas que permiten comprobar si existe alguna fuga en las uniones realizadas. Se puede comprobar todavía con más seguridad observando que el sistema mantenga la misma presión 24 horas después.
Evacuación La humedad es considerada como el enemigo número uno de un sistema de aire acondicionado o refrigeración, por lo que es indispensable eliminarla totalmente.
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En un sistema de aire acondicionado automotriz es más fácil que entre humedad al sistema debido al movimiento natural del automóvil. Antes se consideraba que haciendo un vacío que alcanzara 30 pulgadas de mercurio y, según el tamaño del sistema automotriz, manteniéndolo durante media hora se obtenía un vacío completo, sin embargo, de acuerdo con las buenas prácticas es necesario el uso de un vacuómetro. El vacío no se realiza por tiempo, sino cuando se alcancen, para un sistema que utilice aceite mineral o alquilbenceno, 500 micrones, y para un sistema que tenga aceite poliolester, hasta 250 micrones. En los sistemas automotrices que utilicen R-12, con aceite mineral o el alquilbenceno autorizado no debe recargarse con ese mismo tipo de gas, debe sustituirse por Isceon MO-49, recomendado para uso automotriz, con cualquier tipo de aceite, de preferencia, por su precio, se recomienda no utilizar polioléster. La operación más recomendable para realizar un buen vacío es realizar la triple evacuación siguiendo los siguientes pasos: • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 108
Preparar el equipo que se evacuará. Revisar el nivel de aceite de la bomba de vacío y que esté libre de humedad. Liberar la presión de nitrógeno. Conectar la manguera azul del manómetro compuesto del múltiple de manómetros al lado de baja el sistema, y la manguera roja del manómetro de alta, al lado de alta del sistema. Conectar la manguera común a la bomba de vacío y al vacuómetro. Abrir las válvulas del múltiple y arrancar la bomba. Abrir el gas ballast de la bomba para purgar ésta. Cerrar el gas ballast de la bomba. Encender el vacuómetro. Observar cómo bajan la aguja del manómetro y la lectura del manómetro. Al alcanzar los 1 500 micrones en el vacuómetro, cerrar el múltiple y apagar la bomba. Romper el vacío con 2 libras de nitrógeno. Volver a iniciar el vacío otra vez hasta 1 500 micrones. Abrir el múltiple de manómetros. Arrancar la bomba. Abrir y cerrar el gas ballast de la bomba. Al alcanzar los 1 500 micrones, cerrar nuevamente las válvulas del múltiple y apagar la bomba. Volver a romper el vacío con 2 libras de nitrógeno. Volver a iniciar el vacío otra vez, pero esta vez, si el sistema tiene refrigerante R-12 o Isceon MO-49, esperar a que el vacuómetro alcance 500 micrones. Si el sistema se carga con R-134a, que necesita aceite polioléster, esperar hasta que alcance 250 micrones. Abrir el múltiple de manómetros. Arrancar la bomba. Abrir y cerrar el gas ballast de la bomba. Al alcanzar el vacío indicado cerrar el múltiple. Apagar la bomba. Desconectar y apagar el vacuómetro. Desconectar la conexión común y prepararla para la carga con el refrigerante adecuado.
FIGURA 152. VACÍO CON LA BOMBA DE LA UNIDAD DE SERVICIO.
FIGURA 153. VACUÓMETRO BAJANDO.
Carga de refrigerante Con el sistema en vacío, y de acuerdo con las recomendaciones y listo para cargarse: • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Comprobar el múltiple de manómetros conectado al sistema. Preparar el tanque de refrigerante adecuado y la balanza. Colocar el tanque de refrigerante sobre la balanza. Comprobar en la placa del sistema la cantidad de refrigerante que se cargará. Conectar la conexión común del múltiple al tanque del refrigerante. Medir la carga del tanque. Volver la balanza a cero. Abrir el tanque del refrigerante. Purgar las líneas. Abrir el múltiple de manómetros y proceder a la cargar lo indicado en la placa. Dejar que entre refrigerante al sistema por gravedad. Al dejar de fluir arrancar el sistema. Colocar un termómetro a la salida del aire frío en la cabina. Observar cómo se va cargando el refrigerante. Observar la lectura de presión del manómetro. Al observarse en la balanza que se ha alcanzado la carga anotada en la placa, cerrar el tanque y cerrar la válvula del múltiple. Observar las lecturas de temperatura. Observar la lectura de presión y relacionarla con la escala de temperatura. Observar el sobrecalentamiento en la succión y el subenfriamiento a la entrada del evaporador. Al completar la carga según la placa. Registrar la carga de la balanza. Desconectar las mangueras del tanque. Quitar el tanque de la balanza y apagar la balanza. Observar el funcionamiento del sistema. Si el sistema responde a las especificaciones del fabricante, apagar el sistema y desconectar el múltiple de manómetros. 109
• •
Elaborar un reporte del trabajo realizado e incluirlo en el portafolio de evidencias. Recoger el equipo, la herramienta y limpiar el área de trabajo.
FIGURA 154. VERIFICAR REFRIGERANTE A CARGAR.
FIGURA 155. MEDICIÓN DE REFRIGERANTE A RECICLAR.
FIGURA 156. TANQUE PARA RECICLAR Y BOTELLA PARA COMPLETAR LA CARGA.
FIGURA 157. CONEXIÓN DEL TANQUE PARA COMPLETAR CARGA.
FIGURA 158. CARGA COMPLETA.
FIGURA 159. VERIFICACIÓN DE LA CARGA REALIZADA.
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Sustitución de los elementos mecánicos del sistema de aire acondicionado automotriz Compresor El procedimiento para extraer o sustituir un compresor varía con el tipo de montaje y el tipo de compresor, sin embargo, existen procedimientos que son generales para todos: • • • • • • • •
Lo primero que hay que hacer es esperar a que el sistema no esté tan caliente. Quitar la banda. Haber recuperado todo el refrigerante del sistema. Desconectar la bobina del embrague. Desconectar la succión y la descarga del compresor. Quitar los tornillos de sujeción. Quitar los cables del compresor. Desmontar el compresor.
Carga de aceite • • • • •
Drenar y medir el aceite drenado. Si se recuperan menos de 4 onzas del compresor viejo, significa que el aceite está distribuido en el sistema. Entonces se debe vaciar igual cantidad de aceite nuevo en el compresor a sustituir. Si se recuperan más de 6 onzas se deberá llenar con 6 onzas de aceite nuevo el compresor a sustituir, El sistema de 6 cilindros tendrá de 10 a 12 onzas de aceite en un sistema de 300 a 360 cm3. Si el sistema trabaja con R-134a se usará aceite polioléster. Entonces deberá extraerse todo el aceite del sistema por medio de barrido con nitrógeno y cargarse aceite nuevo 10 minutos antes de probar las fugas y hacer la evacuación, de lo contrario el aceite se llenará de humedad y quedará inservible. De preferencia podría cargarse después de haber hecho el vacío y volver a hacer vacío para cargar el refrigerante.
El aceite se distribuye en el sistema de la siguiente manera: • • •
Evaporador 3 onzas 90 cm3 Recibidor 1 onza 30 cm3 Conjunto VIR 1 onza 30 cm3
El aceite debe cargarse una vez que esté instalado el compresor y se hayan asegurado todas las conexiones.
111
FIGURA 160. VACIADO DEL COMPRESOR.
FIGURA 161. ACLARADO DEL ACEITE.
FIGURA 162. PRELLENADO DE ACEITE PAG.
Cambio de filtros y sello del compresor Es importante recordar que antes de la sustitución de cualquier elemento deberá recuperarse el refrigerante. El filtro deshidratador se debe cambiar obligatoriamente cada vez que se abra el sistema. Los filtros actuales pueden usarse de igual forma con R-12 que con R-134a. Para sustituir el filtro deshidratador no se deben quitar los tapones hasta que no se conecten al circuito las tuberías. Hay que empezar a realizar el vacío tan pronto como se cierre el circuito. También se recomienda después de sustituir un elemento para eliminar cualquier residuo en el interior hacer un barrido con nitrógeno previo a la evacuación.
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FIGURA 163. DESARMADO DEL COMPRESOR.
Cambio de elementos y tuberías Hay dos tipos de mangueras en el sistema de aire acondicionado automotriz: las de caucho sintético y las de nailon. La manguera de caucho sintético se utiliza en las líneas de succión o descarga que transportan vapor refrigerante y las de nailon en las líneas de líquido donde circula el refrigerante en forma líquida. Existen dos formas de sustituir las mangueras: la más sencilla es la de quitar el conjunto formado por manguera y conexión donde se encuentra el defecto y sustituirlo por un solo conjunto de mangueras y conexiones similar previamente montado. Este conjunto de sustitución viene con mangueras de los diámetros adecuados y con las conexiones necesarias, además de contar con tapones de protección, los cuales se quitan en el momento preciso de montar. El segundo método es el de sustituir el tramo dañado de manguera y efectuar la conexión con una manguera construida en el taller. Se pueden comprar tramos de manguera de la longitud deseada y conseguir conexiones y abrazaderas adecuadas para terminar el conjunto. Es importante la selección del material de las mangueras debido a que deben ser compatibles con el aceite y refrigerantes utilizados en el sistema. Para conseguir una conexión a prueba de fugas todos los conectores y abrazaderas deben ir roscados correctamente. El uso de tuberías ensanchadas y aros tóricos en el extremo de las tuberías son necesarios para mantener la estanqueidad de las líneas. Como el refrigerante está sometido a presión en el interior del sistema, las conexiones deben estar apretadas y ser a prueba de fugas. Hay que recordar que al abrir el sistema es necesario el cambio del filtro deshidratador.
Condensador Los condensadores actualmente son difíciles de reparar debido a los materiales que se usan y a los tipos de construcción. No se trata de soldar un tubo de cobre como se hacía antes, ahora las
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piezas son de aluminio y no son tubos sino líneas extruidas de formas caprichosas que no son fáciles de soldar. Aunque los condensadores son resistentes, están expuestos a las inclemencias del tiempo y a pesar de estar bien protegidos por el frente, algún objeto pudiera causar ocasionalmente alguna perforación. Si ocurriera lo anterior, lo que se tendrá que hacer es recuperar el refrigerante, cambiar el condensador, barrer el sistema, apretar bien las conexiones, cambiar el deshidratador y seguir con la operación de prueba de fugas, evacuación y carga del refrigerante. Hay que tener mucho cuidado en el manejo del condensador, ya que sus aletas son filosas y pueden ocasionar una cortadura.
Evaporador El cambio del evaporador es algo realmente raro, ya que se encuentra bien protegido dentro del vehículo debajo del tablero. Sin embargo, no se descarta la sustitución de este elemento que, como el condensador, es difícil de reparar y lo más recomendable es sustituirlo por uno original del mismo tipo y capacidad. Para sustituirlo es necesario abrir el compartimiento donde se encuentra. No es fácil acceder a él, sin embargo, cada modelo tiene sus instrucciones de servicio y hay que apegarse a ellas. Ya sustituido, como en el caso del condensador, hay que barrer el sistema, probar fugas, evacuar y cargar de acuerdo con las especificaciones del fabricante.
Válvula de expansión Para la sustitución de la válvula de expansión termostática se debe recuperar el refrigerante antes de abrir el sistema, desconectar la válvula y su bulbo, colocar la nueva válvula y barrer el sistema. Igualmente es necesario realizar el cambio del deshidratador como una norma cada vez que se abre el sistema al ambiente. Para verificar el dispositivo TO habrá que llegar al lugar donde se encuentra, aflojar la tubería, sacarlo, revisarlo, limpiarlo y, en caso necesario, sustituirlo, apretar la tubería y realizar la operaciones de barrido, prueba de fugas, evacuación y caga y no olvidar la sustitución del deshidratador por haber abierto el sistema.
3.2
Mantenimiento correctivo al sistema eléctrico en aire acondicionado automotriz
Reemplazar un componente eléctrico dañado como un interruptor o relevador, un motor de soplador o un embrague, es una operación relativamente sencilla, basta desconectar los cables o conectores, remover el componente, instalar el nuevo componente y reconectar los cables y conectores. En ocasiones el especialista tiene que reemplazar un conector o alambre defectuoso empalmando el alambre. Algunos conectores tienen los alambres moldeados en su interior, de manera que el reemplazo del conector exige empalmar de nuevo el conector a cada alambre. 114
Bobina del embrague El reemplazo de la bobina de embrague requiere el desmontaje parcial del compresor. No se puede reparar y al sustituirla debe tenerse cuidado que quede en la misma posición alineada con la polea del motor.
Presostato El presostato como elemento protector del sistema puede puentearse para comprobar su funcionamiento. Si se detecta que está dañado, habrá que reemplazarlo. Hay que tener cuidado con los cables al reemplazarlo, para lo cual se tendrán que aislar perfectamente. Si va a reemplazar un alambre, deberá asegurarse de que el nuevo sea del mismo calibre o mayor que el original. El pelacables puede emplearse como un calibrador, la abertura más pequeña quita limpiamente el aislante sin dañar el cable. De preferencia, hay que soldar los cables, no sólo empalmarlos, con soldadura de núcleo de resina. No se recomienda usar soldadura de núcleo ácido. Si se reemplaza un motor de soplador, es necesario asegurarse de que el motor sustituto sea el adecuado. Algunas de las variables y dimensiones importantes son el diámetro, la ubicación y el espaciado de orificios para pernos de montaje y el sentido de rotación.
3.3
Mantenimiento correctivo al sistema electrónico en aire acondicionado automotriz
El mantenimiento correctivo de los elementos electrónicos del sistema de aire acondicionado automotriz está definido por la sustitución o reemplazo del elemento dañado. No se recomienda realizar reparaciones, ya que pueden resultar con daños futuros al sistema. Con la ventaja que ofrece el dispositivo que realiza el autodiagnóstico pueden incluso llevarse a cabo reparaciones a los elementos del sistema sin necesidad de quitarlos de su lugar. El problema en este caso es el hecho de las facilidades que se puedan tener para la utilización del elemento de autodiagnóstico, ya que es un elemento diseñado específicamente para cada vehículo y seguramente distribuido por el fabricante.
Reposición de la tarjeta electrónica En el caso necesario de tener que sustituir una tarjeta electrónica, habrá que llegar al punto donde se encuentra, desconectar sus conexiones, desmontarla de su base, montar la nueva, hacer las conexiones necesarias y realizar las pruebas de funcionamiento.
Reposición de actuadores Igualmente, en el caso de necesitarse la reposición de un actuador habrá que llegar al lugar donde se encuentra para desconectarlo, desmontarlo, montar el nuevo, conectarlo y probarlo. AC. Abreviatura de aire acondicionado. 115
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GLOSARIO
Accionadores. Los accionadores manuales se encuentran en los sistemas de acondicionamiento de aire regulados automáticamente. Actúan sobre los deflectores mediante varillas o cables. Accesorios. Dispositivos no considerados esenciales para el funcionamiento del automóvil, como radio, calefactor y elevadores eléctricos. Aceite. Líquido lubricante derivado del petróleo utilizado para lubricar piezas móviles. Aceite del compresor. Aceite especial que se añade al refrigerante en pequeñas cantidades para proporcionar lubricación al compresor. Actuador. Elemento que mueve las trampillas de circulación de aire del circuito de ventilación. Acumulador. Tanque de almacenamiento que recibe líquido refrigerante del evaporador e impide que fluya en la línea de succión. Aire acondicionado. Equipo usado para controlar la temperatura, humedad, limpieza y movimiento del aire en un espacio acondicionado. Aire de retorno. Aire que vuelve del espacio acondicionado o refrigerado. Aletas. Superficie extendida para aumentar el área de transferencia de calor, como hojas metálicas adheridas a los tubos. Aluminia activada. Materia química deshidratante usada en los filtros secadores de refrigeración. Amperaje. Flujo de electrones o corriente de un coulombio por segundo que pasa por un punto dado en un circuito. Amperímetro. Instrumento eléctrico que sirve para medir corriente, calibrado en amperios. Amperio. Unidad de corriente eléctrica equivalente al flujo de un coulombio por segundo. Anticongelante. Producto químico, normalmente etilenglicol, que se añade al sistema de enfriamiento del automóvil para sustituir al agua; tiene mayor punto de ebullición y menor punto de congelación. Anemómetro. Instrumento para medir el flujo de aire. Aspiración. Movimiento producido en un fluido en succión. Batería. Dispositivo electroquímico para almacenar energía en forma química de forma que puede liberarse como electricidad. 117
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Bimetal. Dos materiales no similares que se unen para crear la distorsión del conjunto ante los cambios de temperatura. Bomba. Equipo impulsado por un motor que se emplea para circular agua en el sistema en forma mecánica. Bomba de alto vacío. Mecanismo que puede crear vacíos en un rango de 1 000 a 1.0 micrones. Bomba de barrido. Mecanismo usado para remover el fluido en un recipiente o depósito. Bomba de vacío. Compresor especial de alta eficiencia cuyo propósito es crear altos vacíos para efectos de prueba o secado. Bulbo de mercurio. Interruptor eléctrico que usa una pequeña cantidad de mercurio en un tubo de vidrio sellado para hacer o romper el contacto eléctrico con las terminales dentro del tubo. Butano. Tipo de gas licuado de petróleo por debajo de 0 °C a presión atmosférica; utilizado en lugar del acetileno para soldar tubería de cobre. Caída de presión. La diferencia de presión entre los dos extremos de un circuito o parte de un circuito, los dos lados de un filtro o la diferencia de presión entre los lados de alta y baja de un mecanismo refrigerante. Calor. Forma de energía cuya adición ocasiona aumentos en la temperatura en la sustancia; energía asociada con el movimiento de partículas al azar. Capacitancia (C). Propiedad de un aislador (condensador o capacitor) que permite almacenar energía eléctrica en un campo electrostático. Capacitor. Tipo de equipo de almacenamiento eléctrico usado para arrancar y/o operar circuitos en muchos motores eléctricos. Captador. Los captadores son termistencias de temperatura negativa (CTN). Su resistencia eléctrica varía en función directa de la temperatura: cuando la temperatura aumenta la resistencia aumenta. Carga. La cantidad de refrigerante en un sistema. Ciclo. Serie de eventos que tiene la tendencia a repetirse en el mismo orden. Cilindro de refrigerante. Cilindro en el cual el refrigerante es vendido y entregado. Códigos de color pintados en el tanque para indicar el tipo de refrigerante que contiene el cilindro. Compresión. Término usado para denotar aumento de presión de un fluido por medio de energía mecánica. Compresor. La bomba de un mecanismo refrigerante que hace el vacío o la baja presión en el lado de enfriamiento del ciclo refrigerante; además comprime o entrega el gas en el lado de alta presión o lado de condensación del ciclo.
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Condensación. Líquido o gotas que se forman cuando un gas o vapor es enfriado por debajo de su punto de rocío. Condensador. La parte del mecanismo refrigerante que recibe calor y gas refrigerante a alta presión del compresor y enfría el refrigerante gaseoso hasta que retorna a su estado líquido. Condensador enfriado por agua. Intercambiador de calor diseñado para transferir el calor del refrigerante gaseoso caliente al agua. Condensador enfriado por aire. El calor de la compresión es transferido del serpentín de condensación al aire circundante. Esto puede hacerse por convección o por ventiladores o sopladores. Condensar. Acción de cambiar un gas o vapor a líquido. Control. Elemento automático o manual usado para detener, iniciar y/o regular el flujo de gas, líquido y /o electricidad. Control de baja presión. Implemento cíclico conectado al lado de baja presión del sistema. Control de compresor. Equipo para arrancar o el motor de un compresor a ciertas condiciones de presión o temperatura. Control de seguridad. Equipo que detendrá la unidad refrigerante si se alcanzan presiones o temperaturas de riesgo. Control de seguridad de fallas. Equipo que abre el circuito cuando los elementos sensores fallan en su operación. Control de seguridad del motor. Equipo eléctrico usado para abrir el circuito eléctrico si la temperatura, la presión y el flujo de corriente exceden las condiciones de seguridad. Control de voltaje. Es necesario alimentar algunos circuitos eléctricos con voltaje uniforme o constante. Los equipos electrónicos usados con este fin se llaman controles de voltaje. Control de tiempo. Mecanismos usados para controlar los tiempos de conexión y desconexión de un circuito eléctrico. Convección forzada. Movimiento del fluido por fuerzas mecánicas, como sopladores o bombas. Deflector. Lámina o álabe para dirigir o controlar el movimiento del fluido o aire dentro de un área limitada. Depósito de líquido. Cilindro conectado a la salida del condensador para almacenar el refrigerante líquido en un sistema. Derivación. Comunicación lateral o alrededor de la comunicación regular. Deshidratación. La remoción del vapor de agua del aire usando sustancias absorbentes; remoción del agua de mercancías almacenadas.
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Deshidratador. Sustancia o equipo usado para remover humedad del sistema refrigerante. Detector de fugas. Equipo o instrumento, como una antorcha halógena, un aspirador electrónico o solución de jabón, usado para detectar fugas. Difusor. El terminal o dispositivo final de un sistema distribuidor de aire que lo dirige en una dirección determinada, a través de lumbreras de paso. Ducto. Tubo o canal a través del cual el aire es llevado o movido. Electrónica. Campo de la ciencia que trata con equipos electrónicos y sus usos. Embrague. Acoplamiento que transfiere par, desde un miembro conducido, cuando se desea. El embrague del compresor entrega par transmitido desde el motor a través de una banda de transmisión haciendo que gire el eje del compresor. Evacuación. La extracción de cualquier gas que no es característico de un sistema o condensador. Evaporación. Termino aplicado al cambio de líquido a gas. Se absorbe calor en este proceso. Evaporador. Parte de un mecanismo refrigerante en el cual el refrigerante se vaporiza y absorbe calor. Evaporador de expansión directa. Evaporador que usa indistintamente un control de refrigerante de válvula de expansión automática o uno de válvula de expansión termostática. Evaporador tipo chiller. Evaporador donde un refrigerante primario enfría agua que se usa como refrigerante secundario para absorber calor del espacio. Extractor. Herramienta de taller que se emplea para separar o sacar una pieza fuertemente ajustada con otra, sin dañarla. A menudo lleva un tornillo o varios tornillos que pueden roscarse para aplicar una presión gradualmente variable. Filtro. Elemento para remover las pequeñas partículas de un fluido. Filtro de aire. Implemento usado para remover las partículas del aire. Fluido. Sustancia en estado líquido o gaseoso que contiene partículas que se mueven y cambian de posición, sin separación de la masa. Frío. Ausencia de calor. Un objeto se considera frío al tacto si está a menos de 37 °C (temperatura del cuerpo). Fuerza. Es la presión acumulada y se expresa en libras. Si la presión es 10 psi, en una placa de 10 pulgadas cuadradas de área la fuerza es 100 libras. Fuga. Escape de refrigerante y aceite por un punto cualquiera del sistema refrigerante. Fusible. Elemento eléctrico de seguridad que consiste en una tira de metal fusible en el circuito, la cual se derrite cuando hay sobrecarga de corriente.
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Gafas de seguridad. Gafas especiales que se llevan para proteger los ojos de las briznas volantes, suciedad y polvo. Galgas. Tiras metálicas de espesores exactamente conocidos, utilizadas para medir juegos. Gas. Fase o estado de vapor de una sustancia. Gas no condensable. Un gas que no llegará a la fase líquida bajo condiciones de presión y temperatura. Hermético. Carcasa sellada por soldadura que contiene el motor y el compresor. Higrómetro. Instrumento usado para medir la cantidad de humedad del aire. Humedad. Es la presencia de agua en el aire. Humedad relativa. Es la relación entre la cantidad de vapor presente en el aire y la mayor cantidad posible a la temperatura dada. Imán permanente. Un material que presenta sus moléculas alineadas y tiene su propio campo magnético; barra de metal que ha sido permanentemente magnetizada. Impelente. Parte rotatoria de una bomba centrífuga. Impulsor GMV. El impulsor GMV pone en movimiento e impulsa el aire hacia la cabina Indicador de humedad. Instrumento utilizado para medir el contenido de humedad del refrigerante. Indicador de líquido. Equipo situado en la línea de líquido que tiene una ventana de vidrio a través de la cual puede observarse el flujo. Intercambiador de calor. Equipo usado para transferir calor de una superficie tibia o caliente a una superficie fría o menos tibia. Los evaporadores y condensadores son intercambiadores de calor. Interruptor de alta presión. Control eléctrico operado a alta presión, el cual abre automáticamente circuitos eléctricos si se alcanza una cabeza de presión o una presión de condensación demasiado altas. Interruptor de electroimán. Abre y cierra el electroimán mediante el movimiento de un núcleo. Normalmente este núcleo también produce una acción mecánica, como el movimiento de un piñón propulsor para que engrane en los dientes de un volante para arrancar. Interruptor de temperatura ambiente del compresor. Interruptor termostático que desacopla el embrague del compresor cuando la temperatura del aire ambiente exterior desciende demasiado. Interruptor de vacío. Abre o cierra sus contactos cuando varían las condiciones de vacío.
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Interruptor eléctrico de presión. Interruptor de algunos sistemas de acondicionamiento de aire que activa y desactiva el embrague del compresor para evitar la formación de hielo en el evaporador. Ocupa el lugar de la válvula de estrangulamiento de succión. Interruptor magnético. Interruptor equipado con bobina. Cuando ésta se activa al conectarse a una batería o a un alternador el interruptor abre o cierra un circuito. Interruptor termostático. Componente ajustable utilizado en un sistema de embrague de funcionamiento clásico para acoplar y desacoplar el compresor. Impide que el agua se congele sobre el serpentín del evaporador y controla la temperatura que fluye del evaporador. Jaula de ardilla. Ventilador que tiene álabes paralelos a su eje y mueve aire en ángulos rectos o perpendicularmente a su propio eje. Juego. Espacio comprendido entre dos piezas móviles o entre una pieza móvil y otra fija, como una mangueta y un cojinete. Se considera que el juego del cojinete se llena con aceite lubricante cuando el mecanismo está en marcha. Junta. Banda plana, normalmente de corcho o de metal o de ambos, situada entre dos superficies mecanizadas para proporcionar un sello fuerte entre ambas. Kelvin. Escala de temperatura en la que el cero absoluto es cuando el movimiento molecular es nulo. Kilowatt. Unidad de potencia eléctrica igual a 1000 watts. Lado de alta. Parte del sistema refrigerante que está bajo presión de condensación o alta presión. Lado de baja. Parte del sistema refrigerante que tiene una presión menor, la de evaporación. Línea de líquido. Tubo que lleva el refrigerante líquido del condensador o del depósito de líquido a la entrada del mecanismo de control de refrigerante. Línea de succión. Parte del sistema entre la salida del evaporador y la entrada al compresor. Lubricación forzada. Sistema lubricante que usa una bomba para forzar el aceite hasta las superficies de las partes móviles. Magnético. Que tiene la capacidad de atraer el hierro. Puede ser magnetismo natural o permanente, o electromagnetismo que se produce mediante una corriente eléctrica. Manómetro. Instrumento para medir presión de gases y vapores, la primera es balanceada con una bomba de líquido, como mercurio, en un tubo en forma de U. Mantenimiento preventivo. Inspección sistemática, detección y corrección de fallas en un vehículo, antes de que ocurran o antes de que se desarrollen defectos más importantes. Procedimiento para mantener económicamente vehículos en un estado de funcionamiento satisfactorio. Medidor de flujo. Instrumento usado para medir la velocidad o el volumen de un fluido en movimiento. 122
Medidor micrón. Instrumento para medir vacíos muy cerca del vacío perfecto. Medidor de vacío. Instrumento usado para medir presiones bajo la presión atmosférica. Micrón. Unidad de medida en el sistema métrico; la milésima parte de un milímetro. Motor con capacitor. Motor de inducción de una sola fase que tiene un embobinado de encendido auxiliar conectado en serie con un condensador para mejores características de encendido. Motor eléctrico. Dispositivo para convertir energía eléctrica en mecánica, por ejemplo: el motor de arranque. Motor quemado. Condición en la cual el aislamiento de un motor eléctrico se ha deteriorado por sobrecalentamiento. Movimiento alternativo. Movimiento de un objeto entre dos posiciones límite; movimiento hacia atrás y hacia delante, arriba y abajo, etcétera. Neopreno. Caucho sintético que no resulta afectado por varios productos químicos que sí son nocivos para el caucho natural. Nitrógeno. Gas inerte usado para detección de fugas y barrido de sistemas. Núcleo. En un radiador, un conjunto de pasos de refrigerante rodeados de aletas a través de las cuales circula aire para llevarse calor. Ohmímetro. Instrumento utilizado para medir en ohms la resistencia eléctrica de un conductor eléctrico o de un circuito. Orificio. Abertura de tamaño preciso para controlar el flujo de fluido. Ozono. Forma gaseosa de oxígeno obtenida por la descarga silenciosa de electricidad en oxígeno o aire. PAO. Potencial de agotamiento de ozono. Partícula. Pieza muy pequeña de metal o suciedad o de otro tipo de impureza que puede estar en el aire, en el combustible o en el aceite lubricante usado en un sistema de acondicionamiento de aire. Peine de condensador. Elemento parecido a un peine, metálico o de plástico, que se emplea para limpiar o enderezar las aletas metálicas de los condensadores o evaporadores. Pinza pinchadora. Herramienta que sirve para acceder a un sistema que no tiene válvula de acceso o servicio; útil para recuperar el refrigerante en un tanque especial de recuperación y usarlo posteriormente y no derramarlo a la atmósfera. Recuperado el refrigerante, se coloca la válvula de acceso y se tapa el orificio que dejó la pinza. PLC. Controlador lógico programable.
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Polea. Rueda metálica con una ranura en forma de V alrededor de la llanta que mueve o está movida por una banda. Presión. Energía ejercida en un área unitaria; fuerza o empuje ejercidos sobre una superficie. Presión de succión. Presión en el lado de baja de un sistema refrigerante. Presurizar. Aplicar presión superior a la atmosférica a un gas o un líquido. Protector de sobrecarga. Un equipo operado por temperatura, presión o corriente que detiene el funcionamiento de la unidad si se llega a condiciones peligrosas. Purgar. Sacar humedad o aire de un sistema o de un componente lavándolos con un gas seco; por ejemplo, nitrógeno. PSI. Símbolo o iniciales usadas para indicar la presión medida en libras por pulgada cuadrada. PSIA. Símbolo o iniciales usadas para indicar la presión absoluta medida en libras por pulgada cuadrada. La presión absoluta es igual a la presión de manómetro más la presión atmosférica. PSIG. Símbolo o iniciales usadas para indicar la presión de manómetro medida en libras por pulgada cuadrada. La “g” indica que es presión de manómetro y no presión absoluta. Recibidor de líquido. Cilindro conectado a la salida del condensador para almacenar el refrigerante líquido en un sistema. Reciprocante. Acción en la cual el movimiento es hacia atrás y hacia delante en línea recta. Recuperar. Acción de pasar el refrigerante de un sistema de aire acondicionado a un cilindro especial para recargarlo posteriormente. Recuperadora. Máquina que extrae el refrigerante de un sistema y lo deposita en un tanque especial de recuperación para evitar derramarlo a la atmósfera y utilizarlo posteriormente. Reductor de capacidad. En un compresor, un elemento como la cavidad despejada o un cilindro de cabeza móvil. Refrigerante. Sustancia usada en los mecanismos de refrigeración para absorber calor en el serpentín del evaporador, cambiando de estado de líquido a gas y liberándolo en un condensador mientras la sustancia cambia de nuevo de gas a líquido. Regulador de presión. Válvula automática de regulación de presión. Se monta en la línea de succión entre la salida del evaporador y la succión del compresor (CPR o EPR). Su propósito es mantener una temperatura y presión predeterminadas en el evaporador. Rejilla. Una abertura ornamental o una lumbrera situada al final de un ducto de aire. Relevador. Mecanismo eléctrico que usa una pequeña cantidad de corriente en el circuito de control para operar un interruptor en el circuito de operación. Relevador de arranque. Equipo eléctrico que conecta y/o desconecta el embobinado de arranque de un motor eléctrico. 124
Relevador térmico. Control eléctrico usado para activar un sistema de refrigeración. Este sistema usa alambre para convertir energía eléctrica en energía calorífica. Rodamiento. Instrumento de baja fricción para soportar y alinear una parte móvil. Rotor. Parte rotatoria de un mecanismo Saturación. Condición que existe cuando una sustancia contiene el máximo de otra para una temperatura y presión dadas. Sello del compresor. Sello a prueba de fugas entre la carcasa y el cuerpo del compresor. Sensor. Material o elemento que sufre cambios físicos en sus características electrónicas cuando las condiciones cambian. Serpentín. Conjunto de bobinas para transmisión de calor con que se calienta el aire que es inducido o forzado, a través de él, por un ventilador y que puede usarse como evaporador o condensador. Serpentín evaporador. Elemento hecho de un serpentín de tubería que funciona como evaporador de refrigerante. Sistema tipo minisplit. Sistema de aire acondicionado dividido y de pequeña capacidad; la unidad condensadora se coloca fuera del espacio que se enfriará, y la unidad condensadora, en el interior. Sistema tipo ventana. Sistema de aire acondicionado en el que todos los elementos están contenidos en un espacio definido y que se puede colocar sobre una ventana o una pared. Sobrecalentamiento. Temperatura del vapor por encima de la temperatura de ebullición de su líquido a esa presión. Soldadura. Unión de dos metales base empleando un tercero (fundente) a una temperatura inferior a 426 °C. Solenoide. Bobina de hilo eléctrico diseñada para conducir una corriente eléctrica y producir un campo magnético. Sonda del evaporador. Dispositivo que se coloca sobre las aletas del evaporador en el punto mas frío. La sonda del evaporador es un elemento de seguridad que previene la aparición de hielo en el evaporador. Subenfriamiento. Enfriamiento de un líquido refrigerante por debajo de su temperatura de condensación. Sustituir. Extraer una pieza y cambiarla por otra de repuesto de la primera. Esta operación incluye limpieza, lubricación y ajuste cuando sea necesario. Tablero de carga. Tablero especialmente diseñado con equipos de medición, válvulas y cilindros de refrigerante, se emplea para cargar refrigerante y aceite en el mecanismo de refrigeración.
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Tacómetro. Dispositivo para medir la velocidad de un motor en RPM. Temperatura. Grado de calor o frío medido con un termómetro; medida de la velocidad del movimiento de las moléculas. Termistor. Dispositivo eléctrico sensible al calor con un coeficiente de resistencia negativo con la temperatura; es decir, cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye. Se utiliza como dispositivo sensor para instrumentos indicadores de temperatura del motor. Termómetro. Instrumento para medir temperatura. Termostato. Equipo que responde a los cambios de temperatura. Tornillo de fijación. Tipo de fijación metálica, con frecuencia utilizada para fijar un collar o un engranaje en un eje; en este caso, el tornillo de fijación se prolonga a través del collar en filetes de rosca en el eje. Transformador de voltaje. Elemento eléctrico que transforma el voltaje de entrada, elevándolo o reduciéndolo a la salida. Tubería. Línea de transporte de fluido que tiene una pared delgada. Tubos con aletas. Tubos de transformación de calor con superficies extendidas en forma de discos o aletas. Ultravioleta. Ondas luminosas que sólo pueden ser observadas con una lámpara especial. Unión roscada. Una junta a prueba de fuga de gas obtenida mediante la unión de partes metálicas enroscadas una dentro de otra. Unión soldada. Una junta a prueba de fuga de gas obtenida mediante la unión de partes metálicas en estado plástico o de fusión. Vacío. Reducción de presión por debajo de la presión atmosférica. Vacuómetro. Instrumento que mide el vacío que se practica a un sistema de aire acondicionado en el proceso de servicio. Válvula. Elemento usado para controlar el flujo de un fluido. Válvula de acceso. Válvula colocada en los sistemas de aire acondicionado para conectar el múltiple de manómetros, generalmente del tipo Schrader. Válvula de alivio. Elemento de seguridad diseñado para abrirse después de que se alcance una presión peligrosa. Válvula de expansión termostática. Válvula de control operada por la temperatura y la presión dentro del serpentín evaporador y que controla el flujo del refrigerante. El bulbo de control está unido a la salida del serpentín. Válvula pinchadora. Herramienta que sirve para acceder a un sistema que no tiene válvula de acceso o servicio; útil para recuperar el refrigerante en un tanque especial de recuperación con 126
el fin usarlo posteriormente y no derramarlo a la atmósfera. Recuperado el refrigerante, se coloca la válvula de acceso y se tapa el orificio que dejó la pinza. Válvula de servicio. Elemento que se une al sistema y que permite la abertura de orificios para medidores y/o líneas de carga. También proporciona el medio de cerrar o abrir medidores y puntos de carga, así como controlar el flujo de refrigerante. Válvula Schrader. Elemento cargado a resorte que permite el flujo de fluido en una dirección cuando se oprime un pasador central y en la otra dirección cuando existe una diferencia de presión. Válvula de agua. La mayoría de las unidades enfriadas por agua está equipada con válvulas de agua. Estas válvulas proporcionan un flujo de agua para enfriar el sistema cuando está funcionando. La mayoría está controlada por solenoides. Vapor. Agua en estado gaseoso. Vapor refrigerante. Refrigerante en estado gaseoso. Vapor saturado. Vapor en contacto con el líquido que lo ha generado en un espacio cerrado. Tiene la misma temperatura que el líquido. Vapor sobrecalentado. Vapor refrigerante a una temperatura mayor que la de su punto de ebullición para una presión dada. Ventilador. Elemento de flujo axial o radial usado para mover o producir corrientes artificiales de aire. Ventilador centrífugo. Rotor o rueda de ventilador dentro de una carcasa de tipo espiral, que incluye un mecanismo de soporte y mando por correas o conexión directa. Ventilador con álabes. Una rueda de tipo disco dentro de un cilindro que tiene juego de álabes directrices, tanto antes como después del rotor, que incluye un mecanismo de soporte y mando por correas o conexión directa. Voltímetro. Instrumento para medir voltajes en circuitos eléctricos. Volumen. Espacio que ocupa una masa determinada de materia.
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FUENTES DE INFORMACIÓN Alerich, Walter N. (2001), Control de motores eléctricos, Diana, México. Ari (1999), Manual de refrigeración y aire acondicionado, Prentice Hall Hispanoamericana, 3ª ed., México. Birch, Tom (1996), Aire acondicionado y calefacción en el automóvil, Prentice Hall, México. Botero y Montaño (1986), Refrigeración y aire acondicionado, Prentice Hall Hispanoamericana, México. Boyce H., Dwiggins, (1987), Aire acondicionado para automóviles, CECSA Carrier (1996), Manual de aire acondicionado, Marcombo, España. Crouse y Anglin (1977), Aire acondicionado en el automóvil, Marcombo/Algaomega, Barcelona. Jennings, Lewis (1983), Aire acondicionado y refrigeración, CECSA, 11ª ed., México. Valeo (2000), Manual de aire acondicionado automotriz, Valeo Clim Service, España. Whitman, Johnson (1997), Tecnología de refrigeración y aire acondicionado, Marcombo, España.
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