Climatización en Vehículos: Funcionamiento, Componentes y Principios Físicos
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Aire Acondicionado en Vehículos
Objetivo Principal
El objetivo principal de un sistema de aire acondicionado en un vehículo es disminuir y controlar la temperatura, humedad y pureza del aire dentro del habitáculo. La temperatura ideal se considera entre 21 y 24ºC.
Factores que Afectan la Temperatura del Vehículo
La temperatura interna de un vehículo se ve afectada por varios factores:
- La radiación solar directa.
- El calor irradiado por el motor.
- El calor irradiado por el terreno sobre el que circula el vehículo.
- El calor corporal desprendido por los pasajeros.
Función del Sistema de Aire Acondicionado
Los sistemas de aire acondicionado más utilizados son los de "ciclo continuo". Su función principal es producir frío, es decir, extraer el calor del habitáculo y expulsarlo al exterior.
Requisitos del Sistema
Un sistema de aire acondicionado eficiente debe cumplir con los siguientes requisitos:
- Alcanzar una temperatura confortable y constante en el menor tiempo posible, y mantenerla.
- Permitir la selección de un rango de temperaturas suficiente para garantizar el confort.
- Mantener un grado de humedad adecuado en el habitáculo.
- Evitar la formación de condensación en el parabrisas.
Conceptos Físicos Fundamentales
Cuando dos cuerpos con temperaturas diferentes entran en contacto, el cuerpo más caliente cede calor al más frío hasta que se igualan las temperaturas. El calor se mide en calorías, que es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua, a presión atmosférica, de 14,5 a 15,5ºC.
Cambios de Estado
Los cambios de estado son cruciales en el funcionamiento del aire acondicionado:
- Fusión: Sólido a líquido.
- Solidificación: Líquido a sólido.
- Evaporación: Líquido a gas.
- Condensación: Gas a líquido.
- Sublimación: Sólido a gas (y viceversa).
Proceso de Producción de Frío
La refrigeración busca absorber el calor del habitáculo y expulsarlo al exterior. El circuito de refrigeración se divide en zonas de baja y alta presión. El fluido frigorífico (refrigerante) circula por este circuito, experimentando cambios de estado (condensación y evaporación) que permiten el intercambio de calor.
Fases del Ciclo de Refrigeración
- Compresión: El compresor aumenta la presión del fluido frigorífico (en estado gaseoso) y lo impulsa a través del sistema.
- Condensación: El fluido frigorífico, a alta presión y temperatura, pasa por el condensador, donde cede calor al ambiente y se transforma casi totalmente en líquido.
- Filtrado: El fluido frigorífico, ahora en estado líquido, pasa por un filtro deshidratador que elimina impurezas y humedad.
- Expansión: El fluido pasa por una válvula de expansión, donde su presión disminuye bruscamente. Esta disminución de presión reduce el punto de ebullición del refrigerante, preparándolo para la evaporación.