1.27. Climatización

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En el automóvil prácticamente desde el principio se cerró el habitáculo aislándole del exterior.

Esta protección servía para que no entrase aire y polvo de la marcha, esto último sobre todo en los inicios pues muchas vías de tránsito eran de tierra.

En el habitáculo la temperatura dependía de la del ambiente, por lo que cuando era muy fría o calurosa afectaba al confort de marcha, y seguridad activa, al influir en el estado del conductor.

Es necesario poder calentar o enfriar el habitáculo para mantener en su interior el confort de los ocupantes y seguridad activa del conductor, pues al estar más cómodo mantiene mejor y más tiempo la atención.

La calefacción no ha sido difícil, el motor genera calor al funcionar, pero enfriar el habitáculo es más complejo, hay que “fabricar” el frío.

En este capítulo se explican los principios de cómo lograr la temperatura idónea en el interior del habitáculo.

Concepto de climatización

La idea es que si hace frío en el exterior se pueda calentar el habitáculo, y si hace calor se pueda enfriar.

Este es el esquema de cómo lograrlo:

  • Este automóvil de la imagen es un monovolumen de siete plazas
  • El motor es transversal delantero y son motrices las ruedas delanteras
  • Se resalta el habitáculo
  • Termómetro de temperatura exterior
  • Cuando la temperatura ambiental es fría … se ha de calentar el habitáculo
  • Con calor en el exterior … el objetivo es enfriar el habitáculo
  • En ambos casos para mantener el confort de los ocupantes y reducir la fatiga del conductor
  • ¿Cómo se puede calentar o enfriar el habitáculo para que esté a la temperatura adecuada?
  • Calentar el habitáculo es relativamente fácil, el motor genera calor al funcionar; la idea es que el aire de la marcha entre al habitáculo tomando el calor del motor, es la calefacción
  • Enfriar el habitáculo es más laborioso, requiere incorporar un sistema o equipo capaz de “fabricar” el frío de forma que el aire de la marcha se enfríe antes del entrar en el habitáculo, es el aire acondicionado AC
  • El conjunto de calefacción y aire acondicionado es la climatización
  • El aire que ha entrado en el habitáculo, caliente o frío, sale de nuevo al exterior por la parte trasera o por debajo, el aire circula por el interior del habitáculo
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Para obtener la temperatura de confort en el habitáculo, se mezcla el aire calentado por la calefacción con el enfriado por el aire acondicionado en las proporciones adecuadas.

Si no se conecta el aire acondicionado, o no se dispone de este, el máximo frío posible es la temperatura del aire exterior.

Se ha comentado que la calefacción y el aire acondicionado conforman la climatización del automóvil, esta denominación se utiliza también en ocasiones para indicar el control automático de la temperatura del habitáculo.

Elementos de la climatización y funciones

Para el funcionamiento de la calefacción se necesitan elementos específicos que se añaden al sistema de refrigeración del motor.

Para enfriar el aire es preciso incorporar un sistema completo, es el aire acondicionado.

Estos son los principales componentes de la calefacción y el aire acondicionado:

  • Se amplía la parte delantera del automóvil de la imagen
  • Motor con la cámara de refrigeración en su interior (capítulo 1.10.1 Refrigeración) y polea del cigüeñal
  • Circuito de entrada del aire exterior al habitáculo, con una rejilla para evitar que se obstruya por hojas, papeles, … La entrada del aire está antes del comienzo del parabrisas al ser una zona que favorece el paso del aire de la marcha al interior del automóvil
  • Elementos de calefacción:
    • Bomba de agua
    • Radiador de refrigeración del motor
    • Radiador de calefacción (calefactor) en el circuito de entrada de aire al habitáculo
    • Manguitos de conexión de los componentes de refrigeración del motor
    • Electroventilador; potencia el paso del aire de la marcha por el radiador de refrigeración del motor cuando el caudal de la marcha es insuficiente
  • Elementos del aire acondicionado AC:
    • Compresor de aire acondicionado
    • Evaporador o radiador de frío, está en el circuito de entrada de aire al habitáculo antes del radiador de calefacción
    • Condensador. Es un radiador similar al de refrigeración del motor y situado muy próximo a este, el electroventilador es para los dos
    • Tuberías de conexión de los componentes del aire acondicionado
  • Una correa accionada por la polea del cigüeñal del motor mueve la bomba de agua y el compresor de aire acondicionado
  • Turbina de entrada de aire; permite disponer del caudal de aire necesario para la climatización
  • Trampilla de temperatura; es para regular los caudales de aire caliente y frío que entran al habitáculo, adaptando su temperatura. Se conoce también como trampilla de mezcla
  • Calefacción; con el motor en marcha se calienta disponiendo de calor en el radiador de calefacción
  • Aire acondicionado; al conectar el aire acondicionado el sistema genera frío que se concentra en el evaporador o radiador de frío
  • Entra aire exterior, se enfría en el evaporador (radiador de frío), parte sigue hacia el habitáculo y parte pasa por el radiador de calefacción y se calienta, los dos caudales se unen antes de entrar al habitáculo con más o menos calor según la posición de la trampilla de temperatura
  • Se empieza con temperatura media, se pasa a continuación a máximo calor, seguidamente a máximo frío para quedar de nuevo a temperatura media
  • Se ven las dos posiciones extremas, además de la de temperatura media:
    • Arriba máximo frío; cerrando el paso del aire hacia el radiador de calefacción
    • Debajo máximo calor; haciendo que el aire frío pase en su totalidad por el radiador de calefacción calentándose. Se explica después porqué se enfría el aire para calentarlo a continuación
  • Se termina identificando los elementos que han intervenido:
    • De calefacción; cámara de refrigeración del motor, radiador de refrigeración del motor, bomba de agua y radiador de calefacción
    • De aire acondicionado; compresor, condensador y radiador de frío (evaporador)
    • Del circuito de aire; rejilla de entrada exterior, turbina, trampilla de temperatura o de mezcla y entrada de aire al habitáculo
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La temperatura en el evaporador o radiador de frío está entre 3º y 6º, no debe ser inferior a 3º, luego se explica la razón.

Circuito de recirculación

Hasta ahora se ha explicado la climatización con entrada de aire desde el exterior.

Hay determinadas situaciones, polvo o suciedad ambiental entre otras, en las que es mejor cortar el paso del aire exterior sin prescindir de la climatización temporalmente, es la recirculación:

  • Imagen del sistema de climatización explicado
  • Se añade por la parte inferior una zona adicional que incluye un conducto, este comunica el habitáculo con la entrada de aire de la climatización, es la recirculación
  • En el lado del habitáculo del conducto adicional de recirculación hay una rejilla para evitar el paso de objetos que le podrían bloquear
  • Una trampilla controla el paso desde el conducto de recirculación a la entrada de climatización, cuando está este abierto cierra la entrada exterior y cuando se cierra la recirculación se abre la entrada exterior, se ve como actúa
  • Entra aire exterior y pasa al habitáculo a temperatura media, esta cerrada la recirculación
  • Se abre recirculación cerrándose la entrada exterior, se retroalimenta la climatización del aire del habitáculo
  • No se debe mantener la recirculación mucho tiempo pues al no entrar aire nuevo se va viciando el del habitáculo
  • Identificación de los elementos explicados; entrada exterior, toma de aire desde el habitáculo, conducto y trampilla de recirculación
  • Además de la posición en que ha quedado la climatización, con entrada exterior y temperatura media al habitáculo se ven dos posiciones más:
    • A la izquierda; entrada exterior y regulación de temperatura con más frío que calor
    • A la derecha; recirculación (entrada exterior cerrada) y regulación de temperatura con más calor que frío
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Con la recirculación se puede reducir el tiempo que tarda el automóvil en lograr la temperatura de confort cuando hay mucha diferencia con la exterior, pues se va reciclando repetidamente.

Como se ha dicho, no se debe mantener mucho tiempo la recirculación pues va empeorando la calidad del aire en el habitáculo.

Panel de mandos

Circulación y distribución del aire

El aire, una vez regulada su temperatura entra al habitáculo por diferentes direcciones.

Para controlar la climatización se dispone de un panel de mandos:

  • Sistema de climatización
  • Hay tres direcciones de entrada del aire climatizado al habitáculo; frontal, parabrisas pies. Cada entrada tiene su propia trampilla de paso que puede estar cerrada o abierta
  • Panel de mandos de climatización:
    • Regulación de la velocidad de la turbina; para adaptar el caudal y velocidad de entrada del aire
    • Temperatura de aire del habitáculo; permite seleccionar la temperatura del aire antes de seguir hacia el habitáculo, se ve el paso de la posición de máximo frío a máximo calor quedando en temperatura media
    • Distribución de aire al habitáculo; se parte de las tres entradas cerradas, se abre la frontal, se cierra y abre la del parabrisas, se cierra esta y abre la de los pies. Queda abierta la salida frontal
    • Recirculación; está en posición de entrada exterior abierta y recirculación cerrada, pasando a la posición opuesta, entrada exterior cerrada y recirculación abierta
    • Está conectado el aire acondicionado AC; al desconectarlo no hay frío en el evaporador o radiador de frío
  • Identificación de elementos; turbina de ventilación o climatización, trampilla de temperatura, entrada de aire hacia el parabrisas (desempañado), entrada frontal y entrada hacia los pies, circuito de recirculación con su trampilla y compresor de aire acondicionado, que al conectarlo hay de nuevo frío en el evaporador
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Se pueden regular las trampillas de paso del aire de climatización al habitáculo para que entre por más de una dirección a la vez.

Filtro del habitáculo

El aire que entra al habitáculo viene del exterior del automóvil y no siempre es de buena calidad:

  • El aire ambiental puede contener impurezas, suciedad y diferentes partículas nocivas que afectan a la calidad del aire que llega al habitáculo
  • Se evita o reduce incorporando en el circuito de paso del aire un filtro que va acumulando las impurezas para que los ocupantes respiren aire de más calidad
  • Con el uso el filtro de aire del habitáculo se va colmatando por lo que se ha de cambiar periódicamente
  • Según las características y composición el filtro del habitáculo puede reducir el paso de polvo, suciedad, mal olor, polución, polen y otras partículas
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Se ha colocado el filtro del habitáculo justo antes de la distribución del aire en su interior, es lo más frecuente pues así también es operativo en recirculación.

Otra posible ubicación es debajo de la rejilla de entrada del aire exterior, pero entonces no limpia el aire en recirculación.

La duración del filtro del habitáculo es bastante variable, pues depende de la calidad del aire por donde se desplace el automóvil.

Cuando se comienza a saturar se reduce el caudal de paso, aunque se aumente la velocidad de la turbina, mermando la eficacia de la climatización.

Lo más frecuente es que el filtro del habitáculo reduzca el paso de polvo y suciedad, para que controle la entrada de otros causantes que disminuyen la calidad del aire se requieren varias capas con funciones específicas.

Efecto deshumidificador del aire acondicionado

Hay personas sensibles al aire acondicionado, pues notan el ambiente demasiado seco, esta es la razón:

  • Este automóvil circula con varios ocupantes y se empañan los cristales, por la diferencia de temperaturas dentro y fuera, la humedad ambiental y la respiración
  • Para facilitar el desempañado con la climatización se actúa así en el panel de mandos:
    • Mayor velocidad de turbina
    • Calefacción al máximo
    • Entrada de aire al habitáculo hacia el parabrisas
    • Entrada de aire exterior en vez de recirculación preferentemente, para evitar que aumente la humedad interior por la respiración
    • Conexión del aire acondicionado AC
    • Se ve en el automóvil como queda el sistema de climatización al hacer estos ajustes en el panel de mandos
  • Al estar frío el evaporador (entre 3º y 4º) en su superficie se condensa el agua que pueda estar contenido en el aire
  • El aire llega al parabrisas y otros cristales caliente y seco, logrando rápidamente el desempañado
  • Al parar el motor aumenta la temperatura del evaporador, evacuando el agua al exterior bajo el coche por un conducto específico
  • El efecto deshumidificador por la acumulación del agua en el evaporador es la razón de colocar a este elemento antes del radiador de calefacción en el tránsito del aire
  • Para agilizar el desempañado de la luna o luneta trasera se integra en su cristal una resistencia eléctrica que se conecta por un mando, al calentarse desempaña muy rápidamente el cristal, es la luna térmica
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El aire que sale hacia el parabrisas también llega a las ventanillas delanteras, puede haber más salidas próximas a otras ventanillas para agilizar su desempañado.

La temperatura mínima en el evaporador no debe ser inferior a 3º para evitar que el agua se congele en su superficie lo que impediría el paso del aire.

Los automóviles descapotables con techo de lona pueden tener desempañado de la luna trasera por resistencia eléctrica si es de cristal, luna térmica, o mediante salida de aire caliente y seco si es de plástico transparente.

Como el consumo eléctrico de la resistencia de desempañado de la luna trasera térmica es muy alto, lo más habitual es que pasado un tiempo se auto desconecte si no lo ha hecho el conductor.

Resumen de este módulo

Concepto de climatización; calefacción y aire acondicionado

  • Cuando la temperatura ambiental es baja se ha de calentar el habitáculo, se hace con el calor generado por el funcionamiento del motor mediante su circuito de refrigeración, que calienta el aire exterior antes de entrar al habitáculo
  • Si en el exterior hace calor ha de disponer el automóvil de aire acondicionado AC, con el que se enfría el aire exterior antes de llegar al habitáculo
  • El motor genera calor por su funcionamiento. El aire acondicionado “fabrica” frío”, es un sistema añadido al automóvil con este objetivo
  • La mezcla del aire caliente y frío en las adecuadas proporciones aporta la temperatura ideal en el interior del automóvil
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Elementos de climatización, funcionamiento y recirculación

  • Elementos de refrigeración del motor para la calefacción; bomba de agua, radiador de refrigeración, radiador de calefacción (calefactor) y manguitos de conexión de los componentes
  • Elementos de aire acondicionado para “fabricar” frío; compresor, condensador, evaporador o radiador de frío y conductos de conexión de los elementos
  • El aire exterior incide en el evaporador, se enfría y continua por dos circuitos; parte del caudal de aire sigue hacia el habitáculo y otra parte del caudal pasa por el radiador de calefacción, ambas masas de aire, fría y caliente, se mezclan antes de entrar en el habitáculo a la temperatura idónea para el confort de los pasajeros y seguridad activa del conductor
  • La entrada de aire a la temperatura adecuada al habitáculo se hace por tres posibles direcciones, frontal, parabrisas y pies
  • El automóvil suele tener circuito de recirculación, el aire del habitáculo retroalimenta la climatización dirigiéndose a la entrada del evaporador, cerrándose la entrada de aire exterior
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Panel de mandos, distribución del aire, desempañado con AA, filtro del habitáculo y luna térmica

  • Se presentan imágenes con cuatro situaciones diferentes de climatización con su correspondiente panel de mandos
  • Superior izquierda; entrada de aire exterior, máxima calefacción, aire acondicionado conectado y dirección parabrisas (desempañado)
  • Superior derecha; recirculación (cortada la entrada de aire exterior), máximo frío, aire acondicionado conectado y dirección frontal. No es bueno para la salud dirigir el aire tan frío hacia el frontal, es mejor que no incida directamente sobre la cara o el cuerpo
  • Inferior izquierda; entrada exterior, temperatura media, aire acondicionado desconectado y dirección a los pies
  • Inferior derecha; esta situación es similar a la anterior, pero con el aire acondicionado conectado, lo que hace que la temperatura del aire hacia los pies sea menor
  • La humedad del aire ambiente se condensa en la superficie del evaporador agilizando el desempañado del parabrisas. Al parar el motor sube la temperatura del evaporador y el agua cae por un conducto de desagüe bajo el coche
  • El filtro del habitáculo mantiene la calidad del aire que entra al interior del automóvil, se ha de cambiar periódicamente
  • Para que el conductor pueda ver por el retrovisor central si se empaña el cristal trasero, se utiliza la luna térmica que la calienta al accionar el conductor un mando desempañándola rápidamente
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Para lograr que la temperatura en el evaporador sea de unos 3º a 4º, el sistema de aire acondicionado dispone de un fluido especifico que al expandirse reduce mucho su temperatura, se logra pasando de estado gaseoso a líquido y a la inversa con fuertes alteraciones de su presión y temperatura.

Una forma de entender el principio de funcionamiento es hacer esto, tomar aire por la boca y después expulsarlo sobre la palma de la mano con fuerza soplando con la menor apertura posible, se notará que el aire sale a menos temperatura de la que entró.

Video resumen

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Vídeos de interés

¿Cómo funciona el sistema de climatización del auto actual?