Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Manual Teórico Práctico del Módulo Autocontenido: Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Profesional Técnico-Bachiller Automotriz https://www.mecanicoautomotriz.org/ Índice I. Mensaje al alumno 6 II Cómo utilizar este manual 6 III Propósito del curso módulo ocupacional 9 IV Normas Técnicas de Competencia Laboral 9 V Especificaciones de evaluación 9 VI Mapa Curricular del Curso Módulo Ocupacional 10 Capítulo I. Principios de Funcionamiento del Sistema de Aire Acondicionado 11 Mapa Curricular de la Unidad de Aprendizaje 12 1.1.1. Introducción al Sistema de Aire acondicionado 13 • Principios 14 • Características 15 1.1.2. Identificación y Aplicación de la Herramienta Utilizada 19 • Aritmética 19 • Álgebra 19 • Geometría 20 • Sistemas de Unidades y Medidas 21 • Conversión de unidades 21 • Utilización de herramienta básica 23 • Equipos Especiales 23 1.1.3. Seguridad en el Trabajo 25 • Reglamento 25 • Identificación de riesgos 25 • Prevención de riesgos 25 1.1.4. Principios de Funcionamiento 27 • De física 27 • Escalas de Temperatura 28 • Calor 28 • Hidráulica 28 • Termodinámica 28 • Sistemas herméticos 28 • Principios y conceptos específicos 29 1.2.1. Componentes del Acondicionador de Aire 31 • Principales 32 • Tipos de compresores 40 • Dispositivos de seguridad 44 1.2.2. Funcionamiento del Calefactor 46 • Panel de control 47 https://www.mecanicoautomotriz.org/ • Válvulas de control de refrigerante 48 • El desescarchador 49 • Con control 50 • Sistemas de calefacción y ventilación 51 • Refrigerante 52 Prácticas y Listas de Cotejo 56 Resumen 64 Capítulo II. Diagnóstico y Mantenimiento del Sistema de Calefacción 65 Mapa Curricular de la Unidad de Aprendizaje 66 2.1.1. Consulta del manual del fabricante 67 • Comprobación del sistema de control de vacío 68 • Especificaciones 69 2.1.2. Diagnóstico de fallas 70 • Circulación de aire insuficiente 72 • Circulación de refrigerante insuficiente 72 • Al motor del ventilador 72 • Fugas 73 • Panel de control 73 • Cables y compuertas 74 2.2.1. Técnicas de mantenimiento 75 • Reemplazo de manguitos 75 • Ajuste de la trampilla de temperatura 76 • Reparación de fugas 76 2.2.2. Pruebas y ajustes 77 • Verificación de la hermeticidad 77 • Verificación del sistema 78 Prácticas y Listas de Cotejo 80 Resumen 94 Capítulo III. Diagnóstico y Mantenimiento del Acondicionador de Aire 95 Mapa Curricular de la Unidad de Aprendizaje 96 3.1.1. Diagnóstico de Fallas 97 • Consulta del manual de especificaciones 98 • Aire en el sistema 98 • Humedad 99 • Problemas en el control de temperatura 99 • Motores actuadores y compuertas 100 • Ventilador 100 • Microfiltros 101 • Problemas eléctricos del compresor 101 3.1.2. Técnicas de Detección 103 https://www.mecanicoautomotriz.org/ • Verificación del sistema con visor 103 • Detección de fugas 103 3.2.1. Mantenimiento Periódico 105 • Consulta del manual del fabricante 105 • Al condensador 105 • A los drenajes 105 • A los manguitos 105 • Al visor 106 • A las bandas 106 • Microfiltros 106 • Servicio 106 • Extracción y sustitución de componentes 109 • Pruebas y ajustes 111 3.2.2. Supervisión de los Mantenimientos Realizados en Cuanto a Calidad y Seguridad 114 • Técnicas de calidad pertinentes 114 • Métodos de supervisión adecuados 114 • Tecnología de punta en aire acondicionado automotriz 114 • Evolución tecnológica de los equipos de pruebas y diagnóstico 115 Prácticas y Listas de Cotejo 117 Resumen 142 Autoevaluación de Conocimientos del Capítulo 3 142 Respuestas a la Autoevaluación de Conocimientos 143 Glosario de Términos E-CBCC 145 Glosario de Términos E-CBNC 147 Glosario de Términos Técnicos 149 Referencias Documentales 151 https://www.mecanicoautomotriz.org/ 6 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado I. Mensaje al alumno ¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO”! Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral. Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral. II. Cómo utilizar este manual Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico. Redacta cuáles serían tus objetivos personales al estudiar este módulo autocontenido específico. Analiza el Propósito del módulo autocontenido específico que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual?, si no lo tienes claro pídele al PSP que te lo explique. Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso - módulo autocontenido específico para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad. Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual. Analiza el apartado «Normas Técnicas de competencia laboral, Norma técnica de institución educativa». Revisa el Mapa curricular del módulo autocontenido específico. Está diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando. Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que https://www.mecanicoautomotriz.org/ 7 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular. En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no consideras estas ayudas no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.https://www.mecanicoautomotriz.org/ 8 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Imágenes de Referencia Estudio individual Investigación documental Consulta con el docente Redacción de trabajo Comparación de resultados con otros compañeros Repetición del ejercicio Trabajo en equipo Contextualización Realización del ejercicio Resumen Observación Consideraciones sobre seguridad e higiene Investigación de campo Portafolios de evidencias https://www.mecanicoautomotriz.org/ 9 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado III. Propósito del Módulo Autocontenido Específico Al finalizar el módulo, el alumno identificará el funcionamiento de los diferentes tipos de sistemas de aire acondicionado, sus componentes y características, de acuerdo con las especificaciones de cada fabricante, para realizar el mantenimiento. IV. Normas de Competencia Laboral Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del módulo autocontenido específico de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones: • Acércate con el docente para que te permita revisar su programa de estudio del módulo autocontenido específico de la carrera que cursas, para que consultes el apartado de la norma requerida. • Visita la página WEB del CONOCER en www.conocer.org.mx en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido específico esté diseñado con una NTCL. • Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido específico esté diseñado con una NIE. V. Especificaciones de Evaluación Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente, mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo, confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo, además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento. Al término del módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral. Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación. 1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180). https://www.mecanicoautomotriz.org/ 10 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado VI. Mapa Curricular del Módulo Autocontenido Específico 1. Principios de Funcionamiento del Sistema de Aire Acondicionado. 25 hrs. 2. Diagnóstico y Mantenimiento del Sistema de Calefacción. 18 hrs. 3. Diagnóstico y Mantenimiento del Acondicionador de Aire. 47 hrs. 1.1. Explicar los principios de física y las unidades de medida utilizados en el funcionamiento del sistema de aire acondicionado. 18 hrs. 2.1. Explicar el procedimiento de diagnóstico de fallas del sistema, consultando el manual de especificaciones. 3 hrs. 2.1. Identificar el procedimiento de diagnóstico de fallas del sistema, consultando el manual de especificaciones. 15 hrs. 1.2. Identificar los componentes del sistema aire acondicionado de acuerdo con las características de funcionamiento. 7 hrs. 2.2. Desarrollar el procedimiento de mantenimiento al sistema de calefacción, consultando el manual del fabricante. 15 hrs. 3.2. Desarrollar el procedimiento de mantenimiento del acondicionador de aire, consultando el manual del fabricante. 32 hrs. Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado 90 hrs. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 11 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado 1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO Al finalizar la unidad, el alumno identificará el funcionamiento del sistema de aire acondicionado, sus componentes y características de los diferentes tipos, de acuerdo con las especificaciones de cada fabricante, para poder realizar el mantenimiento del sistema. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 12 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Mapa Curricular de la Unidad de Aprendizaje 1. Principios de Funcionamiento del Sistema de Aire Acondicionado. 25 hrs. 2. Diagnóstico y Mantenimiento del Sistema de Calefacción. 18 hrs. 3. Diagnóstico y Mantenimiento del Acondicionador de Aire. 47 hrs. 1.1. Explicar los principios de física y las unidades de medida utilizados en el funcionamiento del sistema de aire acondicionado. 18 hrs. 1.2. Identificar los componentes del sistema aire acondicionado de acuerdo con las características de funcionamiento. 7 hrs. Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado 90 hrs. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 13 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado SUMARIO Introducción al Sistema de Aire Acondicionado Identificación y Aplicación de la Herramienta Utilizada Seguridad en el Trabajo Principios de Funcionamiento RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.1. Explicar los principios de física y las unidades de medida, utilizados en el funcionamiento del sistema de aire acondicionado 1.1.1. Introducción al Sistema de Aire Acondicionado Acondicionar el aire es controlar su temperatura, humedad, distribución y pureza. Su objeto es procurar la comodidad de los ocupantes de residencias, teatros, escuelas, automóviles, etcétera, o bien, en la industria, mantener productos alimenticios, productos químicos, etcétera, a muy bajas temperaturas para su conservación. El aire acondicionado automotor, comenzando por la evolución del mismo, desde que el hombre se dio cuenta de que el interior de su nueva máquina, el automóvil, era muy caliente e incómodo, y decidió que debía hacer algo al respecto, hasta la época actual, donde los equipos de aire acondicionado son una opción básica de cualquier automóvil. Los primeros autos no eran precisamente cómodos; sus neumáticos delgados e interiores alfombrados proporcionaban un paseo muy incómodo. En el invierno los pasajeros se abrigaban, y en verano el aire acondicionado era el resultado de la brisa que soplaba al viajar a 15 kph. Cuando los fabricantes de autos comenzaron a cerrar las cabinas, era obvio que se debía hacer algo con el calor, ahora presente; al principio se colocaron aberturas en el piso, pero esto trajo más polvo, que aire acondicionado. En 1884 William Whiteley tuvola gran idea de colocar cubos de hielo en un contenedor debajo de la cabina de los carruajes y soplar aire adentro por medio de un ventilador conectado al eje. Una cubeta cerca de las aberturas del piso fue el equivalente en el automóvil; luego vino un sistema de enfriamiento por evaporación llamado Wheater Eye (Ojo climático), en el que se producía un efecto de disminución de la temperatura en el aire haciéndolo pasar sobre agua. Dicho sistema todavía se encuentra disponible en las VAN y los RV. Este sistema fue inventado por una compañía llamada Nash. El primer auto con un sistema de refrigeración como los actuales fue el Packard 1939, en el que una espiral enfriadora, que no era más que un evaporador muy largo que envolvía toda la cabina, y cuyo sistema de control era el interruptor de un ventilador Luego vino Cadillac, que produjo 300 autos con aire acondicionado en 1941. Estos primeros sistemas de aire acondicionado tenían una gran desventaja, no existía un embrague en el compresor, por lo que éste siempre estaba encendido mientras el auto estaba en funcionamiento, y para apagar el sistema, se tenía que parar el auto, salir de éste, abrir el capó y quitar la correa del compresor. No fue sino hasta después de la Segunda Guerra Mundial que Cadillac promocionó una nueva característica: controles para el aire acondicionado. Estos controles estaban localizados en el asiento trasero, por lo que el conductor debía estirarse hacia el asiento trasero para apagar el sistema, pero aún así era mejor que apagar el carro y desconectar la correa del compresor. Los sistemas de aire acondicionado fueron por muchos años una opción no muy común. No fue sino hasta 1966 que el Motor Service Manual publicó que se habían vendido 3.560.000 unidades de aire acondicionado para automóviles, que las ventas de autos con la opción de aire acondicionado se dispararon. Para 1987 el número de unidades de aire acondicionado vendidas fue de 19.571.000. En la actualidad se estima que el 80% de los carros y camiones pequeños en uso poseen unidades de aire acondicionado. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 14 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado El aumento de unidades de aire acondicionado instaladas en los autos en los 70s y los 80s se debió a que a finales de los 70s, en los Estados Unidos, las personas comenzaron a mudarse hacia estados más calurosos. Luego, las personas que compraban autos deseaban que éstos estuviesen equipados con todas las opciones disponibles. Los vendedores hacían más dinero con estas opciones extras, por lo que comenzaron a incluir equipos de aire acondicionado como una característica básica y no como una opción, a pesar de ser una de las características más caras. Con el tiempo las unidades de aire acondicionado fueron mejorando, por lo que los conductores no tuvieron que preocuparse por el calor que pasaban, debido a que sus unidades de aire acondicionado no funcionaran bien. Hoy día, las unidades de aire acondicionado son muy eficientes, con sistemas modernos como el ATC (Control automático de temperatura, por sus siglas en inglés), que es más confiable que los viejos termostatos. Las computadoras a bordo también se aseguran que tanto el conductor como los pasajeros se sientan cómodos. Las unidades de aire acondicionado automotoras están evolucionando continuamente, ahora hay más diseños de compresores y nuevos componentes electrónicos que mejoran la eficiencias de estos equipos; y no sólo los componentes están evolucionando, por parte de los refrigerantes, los CFC (clorofluorocarbonos, también conocidos como R–12 o freón) están siendo reemplazados por otros gases refrigerantes como el R–134, que no contiene cloro, debido a que son contaminantes, especialmente dañinos para la capa de ozono. • Principios El aire acondicionado del automóvil funciona gracias a la aplicación de leyes o principios de física que a continuación se mencionan. Primera Ley de la Termodinámica “La suma total de la energía del universo es una cantidad constante; esta energía no puede incrementarse, disminuirse, crearse o destruirse.” “La energía no puede crearse ni destruirse.” “Las diferentes formas de energía son mutuamente convertibles, y la cantidad de una forma de energía que se requiere para producir otra cantidad de otra energía es fija e invariable.” Segunda Ley de la Termodinámica (Forma de Clausius) “Es imposible que una máquina, actuando por sí sola y sin ayuda de un agente exterior, transporte calor de un cuerpo a otro que tenga mayor temperatura que el primero.” Ley de Boyle “A una temperatura constante, el volumen de un peso dado de gas perfecto varía inversamente a la presión absoluta.” P1 V1 = P2 V2 = PnVn = constante Donde: P = Presión absoluta en lb / pie2 V= Volumen específico en pies3 / lb Ley de Charles “Cuando un gas perfecto recibe calor a volumen constante, la presión absoluta varía en forma directamente proporcional a la temperatura.” P1 / t1 = P2 / T2= PN /TN Donde T = Temperatura absoluta. Ley de Joule “Cuando un gas perfecto se expande sin hacer trabajo, su temperatura permanece inalterable, ya que su energía interna permanece también inalterable.” https://www.mecanicoautomotriz.org/ 15 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado “La energía interna de un gas perfecto es función solamente de la temperatura.” Ley de Abogadro “Iguales volúmenes de cualquier gas, a la misma presión y temperatura, tienen el mismo número de moléculas.” Gas Perfecto “Todo aquel gas que obedezca las leyes de Boyle, Charles, Joule y Abogadro, se dice que es gas perfecto.” Mol Mol es una unidad de cantidad de materia que tiene una masa numéricamente igual al peso molecular, expresado en libras o gramos. Ya que el peso molecular es proporcional a la masa de una molécula, se entiende que un mol contiene el mismo número de moléculas para cualquier gas. Ley de Gibbs-Dalton “En una mezcla de gases o vapores, cada gas o vapor ejerce la misma presión en el mismo espacio total, como si la ejerciera por sí sólo, a la misma temperatura de la mezcla.” Las mezclas de vapor-aire se rigen prácticamente por la ley de Gibbs-Dalton. De esta Ley se sigue que cualquier mezcla de gases ejerce una presión total igual a la suma de las presiones parciales ejercidas independientemente por cada gas. El aire atmosférico existe a una presión total igual a la presión atmosférica (PB), la cual es: PB = PN + PO+ PV = Pa+ PV Donde: PN = Presión parcial del nitrógeno. PO = Presión parcial del oxígeno. PV = Presión parcial del vapor de agua. Pa = Presión parcial del aire seco. La máxima cantidad de vapor que puede existir en el aire depende de la temperatura y es independiente del peso o presión del aire que pueden existir simultáneamente en el espacio. Esta cantidad de vapor existe cuando el espacio está saturado, es decir, cuando la presión corresponde a la temperatura de saturación. En estas condiciones, si se atomiza agua en dicho espacio, permanecerá en estado líquido. Si el espacio se enfría, empezará la condensación. • Características Antes de estudiar el aire acondicionado es necesario conocer sus características Aire Composición La atmósfera que rodea la Tierra es una mezcla de gases cuya composición es: Volumen en % Peso en % Nitrógeno 78.1 76.0 Oxígeno 20.9 23.1 Argón 1.0 0.9 Estos datos se refieren al aire seco, pero la humedad puede variar del 0% al 4%. El aire contiene, normalmente, muchas impurezas, como gases, sólidos, polvos, etcétera, en proporciones que dependen de varios factores. Se supone que en lugares montañosos y en el mar, el aire es más puro, aunque los vientos también llevan consigoalgunas impurezas. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 16 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado El aire contiene por lo general: Gases % Impurezas Nitrógeno 78.03 Humos de Sulfuros Humos de ácidos CO2 Polvo Cenizas Minerales Vegetales Animales Microorganismos Oxígeno 20.99 Argón 0.94 Bióxido de carbono 0.03 Hidrógeno Xenón Kriptón Otros 0.01 Calor Específico (Cp) El Calor específico del aire no es constante, sino que depende de la temperatura. Para fines prácticos se usa: Calor específico a presión constante: Cp = 0.2415 ó 0.24 Btu/lb °F Para fines que requieren precisión: Cp = 0.24112 + 0.000009 t Calor específico a volumen constante: Cv = 0.1714 Btu/lb °F Peso Específico (W) Peso del aire seco: 0.07496 lb/pie3 (a 70°F y 29.92 pulgadas de Hg) Peso del aire seco contenido en un pie3 de aire saturado: 0.07309 lb/pie3 (80°F y 29.92 pulgadas de Hg) Peso de la mezcla saturada: 0.074239 lb/pie3 (70°F y 29.92 pulgadas de Hg) Para encontrar el peso del aire a cualquier presión y temperatura, consulte las tablas de propiedades de la mezcla de vapor de agua con aire. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 17 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado https://www.mecanicoautomotriz.org/ 18 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Volumen Específico (v) El volumen específico es el recíproco del peso específico, o sea: V= 1/W Para t = 70°F y P = 29.92 pulgadas de Hg V= 1/0.07496 = 13.34 pies3 / lb (aire seco) V= 1/0.07424 = 13.68 pies3 / lb (aire seco contenido en una libra de aire saturado) V= 1/0.0745 = 13.47 pies3 / lb (mezcla vapor de agua-aire saturado) Humedad absoluta o densidad (dV) El peso de vapor de agua expresado en libras o granos por cada pie cúbico de espacio se llama “humedad absoluta” o “densidad del vapor de agua” y se representa como dv cuando el aire no está saturado y como dd cuando sí lo está; en este caso se halla en las tablas de aire-vapor (1 libra = 7,000 granos). Humedad específica o relación de humedad (WV) El peso de vapor de agua expresado en libras o granos por libra de aire seco se llama humedad específica; se representa como Wv cuando la mezcla no está saturada, y como Wd cuando si lo está; su valor se encuentra en las tablas aire-vapor a diferentes presiones o temperaturas. Humedad relativa (φ) La humedad relativa se define como la relación de la presión parcial del vapor en el aire con la presión de saturación del vapor correspondiente a la temperatura existente. O bien, es la relación de la densidad del vapor de agua en el aire con la densidad de saturación a la temperatura correspondiente. φ = (Pv / Pd ) X 100 = ( dv / dd ) x 100 En donde: Pv = presión parcial del vapor de agua dv = densidad existente del vapor de agua Pd = presión de saturación del vapor de agua dd = densidad del vapor saturado PARA CONTEXTUALIZAR CON: Competencia de Información Lectura de documentación técnica de los sistemas de aire acondicionado empleados en automóviles. Investigación Documental Investiga en manuales de diferentes fabricantes, así como en páginas de Internet las características de los sistemas de aire acondicionado. A continuación has un cuadro donde relaciones el nombre del fabricante y las principales características de sus sistemas de aire acondicionado, con el fin de que sea revisado por el PSP. Competencia Científico Teórica Aplicar los principios físicos de los sistemas de aire acondicionado empleados en los automóviles. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 19 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Realización del Ejercicio En los diagramas mostrados por el PSP, identifica las salidas de aire acondicionado y calefacción. Trabajo en Equipo Organízate en grupos con un máximo de 6 compañeros y discutan qué principios físicos sustentan la ubicación de esas salidas. Selecciona un miembro del equipo para que exponga sus conclusiones ante el PSP. Competencias para la Vida Actuar con compromiso y responsabilidad en el desarrollo de las actividades escolares. Participa activamente en los grupos de trabajo, aportando tus ideas sobre los temas discutidos ante tus compañeros y el PSP. Portafolio de Evidencias No olvides entregar el reporte de las actividades realizadas para que forme parte de tu portafolio de evidencias 1.1.2. Identificación y Aplicación de la Herramienta Utilizada • Aritmética Es la rama de las matemáticas que trata sobre la aplicación de los algoritmos de las operaciones básicas tales como suma, resta, multiplicación, división, raíces y potenciación, así como de las aplicaciones y propiedades de números naturales, enteros y racionales. En otras palabras, es el significado que los números adquieren en diversos contextos y las diferentes relaciones que pueden establecerse entre ellos y en este caso las actividades automotrices del programa de estudio que nos ocupa. - Operaciones básicas Estas son: a) Suma o adición b) Resta o sustracción c) Multiplicación o suma acumulada d) División o resta acumulada e) Raíces f) Potenciación Estas nos permitirán abordar las actividades automotrices y especialmente en el mantenimiento del aire acondicionado, para interpretar las especificaciones técnicas y las anotaciones que constantemente encontramos en manuales de mantenimiento, como las unidades de los parámetros involucrados y las vistas en las herramientas y equipos. - Manejo de fracciones Una fracción o “quebrado” es la representación de una división con la ventaja del manejo de números enteros, lo que facilita la solución de los problemas. Dentro de la aritmética, para el manejo de fracciones, también se siguen las reglas de la aritmética básica. Pero la principal aplicación viene desde el manejo de herramientas en las que encontramos juegos de llaves que van desde ¼”, 5/16”, 3/8”, ½”, 15/16”, etc. O las mismas unidades de los equipos con anotaciones como lb/pie, Kg/cm2, o el simple Km./hr. • Álgebra Es una rama de las matemáticas que emplea literales, o incógnitas, basándose en leyes de la aritmética con el propósito de resolver y encontrar los valores de las incógnitas. A través de los siglos, la aritmética fue ampliada por el Álgebra, la cual suministró una notación https://www.mecanicoautomotriz.org/ 20 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado abreviada para resolver los problemas en el supuesto de que hubiera cantidades desconocidas. El álgebra trata en esencia, las operaciones matemáticas consideradas formalmente desde un punto de vista general, con abstracción de los números concretos. Sus problemas están relacionados fundamentalmente con las reglas formales para la transformación de expresiones y la solución de ecuaciones, viniendo su aplicación en la actividad automotriz en la solución de problemas de mantenimiento que involucren el manejo de los parámetros del sistema, para determinar soluciones a situaciones técnicas particulares de los mismos. - Números enteros y fraccionarios. Entero.- Son todos los números enteros tanto los negativos y como los positivos. Fraccionarios.- Estos representan una parte del entero en forma de un quebrado. Decimales.- Estos también representan una parte del entero usando el punto decimal. También aplican para interpretar las especificaciones técnicas y las anotaciones que constantemente encontramos en manuales de mantenimiento, como las unidades de los parámetros involucrados y las vistas impresas en las herramientas y equipos utilizados.• Geometría La palabra Geometría proviene del Griego GEOS (Tierras) y METREN (Medir). Es una rama de las matemáticas que trata sobre la medición de figuras, cuerpos, espacios y curvas, las relaciones que guardan entre ellas y sus propiedades. Una de las mayores contribuciones de los griegos en el pensamiento fue la geometría. Tanto los babilonios como los egipcios habían utilizado con anterioridad una geometría rudimentaria, ideada para el deslinde de terrenos y la medición de los edificios, simplemente como operaciones de tipo de recuento y medición. Los griegos realizaron un planteamiento más abstracto, creyeron que una forma en particular tiene ciertas propiedades constantes innatas que son independientes de su tamaño. Así, un triangulo rectángulo de 45° puede extenderse hasta la luna o puede dibujarse en la cabeza de un alfiler, pero en cualquiera de los dos casos continua siendo un triángulo de 45°. Las aplicaciones de ésta en el sistema de aire acondicionado, son simples pero directas, como se muestra a continuación: - Ángulos y longitudes Ángulo.- Es la relación que guardan dos rectas que se intersectan en un punto en el espacio. Se relaciona con herramientas para la aplicación de fuerzas de torsión especificadas en ángulos en el manual de mantenimiento. Longitud.- Es la distancia que separa dos puntos en el espacio. La aplicación fuerte es la toma de lecturas de medición especificadas en el manual del fabricante con instrumentos graduados linealmente. - Áreas y volúmenes Área.- Superficie comprendida dentro de un perímetro y expresada en m2 o pies2 o cualquier unidad de longitud al cuadrado. Volumen.- Extensión del espacio de tres dimensiones ocupado por un cuerpo, expresada en m3 o pies3 o cualquier otra unidad de longitud cúbica. La comprensión de estos dos conceptos nos permite manejar los parámetros empleados en el sistema de aire acondicionado automotriz, complementándose con el manejo de sus unidades y unidades de otros parámetros involucrados al emplear los sistemas de unidades que se muestran a continuación. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 21 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado • Sistemas de unidades y medidas Isaac Newton realizó el importantísimo descubrimiento de que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa en él, e inversamente proporcional a su masa: a = k F / m, siendo k una constante de proporcionalidad. La ecuación anterior puede escribirse en la forma: F = m a / k, Esto nos permite definir una unidad de fuerza en función de las unidades de masa, longitud y tiempo, en cualquier sistema de unidades. En los sistemas coherentes de unidades más comúnmente empleados y en los que k vale la unidad, pero no carece de dimensiones, se tienen las siguientes definiciones de unidades de fuerza: CGS: DINA acelera una masa de 1 g a razón de 1 cm/seg2 MKS (o SI): 1 Newton acelera una masa de 1 kg a razón de 1 m/seg2 Técnico métrico: 1 kilogramo fuerza acelera una masa de 1 utm a razón de 1 m/seg2 Técnico Inglés: 1 libra fuerza acelera una masa de 1 slug a razón de 1 pie / seg2 En los llamados sistemas de ingeniería, el valor de k no es igual a la unidad ni adimensional, y se tiene así las siguientes definiciones: 1 Kilogramo fuerza (kgf) imparte a una masa de 1 kg una aceleración de 9.8066 m/seg2 1 libra fuerza (lbf) imparte a una masa de 1 lb una aceleración de 32.174 pie/seg2 - Sistema métrico decimal El sistema métrico decimal es el sistema más empleado ya que es sencillo y permite obtener cálculos en unidades de uso común, como el metro y sus múltiplos (decímetro, hectómetro y kilómetro) y submúltiplos (decímetro, centímetro y milímetro), el kg como kilogramo fuerza, y el tiempo en unidades sexagesimal, las fracciones de segundo en decimal y a la temperatura en °C (grados Celsius). - Sistema Inglés El sistema Ingles tuvo un gran empleo hasta el año de 1960, en que se modernizo la norma del Sistema Internacional de unidades (SI), a partir de este momento a tenido cada vez menor aplicación. El sistema Ingles, tiene como unidades de longitud: la pulgada (2.54 cm), el pie (12 pulgadas) la yarda (3 pies), como unidades de peso a la Onza (28.34 grs.) la libra (16 onzas), el tiempo en unidades sexagesimal al igual que en el sistema decimal y a la temperatura en °F (grados Fahrenheit). - Sistema internacional de unidades Este sistema se considera de aceptación Mundial, ya que es muy conveniente puesto que unifica las dimensiones a través de siete unidades fundamentales para poner de relieve sus conceptos físicos, estas son: 1. El metro [m]. - Es la unidad de longitud. 2. El kilogramo [kg].- Es la unidad de masa. 3. El segundo [seg.].- Es la unidad de tiempo. 4. El ampere [A].- Es la unidad de corriente eléctrica. 5. El kelvin [K].- Es la unidad de temperatura termodinámica. 6. El mol [mol].- Es unidad de cantidad de sustancia. 7. La candela [cd].- Es la unidad de intensidad luminosa. • Conversión de unidades Para la conversión de unidades entre los “Sistema de Unidades” se deben conocer las equivalencias y hacer las operaciones necesarias a fin de unificar unidades, y nunca trabajar con unidades de distintos sistemas. Incluso, dentro de los mismos sistemas, se deben unificar los múltiplos y submúltiplos a una sola dimensión (por ejemplo: todo en metros o todo en kilómetros, etc.). Dentro de las actividades automotrices es común encontrar herramientas como los torquímetros que presentan sus graduaciones con unidades en Kg/cm, lb/pie, o Kg/m, etc., lo que obliga en su momento a efectuar una conversión para poder utilizarlo. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 22 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Tabla con las principales conversiones Multiplique Por Para obtener Atmósferas 1.0333 Kg /cm2 760 mm de Mercurio (a 0 °C) Bars 0.9869 Atmósferas 1.0197 Kg/cm2 BTU 0.252 Calorías 0.2931 Watts 8.33 x 10 -5 TR (Toneladas de refrigeración) Centímetros 0.3937 Pulgadas Centímetros cuadrados 0.1550 Pulgadas cuadradas Centímetros cúbicos 6.102 x 10-2 Pulgadas cúbicas Calorías 1.163 x 10 -3 Kilowatts – hrs. Galones 3.785 Litros HP 0.7457 Kilowatts Julios 2.778 x 10 -4 Watts – hrs. 9.486 x 10 -4 BTU Kilogramos 2.2046 Libras Kilogramos / cm2 14.22 Libras / pulgada cuadrada kilowatts 1.341 HP Libras 0.4536 Kg Milla (terrestre) 1.609 Km Milla (náutica) 1.853 Km Oz / pulg2 0.0625 Lb / pulg2 Pies 0.3048 Metros Yarda 91.44 Centímetros https://www.mecanicoautomotriz.org/ 23 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado • Utilización de herramienta básica - Equipo de taller Son aquellos implementos, herramientas y dispositivos empleados para trabajos de connotación industrial, o de uso rudo, que facilitan las labores propias que se realizan en cada taller o centro de trabajo. - Eléctrico. Dentro de estos se clasifican a todos los equipos que se alimentan con energía eléctrica, tales como: - Taladros - Cisaya. - Tornos - Fresas - Hidráulico Dentro de estos se contemplan, todos los que se alimentan con aceite o agua a presión, como son: - Gatos - Colchonetas - Grúas - Neumático Comprende aquellos que se alimentan con aire a presión, a saber: - Taladros - Pistolas - Cinceles - Etc. - Equipo de soldadura Dentro de estos clasifican los siguientes: 1) De arco eléctrico. Consiste en provocar un corto circuito donde uno de los materiales (electrodo) se funde y se deposita en el material base. 2) Autógena. Esta se realiza con ayuda de un gas combustible en combinación con oxigeno “extra” a alta presión, lo que provoca temperaturas suficientes paraderretir materiales de aporte y así unir piezas metálicas. 3) Oxiacetilénica. Para esta se utiliza un combustible llamado Acetileno y por ello su nombre; la temperatura que se alcanza con este gas y la adición de oxigeno, es tal, que permite el corte de metales como el acero. • Equipos Especiales -Instrumentos de Medición y de prueba: Vacuómetros. Es el instrumento usado para medir presiones por debajo de la presión atmosférica o presiones de vacío. Manómetros. Es el instrumento empleado para medir el valor de la presión por encima de la presión atmosférica Densímetros. Es el instrumento empleado para medir el valor de la densidad de los líquidos es decir su masa por unidad de volumen PARA CONTEXTUALIZAR CON: Competencias Científico-Teórica Aplicar conceptos básicos de aritmética, álgebra, geometría y física; temperatura, presión y vacío, sistemas de unidades y conversión de unidades. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 24 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Realización del Ejercicio En la siguiente tabla, realice las equivalencias entre los diferentes sistemas. Cantidad Unidad Base Convertir a Equivale nte 1 Centímetros cúbicos Galones 1 Hectáreas Pies cuadrados 1 Libras Gramos 1 Libras/pie2 Kg/m2 1 Libras/pulg2 Kg/cm2 1 Litros Pies3 1 Metros Pulgadas 1 Metros cuadrados Yardas cuadradas 1 Semanas Segundos 10 ° C Temperatura absoluta (K) 52 ° F ° C Ejemplo resuelto: Un centímetro cúbico es igual a = 1 x 2.642 x 10-4 Galones. Nota: A partir de ejercicio anterior, analiza la importancia del manejo de las conversiones en la reparación de los sistemas de aire acondicionado Competencias Analíticas Aritmética: Realizar operaciones fundamentales de aritmética para la utilización de herramientas Obtenga las equivalencias solicitadas en la siguiente tabla: Cantidad Unidad Convertir a: Equivalen cia: 5/8 Pulg. Milésimas de pulg. 5/8 Pulg. cm 1/8 Pulg. cm Cantidad Unidad Convertir a: Equivalen cia: 6 mm Milésimas de pulg. 1 Pie cm 3/8 Pulg. cm 7/8 cm Milésimas de pulg. 18 mm Pulg. 190 Milésimas de pulg. mm 0.9375 Pulg. A fracción de pulg. Ejemplo resuelto: 5/8” = 0.625” = 625 milésimas de pulg. Nota: Partiendo de los dos ejercicios anteriores, organízate en grupos no mayor de 6 compañeros y discutan las ventajas y utilidad del dominio de las conversiones en el uso de las herramientas y equipos para las reparaciones de aires acondicionados. Presenta al PSP las conclusiones a las que arribaste Competencias Lógicas Observación y descripción de la utilización de los equipos empleados para intervenir los componentes de sistema de aire acondicionado. Estudio Individual Observa detenidamente los principales equipos utilizados para intervenir los componentes del sistema de aire acondicionado. A partir de la explicación ofrecida por el PSP y tus observaciones, haz un cuadro sinóptico donde aparezcan los tipos de equipos y en qué parte del sistema pueden ser utilizados. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 25 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Portafolio de Evidencias No olvides entregar el reporte de las actividades realizadas para que forme parte de tu portafolio de evidencias 1.1.3. Seguridad en el Trabajo • Reglamento El órgano oficial que dicta las normas, leyes y reglamentos oficiales en materia de seguridades en el trabajo es la Secretaria del Trabajo y Previsión Social (SPTS). Adicionalmente en México, como parte de “LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO”, y en concordancia con los sistemas de autogestión o de calidad se tienen: ISO 18000:2004 NMX-SAST-001-IMNC-2002 NMX-SAST-002-IMNC-2002 Que son hasta ahora de carácter voluntario. En el aspecto legal, las normas a considerar serían: • Convenios internacionales • Constitución; • Leyes; • Reglamentos; • Normas Oficiales Mexicanas (NOM); • Normas Mexicanas; • Normas de Referencia, • Normas Técnicas de Competencia Laboral. • Identificación de riesgos La identificación de riesgos es una herramienta para evaluar riesgos potenciales, cumplimiento de la o las normas, del sistema de seguridad y salud ocupacional. Las evaluaciones pueden ser internas, realizadas por un personal de la empresa, o externas, llevadas a cabo por un auditor o supervisor externo calificado. Las verificaciones constituyen un proceso del control de riesgos, por lo que éstas se tienen que realizar periódicamente y referenciar a las auditorias anteriores. La identificación de los impactos del ambiente laboral de sus actividades, productos y servicios, como ya se mencionó anteriormente, se realiza en base a técnicas modernas de reconocimiento de riesgos, tales como la elaboración de planes y priorización de riesgos. • Prevención de riesgos El manejo y prevención de riesgos, así como del manejo de emergencias es uno de los campos de mayor desarrollo de la seguridad. Los procedimientos para la prevención de riesgos responden a la identificación de riesgos y se anticipan a las emergencias. En la prevención de riesgos se deben considerar los siguientes aspectos: • Fugas de sustancias tóxicas • Incendios y explosiones • Sismos • Otros • La revisión periódica del funcionamiento del sistema de prevención de riesgos, permite detectar los puntos débiles del cumplimiento y tomar las medidas correctivas en su caso. Estas revisiones se realizan en reuniones periódicas entre el responsable de la SSO (Seguridad y Salud Ocupacional) y la gerencia general o responsable de la empresa. Estas revisiones serán registradas en un acta. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 26 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado PARA CONTEXTUALIZAR CON: Competencias de Información Revisar los reglamentos de seguridad industrial. Revisar la Ley Federal del Trabajo. Estudio Individual Estudia con detenimiento los componentes legales del sistema para la prevención de riesgo en México. A partir de la información obtenida, identifica las leyes y regulaciones fundamentales para la prevención de riesgos y accidentes laborales. Anota aquí tus conclusiones Competencias Científico-Teóricas Aplicar los conceptos básicos de seguridad industrial. Trabajo en Equipo Con base en la información obtenida de manera individual y las indicaciones del PSP, elabora un plan para la prevención de riesgos en un taller automotriz. En equipos de 6 compañeros máximo, discutan las propuestas hechas de forma individual, para lograr una propuesta de plan por equipo. Presenten sus conclusiones al PSP. Competencias Analíticas Probabilidad y estadísticas de accidentes en el sector industrial. Investigación de Campo Visita al menos dos talleres de la zona donde radica tu centro de estudio. Organizados en equipos, cada grupo aplicará al personal encargado de la seguridad el siguiente cuestionario: Cuestionario: No. de pregunta Pregunta 1. ¿Qué cantidad de accidentes han registrado en el último año? 2. ¿Cuáles han sido las principales causas de dichos accidentes? 3. ¿Cuentan con las señalizaciones necesarias para la prevención de riesgos? 4. ¿Se encuentran dichas señalizaciones localizadas en los lugares adecuados? https://www.mecanicoautomotriz.org/ 27 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Respuestas al cuestionario: No. de Pregunta Respuesta 1 2 3 4 Realización del Ejercicio Basándote en la información obtenida a través del cuestionario aplicado, forma equipos de trabajo para detectar las fallas en el sistema de prevención deriesgos y de salud laboral de los talleres visitados. En grupo, elaboren un plan de prevención de riesgos. Selecciona un miembro del equipo para que presente sus conclusiones al PSP. Competencias Lógicas Identificación y distribución de zonas de riesgo. Estudio Individual Dibuja un diagrama con la distribución de las zonas de riesgo a emplear en los talleres, utilizando la simbología de seguridad e higiene. Discute tu propuesta con el PSP. Consideraciones sobre Seguridad e Higiene Realizarás con tus compañeros una lluvia de ideas con el objetivo de elaborar un informe conjunto con sugerencias para el mejoramiento de las condiciones de seguridad en los talleres visitados. Portafolio de Evidencia No olvides entregar el reporte de las actividades realizadas para que forme parte de tu portafolio de evidencias. 1.1.4. Principios de Funcionamiento • De física Temperatura Es la velocidad promedio con que se mueven las partículas de un cuerpo, es un parámetro del calor que nos indica cuando un cuerpo está frío o caliente. - Radiación. Es un mecanismo de la transferencia de calor, que se presenta incluso en el vacío y consiste en la transmisión de calor por medio de ondas radiantes. - Convección. Es también un mecanismo de la transferencia de calor que se manifiesta en los fluidos cuando el calor provoca que la materia cambie su densidad y la masa “fría” más pesada de esa misma sustancia, se mueva a las partes más baja, mientras que la masa más “caliente” suba a las partes más altas. Si este movimiento lo hace en forma natural (como los vientos) se le llama “convección https://www.mecanicoautomotriz.org/ 28 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado natural” y si es favorecida por algún medio como una bomba o ventilador se le llama “convección forzada”. • Escalas de temperatura - Absolutas La temperatura absoluta es la referida a las escalas Ranking en el sistema inglés, o Kelvin en el sistema métrico y ambas están referidas al concepto de cero absoluto (-273.16°C = 0° K o -460°F = 0° R). - Relativas Son las tomadas con respecto a una de las escalas. • Calor Es una forma de energía en constante movimiento que se manifiesta del cuerpo más caliente al más frío. - Transmisión de calor Es el paso de la energía llamada calor de un punto o sustancia a otro mediante alguno de los mecanismos conocidos: Conducción, convección o radiación. - Expansión de sólidos con el calor El principal mecanismo de transferencia de calor en los sólidos es la conducción, y debido al aumento en la cantidad de energía calorífica absorbido por el sólido, este tiende a aumentar su tamaño, es decir, a crecer, y lo hacen según la naturaleza del sólido que se trate, en otras palabras cada sólido tiene su coeficiente de expansión. • Hidráulica Es el estudio, manejo y aplicaciones de las propiedades del agua. Es una parte de la mecánica de los fluidos que trata de las leyes que rigen los movimientos de los líquidos. Es la ingeniería que se ocupa de la conducción y aprovechamiento de las aguas. - Transferencia de temperatura en líquidos La transferencia de temperatura en los líquidos se da en aquellas partículas del líquido que están más próximas a la fuente de calor, ganan temperatura “calor” y se mueven dejando su lugar a las partículas más alejadas hasta que todas logran la misma temperatura. • Termodinámica Es una parte de la física que estudia el calor y la relación que esté guarda con las demás formas de energía. - Conceptos Fisuras. Grieta, hendidura, ruptura, falla o falta. Fuga. Escape de un fluido - Vacío. Se dice que existe vacío cuando la presión absoluta es menor a la atmosférica. - Presión. Es una fuerza por unidad de área, en el sistema métrico ésta se expresa en kg/cm2, en el sistema inglés en lb/ pul2 = PSI, mientras que en el sistema internacional en Pascales o Bares. - Presión atmosférica. Es la fuerza que ejerce el peso del aire por unidad de área, siendo máxima a nivel del mar y va disminuyendo su valor conforma a la altitud del lugar de la medición. - Fuerza de gravedad. Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre dos o más cuerpos en relación directa con sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. • Sistemas herméticos Es un sistema que no permite el paso de materia (por ejemplo: líquidos o gases) por sus fronteras, ni hacia adentro ni hacia afuera. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 29 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado • Principios y conceptos específicos - Ley de Boyle Mariotte O ley Unificada de los gases que se expresa como sigue: (P1 V1) / T1 = (P2 V2) / T2 - Compresibilidad de los gases Dado que el espacio intermolecular en los gases es amplio, esto les permite tener un amplio margen de compresibilidad, es decir, que se puede disminuir su volumen aumentando su presión relativamente poco comparándolo con la presión requerida en los líquidos. - Propiedades físicas y químicas de fluidos y gases refrigerantes Las propiedades fisicoquímicas de los gases refrigerantes cambian de uno a otro pero básicamente deben tener las siguientes: a) Ser compresible y licuarse a baja o medias presiones b) De fácil filtración c) Tener un coeficiente de expansión amplio y con ello gran absorción. d) Tener una larga vida útil e) Ceder fácilmente la humedad que pudieran atrapar f) Ser amables con el medio ambiente - Resistencia de materiales sujetos a presión Los materiales empleados para la construcción de recipientes sujetos a presión son seleccionados para construir recipientes o equipo para operar con fluidos a presiones diferente a la atmosférica, provenientes de fuentes externas o incluso teniendo el incremento de la presión mediante la aplicación de calor desde una fuente directa, indirecta o cualquier combinación de éstas. Para los recipientes se prefiere el uso de acero laminado en frío, el cual tiene una resistencia elástica de hasta 29.5 millones de libras sobre pulgada cuadrada y de 11.5 millones Lb/pul2 al corte. El acero inoxidable de 27.6 y de 10.6 respectivamente. Sin embargo, para las tuberías del gas refrigerante o de intercambiadores de calor, se prefiere el cobre tipo k por tener mayor resistencia de hasta 17 y 7 millones respectivamente Una aplicación común del acero laminado es en la fabricación de recipientes para líquidos criogénicos, que son aquellos gases que por efecto combinado de la presión y la temperatura, se encuentran en estado líquido. PARA CONTEXTUALIZAR CON: Competencias Científico Teórica Identificar conceptos de radiación, convección y transferencia de calor, vacío, presión atmosférica, y propiedades físicas y químicas del agua y los refrigerantes. Realización del Ejercicio En la siguiente tabla, enlace el nombre de la segunda columna con el concepto correspondiente de la tercera. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 30 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado No. Nombre Concepto Radiación 1. Es la fuerza que ejerce el peso del aire por unidad de área, siendo máxima a nivel del mar y va disminuyendo su valor conforme a la altitud del lugar de la medición Transferencia de calor 2.Es también un mecanismo de la transferencia de calor que se manifiesta en los fluidos cuando el calor provoca que la materia cambie su densidad y la masa “fría” más pesada, de esa misma sustancia, se mueva a las partes más bajas, mientras que la masa más “caliente” suba a las partes más altas Presión atmosférica 3. a) Ser compresible y licuarse a baja o medias presiones b) De fácil filtración c) Tener un coeficiente de expansión amplio ycon ello gran absorción. d) Tener una larga vida útil e) Ceder fácilmente la humedad que pudieran atrapar f) Ser amables con el medio ambiente Convección 4. Es una fuerza por unidad de área, en el sistema métrico, ésta se expresa en kg/cm2, en el sistema inglés en lb/pul2 = PSI, mientras que en el sistema internacional en Pascales o Bares Vacío 5. Es un mecanismo de la transferencia de calor, que se presenta incluso en el vacío y consiste en la transmisión de calor por medio de ondas radiantes. Propiedades físico-químicas de los refrigerantes 6. Es el paso de la energía llamada calor de un punto o sustancia a otro mediante alguno de los mecanismos conocidos: conducción, convección o radiación 7. Es una forma de energía en constante movimiento que se manifiesta del cuerpo más caliente al más frío. 8. Es una parte de la física que estudia el calor y la relación que este guarda con las demás formas de energía. Competencias Analíticas Realizar conversiones, operaciones básicas y manejo de fracciones utilizadas en parámetros de los principios de funcionamiento. Realiza un cuadro sinóptico con la conversión, entre el Sistema Inglés y el Sistema Internacional, de especificaciones de cinco parámetros manejados en el sistema de enfriamiento tomados del manual de fabricante, mostrando en hoja anexa el procedimiento de conversión. Competencias de Información Investigación de conceptos de Física, Química y Termodinámica relacionados con los principios de funcionamiento del sistema de aire acondicionado. Estudio Individual Realiza una búsqueda de información en manuales y sitios de Internet acerca de los conceptos de Física, Química y Termodinámica. Realiza un cuadro sinóptico con la información obtenida. Preséntala al PSP para su evaluación https://www.mecanicoautomotriz.org/ 31 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Portafolio de Evidencias No olvides entregar el reporte de las actividades realizadas para que forme parte de tu portafolio de evidencias. RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.2. Identificar los componentes del sistema de aire acondicionado de acuerdo con las características de funcionamiento. 1.2.1. Componentes del Acondicionador de Aire Generalmente los acondicionadores de aire funcionan según un ciclo frigorífico similar al de los frigoríficos y congeladores domésticos. Al igual que estos electrodomésticos, los equipos de acondicionamiento poseen cuatro componentes principales: Evaporador, Compresor, Condensador y Válvula de expansión. Todos estos componentes aparecen ensamblados en el esquema del circuito frigorífico. Descripción del circuito frigorífico Se puede describir un circuito frigorífico como aquel que es capaz de realizar la transferencia de calor en sentido inverso del natural, es decir, desde un medio frío a un medio caliente. Para ello será inevitable un gasto de energía que lo ocasionaremos a través del compresor. El papel de un circuito frigorífico es el de transferir una cantidad de calor desde un nivel bajo de temperatura (Foco Frío) a un nivel superior de temperatura (Foco Caliente). El aparato extrae calor (por lo tanto produce frío) en el foco frío y lo transmite (por lo tanto produce calor) en el foco caliente. Esta disipación de calor tiene lugar a temperaturas comprendidas entre – 5°C y 6°C (Evaporador). El calor extraído es expulsado al exterior a una temperatura del orden de 35°C. https://www.mecanicoautomotriz.org/ 32 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Esquema Circuito Refrigerante • Principales Todos estos componentes aparecen ensamblados en el esquema del circuito frigorífico. - Compresor El compresor es el encargado de aspirar los vapores del fluido frigorífico (por ejemplo Gas Freón) a baja presión y baja temperatura. Gracias a la energía mecánica aportada por el compresor nos permitirá elevar la presión y la temperatura del vapor refrigerante. Esta es la fase de compresión que hace pasar los vapores del estado 1 al estado 2. El compresor cumple la misión de, aspirándolo, comprimir el gas refrigerante e imprimir la circulación de éste en el circuito frigorífico. El compresor puede ser de muchos tipos diferentes como se verá más adelante, pero de momento, nos centraremos en comentar que el motor del automóvil a partir del carburante utilizado, CREA una potencia que servirá para obtener el movimiento deseado del vehículo. El compresor CONSUME potencia del motor del automóvil en producir una compresión de un gas refrigerante que servirá para obtener una POTENCIA FRIGORÍFICA. El gas es aspirado por el compresor, formado por un cigüeñal con una polea por donde recibe el movimiento del motor del automóvil; sobre este cigüeñal van unidos por las correspondientes bielas, dos pistones que se mueven en sus respectivos cilindros situados en el cuerpo del compresor. Sobre estos pistones está situado el plato de válvulas, donde están dispuestos en cada uno la de admisión y la de descarga. Y en su parte superior una tapa culata que, además del conducto de aspiración y el de descarga, tiene unos canales que unen la aspiración con ambos cilindros y el canal de descarga que une la descarga de ambos con el conducto de salida de gas comprimido. La base se cierra por otra tapa sobre la cual va el aceite lubricante. Los pistones llevan en algunos casos, un aro de teflón grafitado que no llega a https://www.mecanicoautomotriz.org/ 33 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado unir dejando una ranura entre puntas por la que puede pasar una parte del gas que se va al cárter durante la compresión, disuelve la parte del aceite, que junto con el gas, pasa a la cámara de compresión durante la aspiración y luego circula por toda la instalación. Otros tipos de compresor no llevan aro de teflón dejando una tolerancia entre el pistón y el cilindro por donde circula el gas para obtener aceite. - Condensador El vapor caliente a alta presión P2 que proviene del compresor se dirige al condensador (estado 2). El condensador hace la función de intercambiador de calor en el que circula por el exterior el fluido a recalentar (Aire) e interiormente el fluido frigorífico. Los vapores calientes cederán su calor al aire, esta es la fase de desrecalentamiento del vapor a alta presión hasta el estado donde la temperatura de los vapores del fluido llega a la temperatura de equilibrio entre el líquido y el vapor en la fase 2. El vapor se condensara entonces a una temperatura y presión constantes (Fase de condensación). Cuando todo este vapor se ha condensado, puede tener lugar el subenfriamiento formado desde el estado 4 al 5. - Botella secadora El depósito secador se utiliza en el lado de alta presión de los sistemas que utilizan una válvula de expansión térmica. Éste tipo de válvula requiere de líquido refrigerante, y para tener la seguridad de que sólo eso entrará a dicha válvula, se utiliza el depósito secador, el cual separa el gas y el líquido, además de eliminar la humedad y filtrar las impurezas. Normalmente el depósito secador tiene un vidrio de nivel, en la parte superior, el cual se utiliza para recargar el sistema; en condiciones normales, las burbujas de vapor no deben ser visibles por el vidrio de nivel. - Válvula de expansión Es un dispositivo automático que tiene como función, mediante el cambio de sección, provocar que el fluido refrigerante cambie su volumen y por tanto su estado físico de líquido a la entrada y a vapor a la salida, además puede controlar el volumen del fluido de trabajo en función de la carga térmica. El líquido formado en el condensador se lamina desde la alta presión P2 a la baja presión P1. Esta expansión tiene lugar en el órganode expansión. Y transforma el fluido del estado 5 al estado 6. - Evaporador El evaporador es un intercambiador de calor en el que circula, por un lado, el fluido frigorífico que proviene de la válvula de expansión, y por otro el fluido exterior (aire), al que se le extrae calor. El https://www.mecanicoautomotriz.org/ 34 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado fluido líquido que proviene de la válvula de expansión alcanzará la ebullición en el evaporador absorbiendo calor del aire exterior. Cuando el fluido frigorífico está totalmente vaporizado, está en el estado siete. Por lo general el vapor formado se recalienta ligeramente por la acción del fluido exterior (aire), es lo que denominamos fase de recalentamiento, que transforma el vapor del estado siete al estado uno para seguidamente ser aspirado por el compresor y así comenzar de nuevo el ciclo. Repasando lo anterior, sacamos las siguientes conclusiones: Según la presión del circuito tenemos dos zonas, una de alta presión y otra de baja. Según el estado del fluido también existen dos zonas, una líquida y otra gaseosa. Por tanto, se definen cuatro zonas distintas: Expansión: El fluido pierde presión de forma brusca. Evaporación: El fluido se evapora, quitando el calor a lo que le rodea pasando de líquido a gas. Compresión: El gas refrigerante se comprime y aumenta de temperatura. Condensación: El gas a alta presión se enfría y condensa, pasando a líquido. El circuito consta de los siguientes elementos fundamentales: Válvula de expansión (o de laminación): Otro regulador de presión muy común es la válvula de expansión térmica, o TXV. Éste tipo de válvula mide tanto la temperatura como la presión, y es muy eficiente regulando el flujo de refrigerante que entra al evaporador. Existen diversos tipos de TXV; pero, a pesar de ser muy eficientes, tienen ciertas desventajas con respecto al sistema de tubo orificio, pues al igual que el tubo orificio se pueden obstruir con las impurezas del refrigerante, pero, además, poseen pequeñas partes móviles que se pueden atascar y tener un mal funcionamiento debido a la corrosión. Tubo orificio: Es probablemente el dispositivo más usado para regular la presión, y es el que más se utiliza en los vehículos de la Ford y la GM. Está localizado en el interior del tubo de entrada del evaporador, o en la línea de líquido, en algún lugar entre el condensador y la entrada del evaporador. Para conocer la ubicación exacta de este dispositivo, basta con tocar la línea de líquido y ubicar el punto donde la temperatura pasa de caliente a frío. Evaporador. El evaporador está localizado dentro del vehículo, y sirve para absorber tanto el calor como el exceso de humedad dentro del mismo. En el evaporador el aire caliente pasa a través de las aletas de aluminio unidas a los tubos; y el exceso de humedad se condensa en las mismas, y el sucio y polvo que lleva el aire se adhiere a su vez a la superficie mojada de las aletas, luego el agua es drenada hacia el exterior. La temperatura ideal del evaporador es 0 ºC (32 ºF). El refrigerante entra por el fondo del evaporador como líquido a baja presión. El aire caliente que pasa a través de las aletas del evaporador hacen que el refrigerante dentro de los tubos se evapore (el refrigerante tiene un punto de ebullición muy bajo). En el proceso de evaporización el refrigerante absorbe grandes cantidades de calor, el cual es llevado por el refrigerante fuera del interior del vehículo. Existen otros componentes de los sistemas de aire acondicionado que trabajan en conjunto con el evaporador, puesto que deben existir controles para mantener la presión baja, y la temperatura, pues si ésta disminuye por debajo del valor mencionado anteriormente, el agua producto de la condensación del exceso de humedad, no sólo se condensará, sino que se congelará alrededor de los tubos del evaporador, y esto disminuye la eficiencia de la transferencia de calor en el mismo. Los evaporadores para automóviles pueden ser de varios tipos diferentes: • Serpentín múltiple de tubos y aletas • Serpentín de tubo plano foliculado con aletas • Panal de placas y aletas https://www.mecanicoautomotriz.org/ 35 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado Compresor. Comúnmente denominado el corazón del sistema, como su nombre lo indica, comprime el gas refrigerante tomando para ello potencia del motor mediante una transmisión de correa. Los sistemas de aire acondicionado están divididos en dos lados, el lado de alta presión y el lado de baja presión; también denominados descarga y succión respectivamente. La entrada del compresor toma el gas refrigerante de la salida del evaporador, y en algunos casos lo hace del acumulador, para comprimirlo y enviarlo al condensador, donde ocurre la transferencia del calor absorbido de dentro del vehículo. Condensador. Aquí es donde ocurre la disipación del calor. El condensador tiene gran parecido con el radiador debido a que ambos cumplen la misma función. El condensador está diseñado para disipar calor, y normalmente está localizado frente al radiador, pero a veces, debido al diseño aerodinámico de la carrocería del vehículo, se coloca en otro lugar. El condensador debe tener un buen flujo de aire siempre que el sistema esté en funcionamiento. Dentro del condensador, el gas refrigerante proveniente del compresor, que se encuentra caliente, es enfriado; durante el enfriamiento, el gas se condensa para convertirse en líquido a alta presión Otros elementos auxiliares - El receptor Llamado también el receptor-deshidratador, cumple cuatro principales funciones: 1. Recibe el refrigerante líquido desde el condensador y lo conserva en reserva para el evaporador. 2. Filtra la suciedad o cualquier otro tipo de partículas extrañas contenidas en el refrigerante. 3. Absorbe cualquier pequeña cantidad de humedad que circule por el sistema. El receptor contiene una bolsa de desecante, que es un producto químico que absorbe la humedad antes de que pueda estropear cualquier parte del sistema de refrigeración. 4. Recoge cualquier cantidad de refrigerante que no se haya licuado en el condensador, conservando el vapor hasta que se condense. Válvulas de admisión y descarga Estas válvulas van fijadas en las placas que separan los cilindros o cámaras de compresión y las cámaras de llegada o salida del compresor. a: Pistón en el centro muerto superior b: Válvula de succión abierta c: Pistón en el centro muerto inferior d: Válvula de descarga abierta. Su funcionamiento es el siguiente: La depresión producida por el descenso del pistón ayudado por la presión de retorno del gas, hace que la válvula de admisión se abra y permite el llenado del cilindro hasta que este llega a su punto muerto inferior, cerrándose cuando cesa la succión. Superado el punto muerto inferior, comienza la compresión hasta que el pistón está cercano a su punto muerto superior, esta alta presión vence la fuerza que ejerce la válvula de descarga permitiendo la salida de gas a alta presión y temperatura. Cuando el pistón llega al punto muerto superior deja de comprimir y la válvula de descarga vuelve a cerrarse. El aceite disuelto en el gas lubrica estas válvulas ayudando a que el cierre sea perfecto y a la vez al quedar la película de aceite evita el desgaste o huella de las válvulas sobre el plato de válvulas después de millones de aperturas y cierres. Para evitar que el pistón golpee el plato de válvulas cuando llegue a su punto muerto superior, los compresores se diseñan dejando un pequeño espacio entre el pistón y el plato de válvulas, a este espacio se le llama Claro https://www.mecanicoautomotriz.org/ 36 Mantenimiento de Sistemas de Aire AcondicionadoEl volumen de este espacio se llama volumen de claro. No todo el gas a alta presión sale por la válvula de descarga al llegar el pistón a su punto muerto superior, la cantidad que permanece en el espacio de claro, recibe el nombre de vapor claro. Visor de Líquido La presencia de burbujas permite sospechar la falta de fluido frigorífico. Tuberías de conducción de gases refrigerantes. Su papel es la de enlazar entre sí a los diferentes componentes de la instalación frigorífica. Tubería de descarga Esta tubería une el compresor con el condensador. Los vapores descargados son calientes y el aceite arrastrado por la tubería será muy fluido. Tubería de líquido Esta tubería une el condensador con el recipiente de líquido en la que habitualmente encontraremos también el visor de líquido. Tubería de alimentación de líquido Esta tubería une el recipiente de líquido con la válvula de expansión. El líquido que circula por ella se encuentra subenfriado y es imprescindible que no presente vaporización en este tramo ya que perturbarías el buen funcionamiento de la válvula de expansión. Tubería de aspiración Esta tubería une el evaporador con el compresor, al estar fríos los vapores de aspirados, el aceite en circulación es más viscoso; será necesario tomar las medidas oportunas para asegurar su retorno al compresor. - Sistema de control Para el correcto funcionamiento del sistema de refrigeración del acondicionador de aire, son necesarios dos controles básicos: (1) un estrechamiento en la línea que va del condensador al evaporador y (2) una válvula o conmutador que evite la formación de hielo en el evaporador. 1. Estrechamiento. En la línea que va del condensador al evaporador debe haber un estrechamiento que actúe como válvula de control de flujo de refrigerante. Sin dicho estrechamiento, el refrigerante circularía libremente entre el condensador y el evaporador y no habría diferencia de presión ni acción refrigerante. En el condensador, la presión y la temperatura deben ser altas para que el vapor caliente pierda calor y se condense en líquido. La presión en el evaporador debe ser baja para que el refrigerante líquido se vaporice y absorba calor. Hay dos tipos de sistema para provocar el estrechamiento: una válvula de expansión termostática y un capilar fijo. 2. Controles de anticongelación. El sistema de refrigeración necesita un segundo control, como una válvula o un conmutador, que evite la formación de hielo en el evaporador. Sin este segundo control, la temperatura en el evaporador podría continuar bajando hasta llegar a una temperatura inferior a la de congelación del agua. Si esto ocurriera, cualquier humedad existente en el aire que circula a través de los conductos de aire del evaporador podría condensarse en las aletas y en los conductos del evaporador, donde se congelaría. Esto bloquearía el flujo de aire a través del evaporador e imposibilitaría un enfriamiento normal. Si la presión del vapor den refrigerante en el evaporador llega a ser demasiado baja, significa que el evaporador está demasiado frío y puede empezar a formarse hielo. Cuando se detecta dicha reducción en la presión, la válvula o el conmutador reducen o detienen la entrada de refrigerante en el evaporador, reduciéndose o deteniéndose el enfriamiento. Hay dos modos de reducir la entrada de refrigerante en el evaporador. Puede cerrarse una válvula, denominada válvula de estrangulamiento de succión, para reducir o detener el flujo de refrigerante. El otro modo consiste en utilizar https://www.mecanicoautomotriz.org/ 37 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado un conmutador de presión o termostático, para detener el funcionamiento del compresor. Esta es una orientación del material que podemos necesitar para realizar cualquier tipo de incursión en el circuito frigorífico de nuestro automóvil. Puente de manómetros Existen multitud de tipos de puentes de manómetros, pero los más utilizados son los que podemos ver en la figura 1, llamados también analizador de dos válvulas. Básicamente constan de Manómetro de alta (color Rojo), manómetro de baja (color Azul), visor de líquido en el medio del cuerpo, cuerpo analizador, una toma de presión de alta (bajo el manómetro de alta), una toma de presión de baja (bajo el manómetro de baja) y una entrada para carga de refrigerante (se puede identificar fácilmente ya que lleva una válvula de obús para el purgado de aire de las mangueras de carga. Mangueras de Carga Las mangueras de carga sirven para unir el circuito frigorífico con el analizador y botella de carga. La medida más habitual en el mercado es la de 1.5 m., pero podemos encontrarlas desde 920 cm. hasta 5 m. Las mangueras siempre vienen identificadas por colores, azul para la baja, rojo para la alta y amarillo para la botella de refrigerante. Por un extremo se conectarán las mangueras al puente de manómetro (siempre el extremo que no tiene depresor) y por otro lado a las tomas de presión del circuito frigorífico y a la botella de refrigerante. Las tomas de presión del circuito frigorífico están selladas con una válvula de obús, por lo que necesitamos pincharla con el depresor para que nos de una medición de las presiones. Un dato importante a tener en cuenta tanto en el caso de los analizadores como de la manguera de carga, es saber para que refrigerante serán usados. En el caso de R-12 las conexiones para las mangueras y el analizador sería de 1/4 SAE igual como las encontraríamos en el circuito frigorífico y en el caso del refrigerante R-134a las conexiones serían de 1/2 NPT. Existen convertidores de 1/2 NPT a 1/4 SAE, cosa totalmente desaconsejada, ya que los aceites usados en compresores de R-12 (aceite mineral) no son los mismos que los utilizados en R-134a (aceites con base éster) y por tanto, al realizar la carga en uno de los circuitos, siempre nos quedan partículas de aceite en las mangueras de carga y estas al juntarse con las partículas de otro tipo de aceite tienden a hacer una pasta en las mangueras que acabaría por taponarnos estas y darnos una medición errónea en el mejor de los casos. Si hablar ya, del gran perjuicio que nos podría ocasionar si llegásemos a mezclar aceites de un compresor a otro. Hoy en día ya se pueden encontrar en el mercado, analizadores con medición para R-12 y R-134a con lo que, en este caso, si que podíamos utilizar el mismo analizador simplemente cambiando las espigas de conexión al puente de manómetros por la que más nos https://www.mecanicoautomotriz.org/ 38 Mantenimiento de Sistemas de Aire Acondicionado convenga. En el caso de R-12 sería 1/8 GAS x 1/4 SAE y en el caso del R-134a sería 1/8 GAS x 1/2 ACME. Podríamos utilizar el mismo analizador para los diferentes gases y no tendríamos que comprar varios analizadores. Hay que tener en cuenta que si utilizamos este sistema antes de cargar otro refrigerante distinto al anterior, debemos limpiar el analizador de posibles partículas de aceite. Esto lo podemos hacer con el mismo refrigerante conectado a la espiga de gas y abriendo primero una válvula y luego otra para que salgan las impurezas. Bomba de vacío Bombas de vacío podemos encontrar de muchos tipos en el mercado, pero la más utilizada en el caso de automoción es la bomba de vacío de simple efecto, también llamada de una etapa. En lo único que varían las bombas es en su poder a la absorción, por tanto, la más pequeña nos sirve perfectamente para nuestro fin. Estas bombas pueden encontrarse en almacenes de material frigorífico. La bomba consta de los siguientes componentes: Motor eléctrico, cuerpo de bomba, mirilla de aceite, tapón de llenado y tapón de vaciado del aceite de la bomba, espiga de conexión de manguera y espiga de salida de manguera.
Compartir