FACULTADA DE INGENIERA Y ARQUITECTURAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA MECANICA

TESIS DE GRADO PARA LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO MECANICO

DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SIMULADOR DE CLIMATIZACIN AUTOMOTRIZ

REALIZADO POR:MANUEL POMPA FLORES

ASESOR:ING. ANIVAL ORDINOLA LUJAN

CAJAMARCA, ABRIL 2014

PROYECTO DE TESISI. GENERALIDADES1.1. Titulo:Diseo y Construccin de un Simulador de Climatizacin Automotriz1.2. Autor:Pompa Flores Manuel 1.3. Asesor: Ing. Anbal Ordinola Lujan1.4. Tipo de investigacin:Investigacin aplicada1.5. Rgimen de la investigacinInvestigacin orientada1.6. Institucin a la que pertenece el proyecto: Universidad Alas Peruanas -Facultad de Ingeniera y Arquitectura-Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Mecnica

1.7. Institucin y lugar donde se va a ejecutar el proyecto:Universidad Alas Peruanas Cajamarca1.8. Duracin del proyecto: Fecha de inicio: Marzo del 2014Fecha de terminacin: Diciembre del 2014II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:2.1 Descripcin de la Realidad Problemtica: En la Universidad Alas Peruanas de Cajamarca se ha observado la a falta de simuladores de prcticas y para ello se ha enfocado este Simulador de Climatizacin Automotriz que ser para uso prcticas en el Laboratorio de Ingeniera Mecnica donde proporcionaran los estudiantes de la Universidad sus conocimientos sobre el funcionamiento de un climatizador de aire automotriz y diagnosticar sus fallas y sus posibles causas.

2.2 DELIMITACIN DE LA INVESTIGACIN2.2.1 Delimitacin EspecialEl proyecto de Diseo y Construccin de un Simulador de Climatizacin Automotriz se realizara en el local de la Empresa Mecatec Ingenieros de Cajamarca. 2.2.2 Delimitacin Social:El proyecto de Diseo y Construccin de un Simulador de Climatizacin Automotriz est orientado a los estudiantes de la Universidad Alas Peruanas de la Facultad Profesional de Ingeniera Mecnica.

2.2.3 Delimitacin Temporal:El proyecto de Diseo y Construccin de un Simulador de Climatizacin Automotriz se realizar de Marzo a Diciembre del 2014.

2.2.4 Delimitacin Conceptual:El presente proyecto de Ingeniera Mecnica se enfocara en la elaboracin de un Diseo y Construccin de un Simulador de Climatizacin Automotriz.

2.3 PROBLEMA DE INVESTIGACIN2.3.1 Problema principalDiseo y Construccin de un Simulador de Climatizacin Automotriz para la Universidad Alas Peruanas - Cajamarca.

2.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN 2.4.1 Objetivo General. Se diseara y se construyera un Simulador de Climatizacin Automotriz para lograr una enseanza ms eficiente tanto terica como prctica para los estudiantes de la Universidad Alas Peruanas de Cajamarca en la materia de refrigeracin y aire acondicionado.

2.4.2 Objetivos Especficos. Se determinara los principios mecnicos, qumicos y fsicos del diseo del sistema de Climatizacin Automotriz para comprender el correcto funcionamiento del sistema.

Se analizara el diseo del Simulador de Climatizacin Automotriz para determinar la ubicacin de cada elemento que va a constituir su construccin.

Se construyera el Simulador de Climatizacin Automotriz para que su diseo permita realizar mediciones de presin y de temperatura que produce cuando est en funcionamiento.

Se diseara un manual de funcionamiento del simulador junto a un suplemento de prcticas para evitar un mal funcionamiento del simulador y su posible desperfecto.

Se dotara a la Universidad Alas Peruanas de Cajamarca un equipo de herramientas para mejorar la enseanza del sistema de aire acondicionado.

Se realizara todo tipo de pruebas para comprender la funcin de cada componente del simulador.

Se realizara pruebas de vaco, fuga y carga de gas para que los estudiantes adquieran habilidades en el manejo de un climatizador de aire.

Se realizara una tabla de resultados para comparar y determinar las causas de cambios que pueden presentarse en el funcionamiento del simulador

Se proporcionara a la Universidad Alas Peruanas de Cajamarca un material escrito que sirva de soporte para la enseanza terica del sistema de aire acondicionado .

2.5 JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIN 2.5.1 Justificacin2.5.2 Importancia2.5.3 Limitaciones

III.MARCO TEORICODISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SIMULADORDE CLIMATIZACIN AUTOMOTRIZ

Descripcin del Sistema de Aire AcondicionadoLa funcin del sistema de aire acondicionado es absorber y transferir el calor de un lugar a otro a travs de los cambios de fase de un elemento refrigerante. Para realizar dicha funcin, es necesario el uso de componentes que permitan el cambio de fase del refrigerante.El sistema de aire acondicionado est compuesto por los siguientes componentes:

El compresor El Condensador El Evaporador Vlvula de expansin El Acumulador El Filtro secador

CONDENSADOREnfra el gas refrigerante que sale caliente del compresor para enviarlo al evaporador

FILTRO SECADORRecibe el lquido refrigerante de alta temperatura y alta presin del del condensador donde se convierte en una mezcla de lquido y vapor de baja temperatura y baja presin para enviarlo al evaporador.

COMPRESORSucciona, comprime y hace circular el gas refrigerante a travs del sistema.

VLVULA DE EXPANSIN Regula el flujo del gas refrigerante al evaporador pasando de lquido a vapor y disminuyendo la presin y temperatura.

ACUMULADORSe encarga de limpiar el gas refrigerante filtrando impurezas y humedad para evitar daos al compresor

EVAPORADORRetiene en el panal el frio del gas refrigerante para enviarlo a la cabina del auto, aqu es el punto ms frio del sistema y continuamente regresa vaporizado al compresor.

Vapor de alta temperatura y alta presinLquido de alta temperatura y alta presinVapor de baja temperatura y baja presin

Mezcla de lquido y vapor de Baja temperatura y baja . sja presin sale del serpentnbien sando de liquidp a vapor y desminuyendo la presion compresor presin

IDENTIFICACIN Y FUNCIONAMIENTO DE COMPONENTESEl Compresor: El compresor es el corazn del sistema y hace circular el gas refrigerante por el circuito y aspira el fluido refrigerante, procedente del evaporador y bajo la forma de vapor a baja presin y temperatura, para despus impulsarlo hacia el condensador, en forma de vapor a alta presin y temperatura.Las funciones del compresor son:1. Aumentar la temperatura y presin del gas refrigerante que proviene del evaporador2. Recircular el refrigerante a travs del sistema.3. El fluido en estado gaseoso es aspirado por el compresor a baja presin y baja temperatura (3 bar, 5C) y sale comprimido a alta presin y alta temperatura (20 bar, 110C). La energa necesaria para llevar a cabo este trabajo de compresin se la aporta la correa del alternador, que tambin suele mover la bomba delquido refrigerante.

El Condensador:En el condensador el refrigerante tiene que convertirse en un lquido para que aumente la eficiencia del sistema de aire acondicionado y tambin el condensador convierte el vapor del refrigerante en un lquido que an tiene alta temperatura y alta presin. Cuando el refrigerante sale del compresor lo hace en forma de vapor a alta presin y temperatura y penetra en el condensador. El condensador se encuentra en un lugar expuesto al aire exterior. Para convertir el refrigerante en un lquido, ste tiene que perder calor. El refrigerante tiene que alcanzar la temperatura de saturacin. En la temperatura de saturacin, el vapor del refrigerante se convierte en lquido.

A medida que el vapor de alta temperatura y alta presin del refrigerante atraviesa el condensador, este ltimo absorbe el calor del vapor del refrigerante. El condensador transfiere el calor al aire exterior. La temperatura del refrigerante y la presin del refrigerante disminuyen hasta que se alcanza la temperatura de saturacin. Cuando la temperatura del vapor de refrigerante es igual a la temperatura de saturacin, el refrigerante se convierte en lquido. Cuando el refrigerante se convierte en lquido, sale del condensador.El fluido en estado gaseoso entra en el condensador a alta presin y temperatura. Empieza la cesin de calor del fluido al aire que atraviesa el intercambiador, producindose la condensacin del fluido, saliendo del condensador en estado lquido a alta presin y temperatura media (19 bar, 60C)El Secador y Tubo de Orificio:El secador recibe el lquido refrigerante de alta temperatura y alta presin del serpentn del condensador. El refrigerante atraviesa el secante donde se elimina la humedad, entonces el refrigerante pasa al conjunto de tubo orificio que limita el caudal de refrigerante. Esta restriccin crea una cada de presin en el tubo orificio donde el lquido de alta temperatura y alta presin se convierte en una mezcla de lquido y vapor de baja temperatura y baja presin. Despus de salir del secador en serie, el refrigerante pasa al serpentn del evaporador.

Vlvula de ExpansinEl fluido en estado lquido a 19 bares y 60C penetra en la vlvula de expansin termosttica,producindose una cada brusca de presin y temperatura. El fluido sale de la vlvula en estado difsico, a unapresin de 3 bary una temperatura de 0C.El Evaporador:El evaporador recibe refrigerante lquido del conjunto de tubo orificio El refrigerante lquido que recibe el evaporador tiene baja presin y baja temperatura. Como la presin del refrigerante lquido es baja, la temperatura de saturacin del refrigerante tambin es baja. A la temperatura de saturacin, el refrigerante cambia de estado lquido a vapor. La temperatura de saturacin de un fluido aumenta cuando la presin del mismo aumenta.

El evaporador est expuesto al aire que se encuentra en el interior de la cabina, tambin evaporador absorbe el calor del aire que se encuentra en el interior de la cabina; y transfiere el calor al refrigerante. La cantidad de calor que se requiere para alcanzar la temperatura de saturacin se denomina calor latente de vaporizacin. Cuando el refrigerante absorbe este calor alcanza la temperatura de saturacin. El refrigerante cambiar de estado lquido a vapor. El refrigerante vaporizado saldr del evaporador y el refrigerante vaporizado absorber el calor de la cabina. El refrigerante vaporizado regresar al compresor cuando salga del evaporador, este proceso se repite continuamente. El Acumulador:El refrigerante de baja temperatura y baja presin sale del evaporador y pasa al acumulador y se encarga de limpiar el gas refrigerante filtrando impurezas y humedad para evitar daos al compresor. (1) por la entrada (3). El refrigerante lquido que no se evapora del evaporador se almacena en el fondo del acumulador. El vapor de refrigerante atraviesa el tubo vertical (6) o el tubo en J (7) antes de salir por la salida (5). El aceite pasa al compresor por un filtro de drenaje de aceite (4). El acumulador almacena parte del refrigerante para compensar las demandas variables del sistema. Las demandas de este sistema pueden ser consecuencia de las velocidades variables en el compresor, cargas trmicas variables o pequeas prdidas de refrigerante. 1. Acumulador.2. Secante.3. Entrada.4. Filtro de drenaje de aceite.5. Salida.6. Tubo vertical.7. Tubo en J.

GAS REFRIGERANTE R134 aEs un elemento qumico que circula por todo el sistema de aire acondicionado.El refrigerante R134a es un nuevo refrigerante respetuoso con el medio ambiente. Es ODP (potencial de agotamiento del ozono) es cero, por lo que no causa ningn dao a la capa de ozono.

Caractersticas El refrigerante R134a no contiene tomos de cloro, por lo tanto, no produce ningn dao a la capa de ozono. El refrigerante R134a es seguro de usar, ya que, no explosivo, no txico, no irritante y no corrosivo.

El refrigerante R134a no tiene ningn olor extrao y es particularmente adecuado para sistemas para refrigeracin de automviles. Su punto de ebullicin -26.2, y su pureza es superior a 99.9%. Su humedad es menor al 0.001%, por lo que su sistema de refrigeracin est libre de corrosin El contenido de cido del refrigerante R134a es menor al 0.00001%, y el residuo de la evaporacin es menor al 0.01%.

Se mezcla bien con el aceite RL 32 H Se convierte fcilmente a lquido CaractersticaR134a

Denominacin QumicaTetrafluoroetano

FormulaCH2F-CF3

Punto de ebullicin-26.3 C

Densidad del lquido a -30C

1,188 g/cm3

Presin 40,6 bar

Calor latente de evaporacin a -15C206,8 kJ/kg

Calor especfico del lquido saturado a 30C 1,440 kJ/kgK

Calor especfico del vapor saturado a 30C1,104kJ/kgK

ACEITE LUBRICANTE RL 32 HEs un aceite sinttico con caractersticas anticongelantes utilizado para lubricar el compresor, estn libres de humedad por lo que pueden absorberla fcilmente. El lubricante RL 32H es aprobado para todo tipo de modelos de compresores que se ha desarrollado para lubricantey maximizar la eficiencia del compresor. Caractersticas: Optima proteccin de sistema Mejorar la proteccin contra el desgaste Aumentar la vida del compresor

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