Aire Acondicionado: Como Funciona, Partes Y Recomendaciones.

Hemos podido observar que a muchos nos agrada el frío a otros el calor depende también la época del año en la cual nos encontremos. Aunado a esto le podemos agregar el continente, pero para nosotros que vivimos en el trópico, es de suma importancia encender el aire acondicionado, y si eso fuera poco, como no encenderlo cierto? Con los calorones que a veces arrecian y sobre todo en la época de semana santa y a inicios de año.

Dado esto en Mundo del Motor nos dimos la tarea de traerte un artículo con todos los datos y tips que necesitas saber con respecto al aire acondicionado de tu vehículo te invitamos a que no te despegues de estas líneas

Cómo funciona el Aire Acondicionado de un auto?

Lo que llamamos el sistema de aire acondicionado en un automóvil, es aquel que combina un enfriador y un calentador para ajustar la temperatura y la humedad del aire interior del vehículo para mantenerte  cómodo todo el tiempo En la actualidad, el aire acondicionado no es considerado como un elemento de lujo, la mayoría de los autos, incluyendo su versión base, lo traen de fábrica. Al mismo tiempo que aclimata el ambiente dentro del auto, elimina impurezas como el polvo y el polen.

El Aire Acondicionado de un auto funciona igual que el refrigerador, donde un gas es comprimido por un compresor, para luego dejarlo descomprimir. Al volverse nuevamente gas, absorbe temperatura de la zona lográndose valores menores al 0° C, que llegan al interior del auto a través de un ventilador.

La diferencia del circuito con el refrigerador, es que al existir vibraciones y movimientos entre las partes conectadas, es necesario utilizar mangueras de goma, por cuyos poros puede producirse el escape de gas si no circula él mismo durante mucho tiempo.

Cualquier sistema de aire acondicionado automotriz emplea 4 partes básicas; un compresor mecánico impulsado por el motor del vehículo; una válvula de expansión la cual es una restricción hacia donde bombea el compresor y 2 intercambiadores de calor. El evaporador y el condensador. Además, se requiere del refrigerante que fluye a través del sistema.

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El compresor utiliza potencia del motor para comprimir y circular el gas refrigerante a través del sistema. El refrigerante pasa a través del condensador (localizado frente al radiador) en su camino de la salida del compresor hacia la válvula de expansión. El refrigerante pasa de la válvula de expansión al evaporador (localizado dentro del auto) y, después de pasar por la tubería del evaporador, es regresado al compresor.

Cuando el compresor entra en funcionamiento, jala refrigerante de la tubería del evaporador y lo empuja hacia la tubería del condensador disminuyendo la presión del evaporador e incrementando la del condensador. Cuando las presiones de operación adecuadas se establecen, la válvula de expansión se abre, permitiendo al refrigerante regresar al evaporador a la misma velocidad que el compresor lo está retirando. Bajo estas condiciones, la presión en cada punto del sistema alcanza un nivel constante, pero la presión del condensador será mucho mayor que la presión del evaporador.

La presión en el evaporador es lo suficientemente baja para que el punto de ebullición del refrigerante sea bastante inferior a la temperatura interior del vehículo, por lo tanto, el líquido se evapora, remueve calor del interior y sale del evaporador como gas. El efecto calorífico producido al pasar el refrigerante a través del compresor le impide al gas licuarse y ocasiona que sea descargado del compresor a muy altas temperaturas. Este gas caliente pasa al condensador. La presión en este lado del sistema es lo suficientemente alta para que el punto de ebullición del refrigerante esté muy por encima de la temperatura exterior.

El gas se enfriará hasta llegar a su punto de ebullición y se condensará al ser absorbido el calor por el aire exterior. El refrigerante líquido se vuelve a forzar a través de la válvula de expansión por la presión del condensador.

El refrigerante a utilizar debe ser un líquido con un punto de ebullición bajo para poder hacer uso práctico de la transferencia de calor que ocurre cuando un líquido se evapora.

El Tip: Sólo los talleres especializados pueden realizar la recarga. Los especialistas recomiendan realizar anualmente una limpieza exterior del radiador y del condensador con aire a presión, pero en caso de recorrer muchos kilómetros las verificaciones deben hacerse cada 20.000 km.

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Partes del Aire Acondicionado

Un aire acondicionado funciona mediante la compresión mecánica de una sustancia que cambia de estado, de gas a líquido (y de líquido a gas), o en otras palabras, el gas refrigerante del circuito. Se realiza un proceso cíclico que se repite y repite y repite mientras el aire acondicionado esté encendido. Los elementos fundamentales, de manera resumida y sencilla, son:

• El compresor, que aspira el gas refrigerante y lo comprime, o sea, lo somete a presión, por lo que sube su temperatura.
• El condensador, el gas comprimido pasa a este elemento, que es básicamente un radiador, o esencialmente un serpentín, se condensa, de ahí su nombre, y pasa a estado líquido. Este radiador está en contacto con el aire exterior. El líquido está más caliente que el aire y le cede calor.
• Válvula de expansión, el líquido comprimido pasa en un instante a tener mucho más volumen (se descomprime) cambia a estado gas y se enfría todavía más.
• Evaporador, el gas frío pasa por otro radiador, en contacto con el aire que va al interior del habitáculo, y recoge su calor. El aire se enfría y se impulsa con el ventilador a través de las rejillas de aireación del salpicadero. El gas vuelve a comenzar el ciclo hacia el compresor.

¿Consume combustible el Aire Acondicionado del Vehículo? 

El compresor de un equipo de aire acondicionado doméstico normalmente es eléctrico, por lo tanto lo conectamos a la red y punto. En un coche no hay red eléctrica así que el compresor en vez de contar con un motor eléctrico va unido al motor de combustión a través de un sistema de poleas que se puede engranar/desengranar. 

Dado que al poner en funcionamiento el AC el compresor se “engrana” al motor para funcionar, éste representa un pequeño lastre para el motor de combustión, por lo tanto Fulgencio tendrá que pisar más el acelerador para obtener la misma potencia y por consiguiente sí consumirá más si tiene el aire acondicionado puesto.

Algunos tienen una extraña creencia sobre el aire acondicionado del coche, piensan que consume batería e indirectamente combustible al tener que recargar la batería a través del alternador. Como hemos visto esto no es así, y si lo fuese, el sistema eléctrico del coche sufriría muchísmo ya que el consumo del compresor está en torno a los 3kW que representarían unos 250A a 12V: una locura.

¿Cuánta gasolina consume el Aire Acondicionado? 

El COP de un sistema de AC de un vehículo es bastante malo, esta entre 1,6 y 2,1 mientras que un AC doméstico supera fácilmente el 3.

La potencia térmica varía entre los 2,3kW y los 6,5kW, parece mucho pero hay que pensar que el coche funciona casi siempre con 100% de aire exterior (sin recirculación) por lo tanto tiene que enfríar el aire desde la temperatura de la calle (pongamos una máxima de 40ºC) hasta una temperatura ligeramente inferior a la que pongamos de consigna para poder vencer las cargas térmicas (insolación, etc..), esta operación requiere bastante potencia.

Desde hace bastantes años todos los equipos bomba de calor vienen etiquetados con estos dos parámetros: el EER y el COP. En caso de que el equipo no tenga función de calefacción solo veremos el EER. Sus significados son los siguientes:

EER:

Potencia frigorífica / Potencia eléctrica consumida en refrigeración

COP:

Potencia calorífica / Potencia eléctrica consumida en calefacción

Esto quiere decir que estos valores nos dirán cuantos kW térmicos (calor o frío) nos dará el equipo por cada kW eléctrico que consuma de nuestra querida distribuidora eléctrica.

Ejemplo: si nuestra habitación en un determinado momento necesita 4kW de calefacción para mantenerse a 20ºC y nuestro equipo tiene un COP de 3, entonces (teóricamente) estaría consumiendo:

4 kW (térmicos) / 3 = 1,33 kW (eléctricos)  

Esto puede parecer muy sencillo, pero en la realidad no lo es tanto. Las condiciones oficiales a las que un fabricante certifica el EER y COP de su producto son con el equipo a plena carga, esto quiere decir que la máquina estará dando el 100% de la potencia que es capaz de suministrar, cosa que en la realidad no sucede en la mayoría de las ocasiones: ¿Sólo pones el aire acondicionado los días de 40ºC (100%) o también lo usas los de 30 – 35 ºC?

A día de hoy los equipos de aire acondicionado/bomba de calor de expansión directa suelen ser Inverter, lo que permite que regulen el régimen de giro del compresor para adaptarse a la demanda, pudiendo funcionar por ejemplo al 40% sin problemas.

Visto que los valores de EER y COP se certificaban con el equipo al 100%, muchos fabricantes “afinaron” sus equipos para que diesen buenos resultados cuando funcionan “a tope”, a veces incluso a costa de peores resultados con cargas parciales.

Todo esto hace pensar que el EER y el COP no se pueden considerar completamente fiables a la hora de conocer la eficiencia de un equipo, por ello se han dejado de utilizar y ahora tenemos el SEER y SCOP. 

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  ¿Cuánto va a aumentar mi consumo por poner el Aire Acondicionado? 

Pues bien, comprimir un gas cuesta trabajo y ese trabajo recae sobre el compresor. El compresor se acopla al giro del motor, mediante correa, y cuando tiene que hacer trabajo lo hace gracias a la fuerza del motor del coche. Pero claro ese trabajo termina recayendo sobre el propio motor, y si tiene que hacer más trabajo, más esfuerzo, que si estuviera moviéndose solo, sin el lastre del compresor, entonces consume más.

Por tanto, el aire acondicionado aumenta el consumo del motor. ¿Cuánto? Pues depende. ¿Y de qué depende? Pues del trabajo que le pidamos en cada momento. En general se considera que el consumo puede subir entre un 5% y un 20% (en el peor de los casos). Esto puede ser en la práctica entre un par de décimas y un litro a los cien, como mucho (normalmente son solo unas décimas).

De hecho para ser más correctos, para el aire acondicionado habría que hablar más bien de un consumo a la hora, por el tiempo que está funcionando el compresor.

Lo cierto es que cuanto más caliente esté el aire del interior del vehículo, cuanto más caliente esté el aire del exterior del carro, y cuanto más baja sea la temperatura de consigna, es decir, la temperatura que programemos nosotros mismos en los mandos del aire acondicionado o del climatizador (o sea, mucho frío), más trabajo tiene que hacer el aire acondicionado y mayor será el consumo de energía.

Lo normal con un aire acondicionado moderno es que el compresor se apague y desacople automáticamente en cuanto ya no es necesario seguir enfriando el aire, y se vuelva a encender cuando es necesario. Cuanto menos tiempo esté funcionando el compresor, menos consumo. Si la temperatura inicial del interior del coche es de 40 grados centígrados, y queremos bajar la temperatura a 25 grados, obviamente necesitaremos menos tiempo que si la queremos bajar a 18 grados.

Como el compresor del aire acondicionado, cuando funciona, sobrecarga un poco al motor del coche, es normal también que se note una ligera disminución de las prestaciones, ya que el motor no gira solamente para hacer girar las ruedas, sino también para hacer girar el compresor que tiene que hacer el trabajo de comprimir el gas.

Así que aunque el motor siga teniendo la misma potencia, a las ruedas le puede llegar un poco menos. Se suele considerar que el aire acondicionado quita entre 2 y 15 CV aproximadamente, depende de cada sistema, de cada vehículo y del esfuerzo que esté haciendo el compresor. Normalmente esto se nota más en los motores pequeños y poco potentes, pero a partir de 110 o 120 CV, se nota poco.

En los vehículos modernos cuando se pisa a fondo el acelerador demandando máxima aceleración, se suele desconectar el compresor temporalmente de manera automática, para no poner en apuros al conductor. En los vehículo stop-start, salvo que el compresor sea eléctrico, este se apaga cuando el motor se para en una detención.

El consumo del compresor está entre 1,1kW y 3,9kW, un caballo equivale a 736W, por lo tanto poner el aire en el coche nos restará una potencia entre 1,5cv y 5,3cv. Calcular cuánto afecta esto al consumo es más difícil, pero podemos aproximarlos,  para ello haremos las siguientes suposiciones:

Consumo Específico:

habría que tener un mapa de consumo según diversos parámetros, pero como no queremos liar más el tema vamos a tomar un promedio de 200g/kWh, esto quiere decir que por cada kWh generado por nuestro motor consumiremos 200g de combustible.

Velocidad:

Para ver como afecta el consumo del AC a nuestro dato de L/100km vamos a tomar una velocidad de referencia de 100km/h. 

Con estas suposiciones, el consumo de nuestro coche al poner el aire acondicionado aumentaría entre 0,29L/100km y 1,02L/100km. Estos datos los hemos tomado de un compresor de aire acondicionado de un vehículo cualquiera, pero puede haber variaciones según el tipo de compresor que monte tu vehículo, no es lo mismo refrigerar un Lupo que un Hummer. 

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Algunas curiosidades sobre el Aire Acondicionado de un Vehículo

1. Aunque ya se ha mencionado, el gas del aire acondicionado no se consume, por lo tanto si tienes que recargarlo es que tu circuito tiene una fuga.
2. Muchos coches disponen de un sistema que desconecta el aire acondicionado cuando pisamos el pedal del acelerado a fondo, de esta forma no tendríamos ese “lastre” de entre 1 y 5cvs y podremos hacer adelantamientos a la velocidad de la luz.
3. Algunos modelos de vehículos eléctricos e híbridos llevan compresor eléctrico conectado a la batería del vehículo, en vez de mecánico accionado por polea, por lo tanto el sistema es un poco diferente.
4. Los coches con sistema Star&Stop no pueden refrigerar cuando estás parado en un semáforo, simplemente usan el ventilador para meter aire exterior pasándolo por el evaporador que quizás todavía esté frío. Cuando al temperatura del habitáculo sube, suelen encender el motor de combustión para poder refrigerar aunque el vehículo siga parado.

¿Usar el aire acondicionado o la Ventana?

Puesto que el aire acondicionado consume energía y aumenta el consumo de combustible, ¿no sería más interesante no encenderlo y bajar la ventana para que corra el aire y se refresque el habitáculo de manera natural? Pues sí, y no, depende.

A lo largo de los años se han hecho diferentes pruebas en laboratorio, sobre rodillos y con ventilador para simular la resistencia aerodinámica, y también en circuito, y se ha visto que depende de la velocidad a la que se mueva el coche.

El aire acondicionado más o menos va a consumir casi lo mismo circulemos a la velocidad a la que circulemos, pero la ventanilla no. Un vehículo tiene una determinada aerodinámica. Cuanto más aerodinámico es el vehículo, menor resistencia experimenta al avance a través del aire, y por tanto menos consume.

Al bajar la ventana resulta que empeoramos la aerodinámica del vehículo. O en otras palabras, "entra el aire y nos frena", de manera parecida a como se frena un paracaídas. Esta mayor resistencia implica que el motor tiene que hacer más trabajo, es decir, más esfuerzo, para hacer lo que estaba haciendo, mover las ruedas y que el coche siga avanzando, así que tiene que consumir más.