UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA

FACULTAD: INGENIERÍA

ESCUELA: ELECTRÓNICA

DESARROLLO DE PROTOTIPO DE SISTEMA PARA EL

MONITOREO Y CONTROL DE PRESIÓN DE GAS EN AIRES

ACONDICIONADOS PARA VEHÍCULOS QUE PERMITA

ESTABLECER UN FLUJO DE GAS AL SISTEMA MIENTRAS

SE REPARA LA FUGA

Tutor: Trabajo de Grado

presentado por:

Ing. Sardí, José Br. Díaz Lara, Edy Alberto

C.I: 13.910.649 C.I: 18.042.019

Br. Salas Pirela, Carla

Graciela

C.I: 19.465.227

Para optar al Título de

Ingeniero Electrónico

MAYO, 2011

CARACAS, VENEZUELA

Desarrollo de prototipo de sistema para el monitoreo y control de presión de gas en aires acondicionados para

vehículos que permita establecer un flujo de gas al sistema mientras se repara la fuga by Díaz Lara, Edy Alberto ;

Salas Pirela, Carla Graciela is licensed under a Creative Commons Atribución-NoComercial-

CompartirDerivadasIgual 3.0 Unported License.

UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA

FACULTAD: INGENIERÍA

ESCUELA: ELECTRÓNICA

DESARROLLO DE PROTOTIPO DE SISTEMA PARA EL

MONITOREO Y CONTROL DE PRESIÓN DE GAS EN AIRES

ACONDICIONADOS PARA VEHÍCULOS QUE PERMITA

ESTABLECER UN FLUJO DE GAS AL SISTEMA MIENTRAS

SE REPARA LA FUGA

JURADO ________________ JURADO ________________

Nombre y apellido. Nombre y apellido.

_________________ ________________

Cedula de identidad Cedula de identidad

MAYO, 2011

CARACAS, VENEZUELA

DEDICATORIA

Tengo el orgullo de dedicar este proyecto a mis padres, a quienes

considero los mejores padres del mundo, apoyándome en lo que más

necesite con su amor y cariño en el transcurso de mi vida, me han convertido

en la persona de bien que soy hoy en día y a mi hijo Christean David que me

da fuerzas para seguir adelante y superarme a mí mismo para ser un buen

ejemplo como padre.

Estas personas son las que más quiero en este mundo y espero poder

demostrarles mi cariño al dedicarles este proyecto y que estén orgullosos de

mí.

EDY ALBERTO DIAZ LARA

DEDICATORIA

Tengo el orgullo de dedicarle este proyecto a mis abuelos Carlos Eloy

Pirela y Graciela Saade de Pirela, quienes más que mis abuelos fueron mis

padres, con su gran cariño y amor me enseñaron a valorar las pequeñas

cosas de la vida, a luchar siempre por lo que quería con honestidad, rectitud,

respeto y humildad, y eme aquí logrando uno de mis mas grandes sueños,

ser una profesional, si en el lugar donde están pueden verme este título es

para ustedes, gracias por todo, los amo.

A Dios por darme la oportunidad de vivir y darme la dicha de ser hija de

una mujer espectacular, que me ha enseñado a no darme por vencida, a

luchar hasta ver alcanzadas mis metas y/o sueños. Esta mujer es mi madre

la Doctora Tibisay Pirela, es una mujer luchadora, a la cual la vida le ha

puesto muchísimos obstáculos, ella ha logrado superarlos por la fuerza de su

espíritu, y con la ayuda de Dios, no se con que palabras pueda definir a un

ser tan maravilloso como ella, lo que sí puedo decir es que gracias a su

amor, cariño, dedicación y sacrificio me encuentro donde estoy.

A mi familia quienes son la parte más importante de mi vida, por siempre

estar a mi lado, por apoyarme. Al Ingeniero Alberto Pirela, primo sanguíneo y

hermano de corazón, el cual es un ser maravilloso, que siempre me apoyo y

estuvo a mi lado, diciéndome una frase que nunca olvidare: “Vamos Carlita

que si se puede, vamos”, gracias por ser la persona que eres.

A todos mis amigos, compañeros y conocidos quienes siempre han

estado a mi lado, ayudándome, apoyándome, en los buenos y malos

momentos de mi vida. A todos mis profesores por ayudarme en mi formación

como profesional.

CARLA GRACIELA SALAS PIRELA.

AGRADECIMIENTOS

Agradezco primero que nada a Dios, por darme la vida y familiares tan

estupendos, además de la oportunidad de desarrollar mi carrera y

evolucionar en un área de estudio que he admirado desde pequeño y la cual

es mi vocación.

Agradezco a mis padres que siempre estuvieron presentes a través de los

años de mi carrera universitaria, para apoyarme en todo, además de darme

buenos valores profesionales, éticos y morales para enfrentar la vida de un

punto de vista más noble y humilde.

Agradezco a Merys Janeth Lara, por ser siempre la mejor madre y amiga

que se puede tener en este mundo, ya que siempre me ha dado un amor

incondicional, todo lo que soy hoy en día se lo debo a ella y ninguna palabra

puede expresar mi cariño y gratitud hacia ella.

Agradezco a Edilberto Diaz mi padre por apoyarme durante mis años de

carrera y enseñarme sus conocimientos en electrónica, además de tener

siempre una fiel confianza en mí. Quiero darle las gracias por ayudarme y

estar presente desde el inicio de este proyecto, hasta el final apoyándome

hasta en la más mínima parte de la tesis desde el corazón.

Agradezco a mis compañeros de clases Carlos Betancourt, Arianna

Sánchez y mi compañera de tesis Carla Salas por compartir a mi lado estos

maravillosos años de estudio, por su amistad incondicional y pienso que

todos lo logramos juntos.

Agradezco a Carlos Betancourt ya que me abrió los ojos a un mundo de

superación personal y profesionalismo y me ayudo a descubrir mi propio

potencial.

Quiero agradecer a mis amigos Harold Galindo por apoyarme y

aconsejarme. Y todas aquellas personas que siempre han estado conmigo

desde el comienzo de esta carrera hasta estos momentos finales de mi

preparación como ingeniero.

Quiero agradecer a Gian Manuel Crispín por brindarme su apoyo y

abrirme las puertas de su taller de refrigeración, donde se desarrollo parte

importante de la investigación, además de sus conocimientos importantes en

el área de la refrigeración automotriz, a pesar de que mi compañera y yo

éramos unas personas totalmente desconocidas para él.

Agradezco al tutor de la tesis Alejandro Sardí por darme conocimientos

teóricos y prácticos para la realización del proyecto.

Agradezco a los profesores Gustavo Marín, Mauricio Marín, José Musso,

Ingmar Ramírez de la Universidad Nueva Esparta que despertaron en mí,

las ganas de aprender y progresar haciendo que me exigirá cada día más

para superar los retos encontrados en el camino.

EDY ALBERTO DIAZ LARA

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios principalmente, ya que es el encargado de guiarnos a

través de la vida, de darnos fuerza en todo momento, para así ayudarnos a

no decaer, darnos la capacidad de aceptar las cosas que no pueden ser

cambiadas y el coraje para cambiar las que si pueden serlo y por permitirme

estar aquí hoy, en este momento tan importante que es la culminación de

este período de mi vida.

Gracias a mis padres, por darme la vida, en especial a mi madre por ser

quien está conmigo de una manera incondicional en todo lo que ha sido el

transcurso de mi vida, por guiarme y apoyarme en todas aquellas decisiones

tomadas que han ido cambiando mi vida, por ser mi bastón, mi paño de

lagrimas, la que me ayuda a levantarme cuando caigo o cuando tropiezo, no

me deja caer.

Gracias a mis abuelos Carlos Eloy Pirela y Graciela Saade de Pirela,

quienes fueron mis segundos padres, ellos me enseñaron el valor de la vida,

que todo lo que se quiere puede ser alcanzado con esfuerzo, honestidad y

dedicación, gracias por haberme guiado por el buen camino. Espero que en

el lugar donde se encuentre puedan verme y sentirse orgullosos de mí, ya

que este título de INGENIERO es para ellos.

Gracias a mi familia por siempre estar conmigo tanto en las buenas como

en las malas, gracias por sus útiles consejos y por querer siempre lo mejor

para mi, quiero darles las gracias en especiales a mis tíos Alberto Pirela, Joel

Pirela y Yarisma Balda de Pirela por todo el apoyo y amor que me han dado

siempre. Así como también a mi primo Alberto Pirela, que ha sido siempre un

gran apoyo para mí, y aunque en este momento no está conmigo, se que

espiritualmente esta aquí conmigo.

Gracias a nosotros mismos los desarrolladores de este proyecto que

hemos puesto el empeño en crecer cada día más, hemos aprendido que el

único que aprende con cabeza ajena es el barbero y que debemos vivir

nuestras propias experiencias, estas deben estar sustentadas en los valores

que nuestros padres con ayuda de los profesores no han inculcado.

Gracias a mi compañero de tesis, amigo y hermano, con el cual he

compartido casi todo el transcurso de mi vida universitaria, hemos

intercambiado a lo largo de este tiempo altos y bajos, de los cuales hemos

salido aireosos, de esto hemos aprendido que practicar la tolerancia y el

respeto entre nosotros, nos ha enseñado a ser mejores personas. A su

familia por el cariño con el que me recibieron y el apoyo que nos brindaron.

Al Sr. Edilberto Díaz por todo el apoyo, consejos y ayuda brindada de

manera veraz y precisa.

A todos mis amigos, profesores, compañeros y todas aquellas personas

que de una u otra han influido y ayudado en mi manera de pensar y de

crecer como persona, especialmente a mis compañeros Carlos Betancourt,

Arianna Sánchez, Andrés Coronado y Ana Leal.

Gracias al Profesor José Luis Suarez por toda la asesoría brindada y que

donde quiera que este pueda ver el logro de este esfuerzo.

Gracias a Gian Manuel Crispín y a los técnicos de su taller Ice Car´s por

toda la asesoría brindada.

Gracias a nuestro tutor el Ing. Alejandro Sardí, por su apoyo y

colaboración a lo largo del proyecto.

Por último pero no menos importante quiero agradecer a la Universidad

Nueva Esparta por albergar en sus instalaciones a muchos jóvenes, los

cuales hemos crecido en sus paredes, muchos hemos reído, muchos hemos

llorado, pero siempre fue agradable estar allí.

CARLA GRACIELA SALAS PIRELA.

RESUMEN

UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TÍTULO DE LA TESIS: Desarrollo de prototipo de sistema de monitoreo y

control de presión de gas en aires acondicionado para vehículos que permita

establecer un flujo de gas al sistema mientras se repara la fuga.

Autor (es): Br. Díaz Lara, Edy Alberto.

Br. Salas Pirela, Carla Graciela.

Tutor: Ing. José Sardí.

Fecha: Mayo de 2011.

RESUMEN:

En este proyecto se presenta un sistema de monitoreo y control de

presión de gas de aires acondicionados automotrices. Trata de un sistema de

control a lazo cerrado que este en constante monitoreo de la presión de gas

para reparar los daños automáticamente y encender un indicador visual, que

muestre al usuario la presencia de una fuga en el sistema. El mismo contará

con una bombona de gas refrigerante de tipo freón alternativa a la carga

habitual de gas del aire acondicionado del vehículo, a demás de sensores de

presión, colocados en puntos estratégicos del sistema, de esta manera el

sistema de monitoreo de la presión de gas, es capaz de detectar cualquier

caída de presión abrupta en el sistema, y en ese momento activar el

mecanismo alternativo que suministre el gas necesario solo hasta llegar al

nivel de presión deseado, brindándole como beneficio la comodidad, el

confort y el poder de decidir cuándo repararlo sin tener que quedarse sin aire

acondicionado.

Entre las fortalezas de este prototipo, se destaca el hecho de que el

usuario tendrá un indicador visual, el cual le avisará que la fuga está

presente, lo que le permitirá contar con un tiempo adicional para la

reparación del aire acondicionado. Además, entre otras se evidencian las

siguientes: (1) el aire continuara en funcionamiento, uno de estos beneficios

es que el conductor puede protegerse de la contaminación ambiental, gracias

a que puede viajar en un ambiente cerrado y un clima óptimo, y (2) el usuario

tendrá la posibilidad de poder usar el aire acondicionado con una fuga

mientras este lloviendo para evitar el empañamiento del vidrio o los días

calorusosos y por ende la incomodidad que trae consigo el calor y las

situaciones o problemas que se pueden confrontar al no tener operativo este

sistema. El objetivo general de este proyecto es desarrollar un prototipo de

sistema para el monitoreo y control de presión de gas en aires acondicionado

para vehículos que permita establecer un flujo de gas al sistema mientras se

repara la fuga.

Palabras Claves en la Investigación: aire acondicionado automotriz,

presión de gas, presostato, control, monitoreo, fuga de gas, Microcontrolador,

prototipo, circuitos, gas refrigerante.

SUMMARY

UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TITLE OF THE THESIS: Development of system prototype of Monitoring

And Control of gas pressure in airs conditioned for vehicles that a gas flow

allows to establish to the system while the escape is repaired.

Author : Br. Díaz Lara, Edy Alberto.

Br. Salas Pirela, Carla Graciela.

Tutor: Ing. Jose Sardí

Date: May 2011

SUMMARY:

In this project one presents a system of monitoring and control of pressure

of equipped self-propelling airs. It treats of a system of control for bow closed

that this in constant monitoring of the gas pressure to repair the hurts

automatically and to ignite a visual indicator, which shows the presence of an

escape to the user in the system. The same one will possess a cooling gas

cylinder of type freon alternative to the habitual load of gas of the air

conditioning of the vehicle, to others of sensors of pressure, placed in

strategic points of the system, hereby the system of monitoring of the gas

pressure, it is capable of detecting any fall of abrupt pressure in the system,

and in this moment to activate the alternative mechanism that supplies the

necessary alone gas up to coming at the level of pressure wished, drinking to

him like I benefit the comfort, the comfort and the power to decide when to

repair it without having to remain without air conditioning.

Between the strengths of this prototype, it is outlined the fact that the user

will have a visual indicator, which will warn him that the escape is present,

which will allow him to possess an additional time for the repair of the air

conditioning. Between the strengths of this prototype the following ones are

demonstrated: (1) the air was continuing in functioning, one of these benefits

is that the driver can protect from the environmental pollution, due to the fact

that it can travel in a closed environment and an ideal climate, and (2) the

user will have the possibility of being able to use the air conditioning with an

escape while this one raining to avoid the water of the glass or the hot days

and that for the inconvenience that brings with it the heat and the situations or

problems that can confront on not having had this system operative.

Key words in the Research: Equipped Self-propelling Airs, gas pressure,

pressure switches, control, monitoring, gas escapes, Microcontroller,

microcontrollers, circuits.

ÍNDICE GENERAL

DEDICATORIAS I

AGRADECIMIENTOS IV

RESUMEN IX

SUMARY XI

INTRODUCCIÓN i

CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4

Interrogantes de la Investigación 11

Interrogante Principal 11

Interrogantes Secundarias 11

Objetivos de la Investigación 13

Objetivo General 13

Objetivos Específicos 13

Justificación de la Investigación 14

Delimitación de la Investigación 17

Delimitación Temática 17

Delimitación Geográfica 18

Delimitación Temporal 18

Delimitación Técnica 18

Limitaciones de la investigación 19

CAPíTULO II MARCO TEÓRICO 20

Antecedentes de la investigación 20

Bases Teóricas 25

Sistema de Monitoreo 25

Sistema Prototipo 26

Sistemas de Control 28

Elementos de un sistema de control 28

Tipos de Sistema de Control 29

Sistemas de control a lazo abierto 29

Sistemas de control a lazo cerrado 30

Transductores 32

Tipos de transductores 32

Sensores 33

Características de los sensores 33

Algunos tipos de sensores 34

Historia del Aire Acondicionado 35

Aire Acondicionado 37

Principios de funcionamiento 37

Aire Acondicionado de vehículos 38

Funcionamiento del aire acondicionado 40

Componentes del aire acondicionado 42

Compresor 43

Tipos de Compresor 44

1. Alternativos 44

1.1. Compresor alternativo de pistones con sistema biela

manivela 45

1.2. Compresor alternativo de pistones tipo revolver 45

2. Rotativos 46

2.1. Pseudo Rotativos 46

Condensador 46

Tipos de condensador 47

1. Condensador de tipo serpentín 47

2. Condensador de tipo tubo/aletas 47

3. Condensador de flujo paralelo 47

Evaporador 48

Tipos de evaporador 48

1. Evaporadores de tipo serpentín 48

2. Evaporadores de tubos y aletas 48

3. Evaporador de placas 49

Válvula de Expansión 49

Tipos de válvulas de expansión 49

1. Válvula de expansión manual 49

2. Válvula de expansión termostática 50

3. Válvulas de expansión electrónica o eléctrica 50

Filtro deshidratante 50

Agente frigorífico o gas refrigerante 51

Presión de Gas 52

Aceite para el agente Frigorífico 54

Humedad de un aire acondicionado 54

Condiciones que deben cumplir los refrigerantes 55

Carga de gas refrigerante 56

Tipos de cargas 57

Por baja presión 57

Por alta presión 59

Mantenimiento preventivo o de rutina de los aires acondicionados 60

Averías del sistema 61

Tipo de fugas 62

Fuga accidental catastrófica 62

Fuga gradual grave 63

Descarga de refrigerante en ocasión de servicio 63

Descarga de refrigerante en sistemas con dispositivos de

purga de aire 63

Microcontrolador 64

Estructura del Microcontrolador 64

Algunos tipos de Microcontrolador 66

Microcontrolador DSPIC 66

Microcontrolador AVR 66

Microcontrolador Basic Stamp 67

Microcontrolador Intel 8051 68

Microcontrolador PIC 69

Microntrolador PIC 16F873 70

Características 71

Distribución de terminales 71

Puertos del Microcontrolador PIC 16F873 73

Circuitería externa del Microcontrolador PIC 16F873 73

El Reloj 74

Alimentación 75

Circuito de reset externo del PIC 16F873 76

Registros Internos de la familia 16F87X 77

Memoria de Programas 77

Memoria de Datos 77

Memoria de Registros 77

El Registro W 78

El Registro STATUS 79

Set de instrucciones del PIC 16F873 80

Instrucciones Orientadas a bits 80

Instrucciones Orientadas a Registros 81

Instrucciones Orientadas a Control 83

Aplicaciones de los Microcontroladores 84

Términos Básicos 85

Sistema De Variables 89

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO 92

Tipo de Investigación 92

Diseño de la Investigación 94

Población y Muestra 97

Técnicas e Instrumentos de recolección de datos 99

Procesamiento y Análisis de Datos 102

CAPÍTULO IV: DESARROLLO DEL PROTOTIPO 104

FASE I: INVESTIGACIÓN PRELIMINAR 104

Precisión de los aspectos técnicos que definen el funcionamiento de los

aires acondicionados 105

Análisis de las encuestas 106

FASE II: REQUERIMIENTOS DEL PROTOTIPO 120

FASE III: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO 122

Especificaciones Técnicas 123

Bloque 1: Sistema de Aire Acondicionado 124

Cálculos preliminares 125

Diseño y construcción del sistema prototipo de aire

acondicionado automotriz 128

Bloque 2 y 3: Diseño y construcción del detector de caída de presión y

sistema surtidor de gas 132

FASE IV: PRUEBAS AL SISTEMA PROTOTIPO 135

Funcionamiento del prototipo sistema de aire acondicionado 135

Funcionamiento del sensor 136

Funcionamiento del sistema detector de fuga 137

Funcionamiento de los indicadores visuales 138

Funcionamiento del surtidor de gas 139

Funcionamiento del sistema prototipo general 140

Recursos Necesarios 141

A. Recursos Humanos 141

B. Recursos Materiales 142

C. Recursos Técnicos 143

CONCLUSIONES 146

RECOMENDACIONES 149

BIBLIOGRAFÍA 152

REFERENCIAS DE TRABAJOS ESPECIALES DE GRADO 154

REFERENCIAS DE INTERNET 154

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla N° 1: Datos Técnicos del Gas Refrigerante R-134A 52

Tabla N° 2: Presión de Vapor del Gas R-134A 53

Tabla N° 3: Datos aproximados para equipos de refrigeración 58

Tabla N° 4: Mapas de registros de archivos PIC 78

Tabla N° 5: Tabla de Registro STATUS 79

Tabla N° 6: Instrucciones orientadas a bits 81

Tabla N° 7: Instrucciones orientadas a Registros 81

Tabla N° 8: Instrucciones orientadas a Control 83

Tabla N° 9: Operacionalización del Sistema de Variables 89

Tabla N° 10: Tipo de gas refrigerante utilizados en los talleres 106

Tabla N° 11: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el

funcionamiento eficiente de los aires acondicionados baja presión 107

Tabla N° 12: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el

funcionamiento eficiente de los aires acondicionados alta presión 109

Tabla N° 13: Fallas más comunes en aires acondicionados

automotrices 111

Tabla N° 14: Tiempo que duraría un sistema de aire acondicionado

automotriz después de presentarse una fuga de un tamaño no

considerable 112

Tabla N° 15: Proceso de control de presión de gas existentes en los

aires acondicionados automotrices 114

Tabla N° 16: Requerimientos que se deben considerar para el

desarrollo de un prototipo que ejecute la función de monitorear y

controlar la presión de gas en los aires acondicionados para

vehículos 118

Tabla N° 17: Comportamiento del sensor 137

Tabla N° 18: Recursos humanos 141 Tabla N° 19: Recursos materiales 142 Tabla N° 20: Recursos técnicos 143

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura N° 1: Sistema de control a lazo abierto 29

Figura N° 2: Sistema de control a lazo cerrado 31

Figura N° 3: Un día caloroso en el interior de un vehículo sin aire

acondicionado 39

Figura N° 4: Componentes del aire acondicionado 43

Figura N° 5: Compresor alternativo de pistones con sistema biela

anivela 45

Figura N° 6: Condensador de tipo serpentín 47

Figura N° 7: Evaporador de placas 49

Figura N° 8: Esquema de conexión de mangueras para cargar

por baja presión 59

Figura N° 9: Esquema de conexión de mangueras para cargar por

alta presión 60

Figura N° 10: Partes de un Microcontrolador 65

Figura N° 11: Arquitectura de Harvard 70

Figura N° 12: Distribución de terminales PIC 16F87X 72

Figura N° 13: Circuito de Reset externo 76

Figura N° 14: Tipo de gas refrigerante utilizado en los talleres

encuestados 107

Figura N° 15: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para

el funcionamiento eficiente de los aires acondicionados baja presión 108

Figura N° 16: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para

el funcionamiento eficiente de los aires acondicionados alta presión 110

Figura N° 17: Fallas más comunes en aires acondicionados

automotrices 111

Figura N° 18: Tiempo que duraría un sistema de aire acondicionado

automotriz después de presentarse una fuga de un tamaño no

considerable 113

Figura N° 19: Proceso de control de presión de gas existentes en los

aires acondicionados automotrices 114

Figura N° 20: Requerimientos que se deben considerar para el

desarrollo de un prototipo que ejecute la función de monitorear y

controlar la presión de gas en los aires acondicionados para vehículos 119

Figura N° 21: Diagrama en bloque general 122

Figura N° 22: Diagrama en bloque 123

Figura N° 23: Polea entre el motor y el compresor 125

Figura N° 24: Arreglo de poleas del motor y el compresor 129

Figura N° 25: Vista frontal del aire acondicionado automotriz 131

Figura N° 26: Vista trasera del aire acondicionado automotriz 131

Figura N° 27: Diagrama Circuital completo del sistema 133

Figura N° 28: Circuito del sistema prototipo 134

Figura N° 29: Sistema de carga de gas 134

ÍNDICE DE FÓRMULAS

Fórmula N° 1: Cálculo de la presión 53

Fórmula N° 2: Cálculo del tiempo de ejecución y lectura de ciclo 74

Fórmula N° 3: Potencia disipada por un Microcontrolador 75

Fórmula N° 4: Proporción poblacional de población finita 98

Fórmula N° 5: Relación entre la rapidez lineal y angular 126

Fórmula N° 6: Cálculo de tamaño de la polea del motor 126

Fórmula N° 7: Conversión de la velocidad angular a rad/s 127

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO A-1: ENTREVISTA APLICADA A LOS ESPECIALISTAS EN AIRES

ACONDICIONADOS AUTOMOTRICES 164

ANEXO A-2: LISTA DE COTEJO 170

ANEXO B: VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS 172

ANEXO C: DATASHEET PIC 16F873 176

ANEXO D: DATASHEET 4N35 178

ANEXO E: DATASHEET 2N2222 181

INTRODUCCIÓN

El sistema de aire acondicionado en un automóvil, es una combinación de

un enfriador y un calentador, los cuales producen un ajuste en la temperatura

y en la humedad del aire interior del vehículo, para así poder mantenerse

cómodo todo el tiempo.

En la actualidad, el aire acondicionado no es considerado como un

elemento de lujo, esto es afirmado por Vázquez Olvera Carlos (1997), la

mayoría de los autos lo traen de fábrica. Estos al mismo tiempo de aclimatar

el ambiente dentro del auto, eliminan todo tipo impurezas, como lo son el

polvo y el polen.

El aire acondicionado de un vehículo funciona de una manera muy similar

que una nevera, donde el compresor tiene la tarea de comprimir un gas, que

luego lo deja descomprimir y al volverse gas nuevamente, absorbe

temperatura de la zona lográndose valores bastante bajos, los cuales son

llevados al interior del vehículo a través de un ventilador.

La diferencia del circuito con el de la nevera, 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.

La reparación del aire acondicionado del automóvil algunas veces es

comparado con el trabajo de un detective, ya que los problemas pueden

surgir en cualquier parte del sistema de aire acondicionado, las fugas en el

sistema son una de las fallas más frecuentes, las cuales al presentarse

automáticamente una válvula apaga el compresor para evitar su daño.

Actualmente en el país, no existe un sistema automatizado, que le

proporcione al usuario el poder monitorear el nivel de gas que posee su aire

acondicionado, cosa que al presentarse alguna fuga de gas hace que el

mismo deje de funcionar. Situación que limita al usuario el tener que llevar su

vehículo a un especialista, para así poder continuar disfrutando de su aire

acondicionado. Con este sistema se ahorraría el tiempo del especialista en

determinar la falla.

Partiendo de esta realidad, en la presente investigación, se plantea como

problema de estudio: Desarrollar un prototipo de sistema para el monitoreo y

control de presión de gas en aires acondicionado para vehículos que permita

establecer un flujo de gas al sistema mientras se repara la fuga.

Este estudio, comprende cuatro capítulos, cuyos contenidos se describen

a continuación:

Capítulo I: Se describe el problema objeto de estudio; se identifican las

interrogantes que orientan el proceso de investigación, se plantean sus

objetivos, su justificación, delimitación y limitaciones confrontadas durante el

desarrollo de la investigación.

Capítulo II: Contiene el Marco Teórico de la investigación, e inicia con los

antecedentes o trabajos previamente realizados por otros investigadores,

que influyan en el contenido de esta investigación.

Mediante las bases teóricas se fundamentan los conceptos, obteniendo

así, la idea global de todos los factores y variables requeridas para el

desarrollo de esta investigación. Luego se presentará una lista de términos,

los cuales son considerados necesarios para la compresión del tema y por

último se elaborará un cuadro que contenga las variables explicadas de cada

objetivo de este trabajo de grado.

Capítulo III: Engloba al Marco Metodológico, donde se procede a exponer

y a explicar las herramientas y metodologías involucradas para el diseño de

la investigación, definiendo a las personas que podrían facilitar información

relevante para la realización del prototipo, así como también las técnicas de

recolección de datos más adecuadas para cada estrato.

Capítulo IV: Se presentará el Análisis de los resultados obtenidos

mediante los mecanismos de recolección de datos aplicados, permitiendo dar

un análisis de los sistemas de control existentes en los aires acondicionados

de vehículos, y de los requerimientos necesarios para el diseño del prototipo.

Seguidamente se presentaran los diagramas en bloques donde se

especificará las etapas del prototipo a desarrollar, así como también la

construcción, sus resultados obtenidos y la puesta en operación del

prototipo, con sus costos de producción.

Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones de la

investigación.

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La contextualización deductiva, utilizada como referencia para focalizar el

problema objeto de estudio, en un contexto general, sus manifestaciones

completas, significado, relaciones e implicaciones, se enmarca dentro de las

perspectivas teóricas de los siguientes constructos teóricos: (1) Sistema de

monitoreo, (2) Prototipo, (3) Sistema de Control, (4) Aire Acondicionado

automotriz, y (5) Presión de gas.

Un sistema de monitoreo según el Centro Internacional de Investigaciones

para el Desarrollo (2000) consiste en “un proceso permanente para verificar

sistemáticamente que las actividades o procesos planificados se llevan a

cabo según lo esperado o que se está progresando en el logro de los

resultados planificados”.

Partiendo de lo señalado por este autor se puede decir que un sistema de

monitoreo consiste en la observación continua de un fenómeno, natural o

artificial, buscando la obtención de datos cuantitativos o cualitativos para un

mayor conocimiento del comportamiento de un proceso, con la intención de

controlarlo o regularlo.

Segovia (1999), sostiene que “Un prototipo es un modelo (representación,

demostración o simulación) fácilmente ampliable y modificable de un sistema

planificado, probablemente incluyendo su interfaz y su funcionalidad de

entradas y salidas”. Este autor, afirma que en el proceso de desarrollo

técnico de un prototipo, se debe considerar los siguientes aspectos, para

garantizar su confiabilidad y operatividad: (1) su ejecutabilidad: trabaja lo

suficientemente bien con la entrada activa que le procura el usuario para

permitir un test de usabilidad, (2) maduración: puede evolucionar, con el

suficiente refinamiento, hasta el producto final, (3) Representación: tiene el

aspecto y las características de actuación del sistema en planificación, y (4)

perspectiva: como mínimo simula un 20% de las funciones que los usuarios

utilizarán el 80% del tiempo.

Así mismo, plantea este autor que en el proceso de desarrollo de un

prototipo, el técnico o especialista puede confrontar las siguientes

situaciones: (1) la realización de las necesidades del usuario precisa de

análisis en una sesión de trabajo técnico, en el cual están involucrados los

siguientes actores: clientes y desarrolladores; con el propósito de identificar

los requerimientos, a partir de los cuales se definirá las funciones que

ejecutará el prototipo, (2) construcción de un prototipo de baja fidelidad para

clarificar, si éste cumple los requerimientos iníciales del cliente, (3) rediseñar

el diagrama en bloque y circuito eléctrico del prototipo, en caso de que el

cliente no esté conforme con el diseño inicial; este proceso implica (volver a

especificar, rediseñar, volver a evaluar) hasta que el equipo, tanto usuarios

como desarrolladores, estén de acuerdo con la fidelidad y el nivel de

acabado del prototipo en evolución; por considerar que este diseño o

prototipo es lo suficientemente alto, desde el punto de vista técnico y

operativo, (4) se definen las especificaciones finales del prototipo (diseño del

diagrama en bloque y circuitos eléctricos, y (5) se finaliza la construcción del

producto o prototipo de acuerdo a los parámetros definidos en su diseño.

Con respecto al sistema de control, Gamiz J. A. (2000), plantea que un

sistema de control “Es un conjunto de elementos ensamblados con la

finalidad de mantener, en torno al valor deseado, la magnitud de una cierta

variable física de interés”. (p.13).

Por consiguiente un sistema de control es una serie de elementos

enlazados de manera que se pueda regular el sistema. Su funcionamiento

dependerá de las características e interacciones que posean sus elementos

y están formados por un conjunto de dispositivos de diversas naturalezas,

como mecánicos, electrónicos, eléctricos, mecánicos y/o hidráulicos, tiene

como finalidad controlar el funcionamiento de una máquina o de un proceso.

El acondicionamiento de aire, según artículo publicado en la Web, por el

Ing. García Guillermo (2009): “es el proceso que se considera más completo

de tratamiento del aire ambiente de los locales habitados; consiste en regular

las condiciones en cuanto a la temperatura (calefacción o refrigeración),

humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del aire adentro de

los locales”.

La presión de un gas, según Vaquero (2008) “se origina por el choque de

sus moléculas con las paredes del recipiente que lo contiene. Cuanto más

moléculas choquen mayor será la presión y cuanto más rápido se muevan

(que es lo mismo que estar a mayor temperatura), mayor será la presión”.

Con respecto a las unidades para medir la presión, la Junta de Andalucía

(2011), plantea que “desde el punto de vista de la física, la presión,

representa la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que

se aplica”:

P = F/S

En esta fórmula, destaca la junta antes referenciada, que “Dado que en el

Sistema Internacional, la unidad de fuerza es el newton (N) y la de superficie

es el metro cuadrado (m2), la unidad resultante para la presión es el newton

por metro cuadrado (N/m2) que recibe el nombre de pascal (Pa)” (Junta de

Andalucía, 2011). En este sentido, relación de 1 Pa = 1 N/m2.

Existen otras unidades de presión, estas poseen la siguiente relación:

1 PA = 1 N/m2 = 1,450 X 10-4 PSI = 10 -5 bar

Desde el punto de vista inductivo, la problemática tratada en esta

investigación; se circunscribe dentro del campo de estudio del desarrollo de

prototipo, la presión de gas, acondicionamiento del aire y los sistemas de

control y monitoreo.

En el análisis preliminar del marco teórico antes referenciado; tiene el

propósito de focalizar desde el punto de vista metodológico inductivo, la

temática objeto de estudio. Se precisó que uno de los métodos de

refrigeración más utilizado es el de compresión mecánica, que consiste en la

ejecución de un proceso cíclico de transferencia de calor interior de un

edificio al exterior, mediante la evaporación de sustancias denominadas

refrigerantes como el freón. Esta sustancia se encuentra en estado líquido a

baja presión y temperatura, evaporándose en el evaporador mediante la

extracción de aire del interior del local más caliente.

En la actualidad, los sistemas de aire acondicionado de los vehículos se

componen, principalmente de un sistema de tuberías, evaporador, compresor

y un depósito para almacenar el gas al encender el sistema, el compresor se

encarga de comprimir el gas, para que luego se expande al pasar por las

tuberías y la válvula de expansión, gracias a las propiedades de estos

gases al expandirse cae la temperatura, pasando así a estado liquido,

posteriormente pasa al evaporador y vuelve a ser gas, al cumplirse este

proceso se repite el ciclo.

Actualmente, las personas que poseen sistemas de aire acondicionado en

sus vehículos, disfrutan de éste durante un período de vida útil, con el pasar

de los años, el deterioro, las condiciones ambientales, las altas temperaturas

del motor y los daños originados por mecánicos que intentan arreglar otras

partes del vehículo, causan averías en el sistema de aire acondicionado por

completo, este deterioro puede evidenciarse a través de pequeñas fugas en

él, ya sea por fisuras en las tuberías, falta de presión en las uniones de los

componentes y el vencimiento de las propiedades de los orrines.

Las consecuencias, que traen estos daños en el sistema de aire

acondicionado instalado en los vehículos, a través de los años, se materializa

en la avería del aire acondicionado en general, ya que un sensor

denominado Presostato, detecta la caída de presión a causa de las fugas y

apaga el comprensor para evitar así su daño, esto ocasiona la inhabilitación

del aire acondicionado por completo, dejando como única opción para el

usuario, repararlo de inmediato para poder seguir disfrutándolo.

Esta avería de aire acondicionado, causa ciertos efectos secundarios,

entre los que se destacan: (1) la incomodidad del calor los días de verano,

(2) el empañamiento de los vidrios del vehículo en caso de que este

lloviendo, (3) la exposición a la contaminación del exterior y (4) riesgo de

sufrir actos vandálicos, producto de la delincuencia. Estas condiciones, se

agudizan actualmente por los niveles de inflación, lo que hace necesario que

el usuario necesite disponer de los medios económicos inmediatos para

poder resolver esta situación.

Es importante resaltar, que en la investigación preliminar realizada, se

determinó que ni en Venezuela ni en Latinoamérica, existe un sistema

alternativo para surtir de gas al sistema de aire acondicionado de vehículos,

en tiempo real, con el propósito de lograr que este sistema mantenga el nivel

de presión de gas deseado para que pueda continuar su funcionamiento.

Destacándose, que solamente en el área industrial existe un sistema capaz

de monitorear la presión de gas del aire acondicionado, presentando como

limitación la imposibilidad de recargar el gas para mantener la presión del

mismo y por ende la operatividad del sistema.

La situación antes descrita, representó una oportunidad para desarrollar la

presente investigación, la cual se enmarca en el campo de estudio de la

electrónica, representando una innovación tecnológica de gran significación,

dada la importancia del aire acondicionado en el país por sus condiciones

tropicales, permanencia de los vehículos en largas colas y altos costos en la

reparación del sistema de aires acondicionados de vehículos. Siendo este

prototipo aplicable en todo tipo de vehículos, en especial en los de tipo

blindados, de lujo y ambulancias, brindándoles a los usuarios un mayor

rango de seguridad, en cuanto, a que si su sistema de aire acondicionado

falla, este podría continuar en funcionamiento, cabe destacar la importancia

que tienen los sistemas de aire acondicionados en este tipo de vehículos.

El prototipo construido en esta investigación, se circunscribe desde el

punto metodológico y técnico dentro del enfoque positivista cuantitativo,

sustentado en el desarrollo de la modalidad de investigación denominada

Desarrollo Tecnológico, aplicando la rigurosidad del método científico, para

diagnosticar una necesidad insatisfecha y presentar una solución tecnológica

orientada dentro de las perspectiva de estudio de la ingeniería electrónica,

que prueba la funcionalidad del prototipo y factibilidad de su desarrollo

definitivo.

El prototipo desarrollado en esta investigación, muestra una confiabilidad

técnica operativa; por cuanto se trata de un sistema de control a lazo cerrado

que este en constante monitoreo de la presión de gas para reparar los daños

automáticamente y encender un indicador visual, que muestre al usuario la

presencia de una fuga en el sistema, brindándole como beneficio la

comodidad del tener el tiempo de repararlo, la idea de este proceso es

proveer al usuario de un periodo de tiempo para que éste pueda repararlo

cuando tenga el tiempo y recursos necesarios.

Interrogantes de la Investigación

Las interrogantes de la investigación, desde el punto de vista

metodológico tienen por finalidad favorecer la formulación de los objetivos de

la investigación. A los efectos de lograr este objetivo, se presentan a

continuación las incertidumbres de los investigadores para alcanzar la meta

definida en el titulo de la investigación.

Interrogante Principal

¿Qué requerimientos, principios, y tecnología se debe considerar en el

diseño y construcción de un sistema prototipo de monitoreo y control de la

presión de gas para aires acondicionados de vehículos que permita

establecer un flujo de gas al sistema mientras se repara la fuga?

Interrogantes secundarias

¿Qué aspectos técnicos definen el funcionamiento y los procesos de

control de gas existentes en los aires acondicionados de vehículos

automotrices?

¿Qué requerimientos se deben de manejar para el diseño de un sistema

prototipo que ejecute la función de monitorear y controlar la presión de gas

en aires acondicionados para vehículos que permita establecer el flujo de

gas al sistema mientras se repara la fuga?

¿Qué principios, procedimientos y tecnologías se debe considerar en el

diseño y construcción de un sistema prototipo de monitoreo y control de la

presión de gas para aires acondicionados de vehículos que permita

establecer un flujo de gas al sistema mientras se repara la fuga?

¿Qué pruebas se deben efectuar al sistema prototipo para validar su

funcionamiento y eficiencia?

Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Desarrollar un prototipo de sistema para el monitoreo y control de presión

de gas en aires acondicionado para vehículos que permita establecer un flujo

de gas al sistema mientras se repara la fuga.

Objetivos Específicos

- Precisar los aspectos técnicos que definen el funcionamiento y los

procesos de control existentes en los aires acondicionados de

vehículos.

- Definir los requerimientos para el diseño de un sistema prototipo que

ejecute la función de monitorear y controlar la presión de gas en aires

acondicionados para vehículos que permita establecer el flujo de gas

al sistema mientras se repara la fuga.

- Diseñar un sistema prototipo de aire acondicionado automotriz.

- Diseñar el circuito que permita ejecutar la función de monitorear y

controlar la presión de gas en aires acondicionados para vehículos.

- Construir el sistema prototipo siguiendo rigurosamente los parámetros

definidos en el diseño.

- Probar el sistema prototipo para validar su funcionamiento y eficiencia.

Justificación de la Investigación

Los sistemas de aire acondicionado a finales del siglo XX y principios del

siglo XXI, constituyen un servicio importante que se incorpora en la

construcción de vehículos automotrices. Esta situación, ha generado el

surgimiento y desarrollo de industrias de aires acondicionados, que han

experimentado un importante crecimiento y productividad dada la demanda

de reparaciones de este sistema.

Venezuela, y en particular las grandes urbes, no han desarrollado una

infraestructura vial suficiente para dar respuesta a la magnitud de vehículos

automotores que se desplazan por las vías existentes; las cuales reflejan un

deterioro importante, que genera una problemática relacionada con largas

colas, que aunado al problema de inseguridad, hacen necesario que se

disponga de un sistema de aire acondicionado operativo.

Los altos costos que reflejan la reparación de este sistema y la

inexistencia en el mercado interno de un sistema capaz de monitorear y

controlar la presión de gas de los aires acondicionados de vehículos que

permita mantener un flujo de gas al sistema, mientras se repara la fuga de

este gas; justifican el desarrollo de esta investigación.

Este prototipo puede ser aplicado a cualquier tipo de vehículos, sin

embargo, es importante destacar, que se tiene un mercado potencial en: (1)

vehículos blindados, ya que actualmente existe una creciente demanda de

vehículos blindados a nivel nacional, estos deben tener en optimo estado el

sistema de aire acondicionado, debido a que al bajar la ventanilla, se pierde

el blindaje de los mismos y (2) ambulancias, el mantener constante las bajas

temperaturas, por el aire acondicionado, mejora las condiciones del paciente

durante su traslado al centro asistencial, permitiendo así mantener el

metabolismo basal de los individuos, es decir lo mínimo que deben funcionar

los órganos vitales para preservar la vida del paciente, respondiendo mejor al

tratamiento y presentando menos complicaciones, mientras llega a su

destino, que es el centro asistencial, contribuyendo así a ser un factor

importante que ayuda a resguardar la vida del paciente. En ambos casos el

aire acondicionado automotriz es de vital importancia.

El prototipo construido en este estudio, representa en el contexto

venezolano un desarrollo tecnológico significativo; por cuanto este sistema

es capaz de brindarle al usuario un sistema alternativo para surtir gas al aire

acondicionado de su vehículo.

Esta investigación propone un sistema de control a lazo cerrado que este

monitoreando constantemente la presión de gas, para que así al producirse

una fuga, poder repararla automáticamente suministrando el gas necesario al

sistema y poder seguir disfrutando del aire acondicionado, el mismo contará

con una bombona de gas refrigerante de tipo freón alternativa a la carga

habitual de gas del aire acondicionado del vehículo, a demás de sensores de

presión, colocados en puntos estratégicos del sistema, de esta manera el

sistema de monitoreo de la presión de gas, es capaz de detectar cualquier

caída de presión abrupta en el sistema, y en ese momento activar el

mecanismo alternativo que suministre el gas necesario solo hasta llegar al

nivel de presión deseado, brindándole como beneficio la comodidad, el

confort y el poder de decidir cuándo repararlo sin tener que quedarse sin aire

acondicionado.

Entre las fortalezas de este prototipo, se destaca el hecho de que el

usuario tendrá un indicador visual, el cual le avisará que la fuga está

presente, lo que le permitirá contar con un tiempo adicional para la

reparación del aire acondicionado. Entre las fortalezas de este prototipo se

evidencian las siguientes: (1) el aire continuará en funcionamiento, uno de

estos beneficios es que el conductor puede protegerse de la contaminación

ambiental, gracias a que puede viajar en un ambiente cerrado y un clima

óptimo, y (2) el usuario tendrá la posibilidad de poder usar el aire

acondicionado con una fuga mientras esté lloviendo para evitar el

empañamiento del vidrio o los días calurosos y por ende la incomodidad que

trae consigo el calor y las situaciones o problemas que se pueden confrontar

al no tener operativo este sistema.

Es importante resaltar, que esta investigación servirá de antecedente a

futuros estudios relacionados con el área del control de presión en sistemas

cerrados, a demás de proporcionar una base y un punto de inicio para

futuros proyectos en todo lo que es la parte de refrigeración en aires

acondicionados y sistemas de control, así como también deja abierto el

camino para el estudio más especializado con respectos a este tema,

trayendo como consecuencia que en un futuro los principios teóricos y

prácticos en este estudio pueden ser aplicados, no solo en sistema de

refrigeración para vehículos sino también en sistemas de refrigeración

industrial y doméstica.

Delimitación de la Investigación

El área de estudio de la propuesta desarrollada en esta investigación,

está definida dentro del campo de estudio de ingeniería electrónica,

ingeniería mecánica e ingeniería automotriz.

Según Tamayo y Tamayo. (1992), delimitar el tema significa:

Indicar las características que llevan al investigador a escoger el tema Es ver la vialidad para su desarrollo. …Unida a esta delimitación es necesaria la justificación del mismo; es decir, para desarrollarlo, las cuales deben ser de orden externo u objetivo, y de orden interno o subjetivo. (p.50)

En atención a esta consideración teórica y a los efectos de focalizar el

estudio de campo y documental, la delimitación de esta investigación; se

efectuó a partir de las siguientes consideraciones de orden técnico y

metodológico:

1. Delimitación Temática

La problemática tratada en esta investigación; se enmarca dentro del

campo de estudio de la ingeniería electrónica, específicamente en la línea de

investigación de las áreas del conocimiento de la electrónica de potencia y

los sistemas de control; por cuanto en la definición de la estructura y

funcionamiento del prototipo para definir su configuración y funcionamiento;

se consideró de los aires acondicionados; a partir de estas consideraciones

se desarrolló el prototipo.

2. Delimitación Geográfica

La investigación documental de este estudio y las prácticas de laboratorio,

para desarrollar este prototipo, se realizaron en la Universidad Nueva

Esparta, ubicada en la avenida Sur 7, Los Naranjos, Urbanización El Cafetal,

Estado Miranda; específicamente en la Escuela de Electrónica; debido a que

en sus instalaciones se encuentran los equipos y recursos necesarios que

permitieron desarrollar y validar el funcionamiento del prototipo.

Las pruebas de este prototipo se realizaran en el taller de la Distribuidora

Ice-Car’s 2005 C.A. Ubicado en la Av. Principal de Campo Claro, Quinta

402-109, Local Distribuidora Ice-Car’s 2005 C.A.

3. Delimitación Temporal

El tiempo estimado para desarrollar el trabajo documental, de campo y

construcción del prototipo, abarcó cinco (5) meses partiendo el día 1 de

diciembre del 2010, al 31 de abril de 2011.

4. Delimitación Técnica

El funcionamiento de este prototipo, desde el punto de vista técnico,

permitirá: (1) que solo funcionará para pequeñas fugas de gas como orrines

y fisuras en mangueras o algún otro componente del sistema, (2) el prototipo

fue diseñado para monitorear constantemente la tubería de alta presión y la

tubería de bajo presión, el punto entre el tanque de gas refrigerante y la

válvula de expansión, (3) se utilizó el gas refrigerante de tipo freón R134-A

para el surtido de gas auxiliar, (4) se consideró en su diseño y desarrollo,

piezas por separado, es decir, no se implementará en un vehículo como tal,

en su lugar se creó un prototipo recreando el funcionamiento básico de los

aires acondicionados automotriz, para poder hacer los experimentos y las

pruebas necesarias de la investigación, (5) el prototipo tiene un tiempo de

funcionamiento estimado dependiendo de la cantidad de gas que se pierda

por la fuga, la carga se realizará de una bombona de gas refrigerante freón

R134-A de 1 Kg, la cual suministrará al sistema el gas faltante para su

funcionamiento óptimo, (6) la carga máxima que se realizara en el sistema es

de 35 PSI.

Limitaciones de la investigación

Los obstáculos que se confrontaron durante el proceso de desarrollo del

prototipo, se relacionaron con la dificultad para adquirir en el país los

siguientes componentes electrónicos; memoria, PIC; motivado a los

inconvenientes que experimentaron las distribuidoras de dichos

componentes por las restricciones establecidas por el estado para la

importación de los mismos. Esta situación se superó, utilizando las bondades

del comercio electrónico a través del cual se logró adquirir los componentes

requeridos para el desarrollo.

Una de las principales limitaciones que presenta este proyecto es que

solo funciona en pequeñas fugas, ya que con grandes fugas el sistema no

podrá llegar al nivel de presión indicado, debido a que se está perdiendo el

gas suministrado.

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

Gómez M. Marcelo (2006) define de una manera clara y sencilla lo que es

el marco teórico de la siguiente forma:

“Siempre es importante ver el pasado para construir el presente y mirar hacia el futuro. Si la ciencia es un cuerpo de conocimientos sistemático y estructurado, resulta conveniente localizar, obtener y consultar estudios antecedentes, libros, revistas científicas, paginas de interne y toda aquella fuente que se relacione directamente con nuestro problema o tema de investigación”. (p.49)

El marco teórico, que orientó el desarrollo de esta investigación, se

describe a continuación:

Antecedentes de la Investigación

Golindano Hamana, Indira (2001), realizó un trabajo de grado titulado:

“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MONITOREO Y

CONTROL PARA UNIDADES MANEJADORAS DE AIRE

ACONDICIONADO (UMA), CON INTERFAZ GRÁFICA”. Este trabajo de

grado fue presentado en la Universidad Nueva Esparta, para optar al título de

Ingeniero Electrónico.

El proyecto controla y supervisa unidades manejadoras de aire

acondicionado (UMA) en aplicaciones industriales y comerciales. Este

desarrollo estará conectado a una computadora (PC) vía RS-232, mediante

el cual un operador supervisará el estado del sistema y podrá tomar

decisiones sobre el funcionamiento del mismo.

Este sistema realiza mediciones de temperatura ambiental, la cual es

monitoreada por un sistema basado en un Microcontrolador conectado a su

vez a un PC, vía RS-232 donde se encuentra localizada una interfaz con el

usuario (gráfica).

El control de la temperatura se realiza por medio de electroválvulas en

sustitución de las válvulas manuales, las cuales tienen como objetivo regular

el flujo de agua helada (medio de enfriamiento).

El sistema posee dispositivos de supervisión del funcionamiento de las

válvulas, ventilador de las unidades manejadoras de aire acondicionado

(UMA) y la detección de fallas en el sistema de alimentación.

Este estudio fue tomado como antecedente, ya que en el mismo se utilizó

un Microcontrolador PIC, que permite la monitorización de las variables de

objeto de medición y debe tomar las decisiones con respecto a la señal que

se está recibiendo.

Capote Emilio y Zapata Maximiliano (2006), efectuaron un trabajo de

grado titulado “SISTEMA DE MONITOREO PARA MOTORES NAVALES”.

El mismo fue presentado en la Universidad Nacional de Mar de Plata,

ubicada en Argentina, para optar al título de Ingenieros Electrónicos.

En este proyecto se presenta un sistema de monitoreo para motores

navales. Su objeto será actualizar el sistema de supervisión de motores que

posee un buque de la Armada Argentina. Este sistema censa presión,

temperatura y r.p.m. de los motores diesel que forman parte de los sistemas

de propulsión e iluminación-fuerza del buque. El usuario puede visualizar la

magnitud y la condición de las variables citadas en un display, y además

recibir un aviso en caso de fallas. Las funciones del equipo se controlan por

medio de microcontroladores, lo que permite una gran flexibilidad de diseño y

la posibilidad de cambios de configuración sin alterar el hardware.

Como resultado se obtuvo un equipo confiable que concentra la

información en un display remoto sin necesidad de ser verificada localmente

por el usuario.

El estudio antes identificado, representa un antecedente importante en

esta investigación; ya que los autores proponen un sistema de monitoreo de

múltiples variables para motores navales, estas variables son la

temperatura, r.p.m., presión, estos datos son transmitidos a un

Microcontrolador que se encarga de procesar los datos y enviarlos a unos

display, para que el encargado de la supervisión pueda ver los valores

actuales de las variables físicas, que se están midiendo en tiempo real. Del

mismo modo la investigación que se está llevando a cabo tiene como base el

monitoreo de una variable que es la presión. Se extrajo el cómo trabajar los

sensores de presión, presostatos y la mejor manera de comprender los datos

que se reciban desde los sensores para indicar el estado constante de la

presión en tiempo real.

Monte Martin y Sturla Martin (2009), presentaron un trabajo de grado

titulado “SISTEMA DE SENSADO DE MULTIPLES VARIABLES PARA EL

MOTOR DE LOCOMOTORA”. El mismo fue presentado en la Universidad

Nacional de Mar de Plata, ubicada en Argentina, para optar al título de

Ingenieros Electrónicos.

Mediante este Proyecto se ofrece una solución práctica al problema que

conlleva el registro de variables en procesos de gran complejidad. El objetivo

de este trabajo es implementar un sistema de sensado que permita

monitorear, mediante un display o una PC, los valores actuales de una cierta

cantidad de variables a elección del operador. Además permite almacenar

los datos adquiridos, en una memoria SD (Secure Digital), para un análisis

de la evolución de dichas variables en una PC, a través de un programa con

un entorno gráfico amigable. El sistema desarrollado consta de dos unidades

independientes: Placa Principal y Data Logger, que permiten la adquisición

de señales desde varios canales y el almacenamiento con reloj de tiempo

real, respectivamente. Además, se provee el software de interfase gráfica

con el usuario, con las opciones de monitoreo en tiempo real o su posterior

análisis.

La investigación antes referenciada, fue tomada como antecedente, ya

que los autores proponen un sistema de monitoreo de distintas variables y su

censado en tiempo real. Aspecto, que fue considerado en el diseño del

prototipo desarrollado en esta investigación, específicamente el uso de los

sensores indicados para cada variable y su compresión de funcionamiento.

Colombo Martin y Pereyra Claudio (2009) realizaron un trabajo de grado

titulado “SISTEMA INTELIGENTE DE MEDICIÓN Y CONTROL PARA

CARGAS DE ASCENSORES”. El mismo fue presentado en la Universidad

Nacional de Mar de Plata, ubicada en Argentina, para optar al título de

Ingenieros Electrónicos.

Se presenta un medidor y controlador de carga para ascensores que

permite aumentar el nivel de seguridad en los mismos. Permite medir y

controlar la cantidad máxima de carga que es capaz de soportar un

ascensor, disminuyendo el desgaste de sus frenos, reduciendo exigencias

sobre sus materiales constitutivos, evitando posibles descalibraciones, etc.

La medición de carga es realizada por medio de sensores denominados

celdas strain gauge, que convierten las microdeformaciones que presenta el

bastidor del ascensor (viga de hierro que soporta la estructura del ascensor)

en tensiones eléctricas. Las mismas son amplificadas y filtradas,

posteriormente convertidas a formato digital para ser interpretadas por un

Microcontrolador de alta gama PIC18f4550, que permite monitorear

continuamente el peso que registran las celdas y en función de éste realizar

las acciones necesarias para evitar que el ascensor arranque en caso de

superarse el limite preestablecido e informar al usuario.

El sistema desarrollado presenta las siguientes ventajas con respecto a

los existentes: (1) modo de programación o configuración sumamente

sencillo mediante un software de PC muy intuitivo, (2) menú de

programación manual sencillo (mediante 3 teclas), (3) totalmente

personalizable. Permite modificar todos los niveles de alarma y todos los

mensajes de audio, (4) posibilidad de instalación sin necesidad de

configuración inicial. Se instala, se enciende, se presiona un botón y

comienza a funcionar, (5) posibilidad de reproducción de publicidad durante

el viaje, y (6) incluye software de PC para grabación de mensajes

personalizados y mensajes de publicidad.

El equipo cumple además con las disposiciones exigidas por la Ley,

consistentes en la incorporación de indicadores de cabina que ante la

detención por exceso de carga nominal, den aviso en forma visual y auditiva,

etc.

Este estudio fue tomado como antecedente; por cuanto los

investigadores proponen un sistema de control de carga para ascensores,

que permita el control del peso indicado que pueda soportar el mismo para

evitar el desgaste de sus frenos y evitar el encendido de una alarma si el

peso sobrepasa, esta investigación aporta la comprensión de la señal de los

sensores, la manera correcta de usar los actuadores y componentes usados

para el control de elementos de potencia, así como también el uso de

Microcontrolador, el cual debe tomar decisiones con respecto a las señales

que esté recibiendo y cambiar sus respuestas constantemente dependiendo

del valor del estado físico de la variable lo que se conoce como un sistema

de control a lazo cerrado.

Bases Teóricas.

Sistema de Monitoreo.

Un sistema de monitoreo según Otto Valles (2010) “es el ejercicio

destinado a identificar de manera sistemática la calidad del desempeño de

un sistema, subsistema o proceso a efecto de introducir los ajustes o

cambios pertinentes y oportunos para el logro de sus resultados y efectos en

el entorno”.

Permitiendo así analizar el avance y proponer acciones a tomar para

lograr los objetivos trazados, e identificar los éxitos o fracasos reales o

potenciales lo antes posible y hacer ajustes oportunos a la ejecución.

Sistema Prototipo.

Montemayor María (2000) plantea que: “Un prototipo es una visión

preliminar del modelo futuro, es un modelo operable, fácilmente ampliable y

modificable, que tiene todas las características propuestas, pero realmente

es un modelo básico que tiene que ser mejorado”.

En otras palabras, el prototipo es la primera versión, o iteración de un

sistema. Debido a la originalidad del modelo, los usuarios evalúan el diseño y

la información que genera el sistema con la finalidad de realizar los ajustes

necesarios.

Básicamente, los prototipos permiten la evaluación de sustituciones

extraordinarias en donde los diseñadores no tienen información ni

experiencia, o también donde existen situaciones de riesgo y costos

elevados. El prototipo es, un modelo piloto o de prueba diseñado para ser

modificado con facilidad. La información obtenida mediante su uso se aplica

en un nuevo diseño que se emplea, otra vez, como prototipo y que revela

más información valiosa sobre el diseño.

Este autor, afirma que los pasos a seguir para el desarrollo de un

prototipo son los siguientes: (1) la identificación de los requerimientos o

necesidades del usuario de una manera precisa, para poder definir las

funciones que ejecutará el prototipo, (2) desarrollar un prototipo funcional, (3)

utilizar el prototipo anotando las necesidades de cambios y mejoras. Esto

expande la lista de los requerimientos de sistemas conocidos, (4) revisar el

prototipo con base en la información obtenida a través de la experiencia del

usuario, y (5) repetir los pasos anteriores las veces que sean necesarias,

hasta obtener un sistema satisfactorio.

Así mismo, plantea que las ventajas principales de la elaboración de

prototipos son: (1) ser fácilmente modificable, (2) Evitar sorpresas

desagradables al destacar los requerimientos incompletos o inconsistentes y

la falta de funcionalidad, y (3) Reducir los costos de rediseño si los

problemas se detectan pronto y cuando son fáciles de localizar. Sin embargo

también se debe tener en cuenta los riesgos que se pueden presentar, los

cuales son: (1) llevar a un número de cambios excesivo, (2) hacer pensar a

los usuarios que el producto final está prácticamente terminado, (3) ignorar

importantes características del modelo durante el desarrollo del prototipo, o

alargarse el proceso de desarrollo en exceso si no se han establecido

criterios para la terminación pertinente.

Un prototipo en electrónica significa la construcción de un circuito real

para verificar que un diseño teórico realmente funciona y proveer una

plataforma física para depuración. El prototipo con frecuencia se construye

usando técnicas como la placa de pruebas que crean un circuito

electrónicamente correcto; pero que no será físicamente idéntico a un

producto final.

Sistemas de Control.

Gamiz J. A. (2000) define que un sistema de control “Es un conjunto de

elementos ensamblados con la finalidad de mantener, en torno al valor

deseado, la magnitud de una cierta variable física de interés”. (p.13).

Partiendo de lo señalado por este autor se puede decir que un sistema de

control es una serie de elementos enlazados de manera que se pueda

regular el sistema. Su funcionamiento dependerá de las características e

interacciones que posean sus elementos.

Están formados por un conjunto de dispositivos de diversas naturalezas,

como mecánicos, electrónicos, eléctricos, mecánicos y/o hidráulicos, tiene

como finalidad el controlar el funcionamiento de una maquina o de un

proceso.

Un sistema de control ideal debe ser capaz de ser capaz de conseguir su

objetivo cumpliendo los siguientes requisitos:

Garantizar la estabilidad.

Ser tan eficiente como sea posible.

Ser fácilmente implementado y cómodo en operar en tiempo real.

Elementos de un sistema de control.

Aracil R, García N, Ñeco R., Reinoso O. (2003) dicen que una variable a

controlar es “generalmente se conoce como señal de salida. Constituye la

señal que deseamos que adquiera unos valores determinados…” (p.5).

Lo que indica que una variable a controlar es la parte cambiante del

sistema, el elemento que se desea controlar.

El sistema constituye el conjunto de elementos que realizan una

determinada función.

El sensor es el elemento que permite captar el valor de la variable

a controlar en determinados intervalos de tiempo.

La señal de referencia es aquella que consigna el valor que se

desea obtener en la señal de salida.

El actuador es el elemento que actúa sobre el sistema modificando

la señal de salida.

El controlador es el elemento que comanda al actuador en función

al objetivo de control.

Tipos de sistemas de control

Sistemas De Control A Lazo Abierto.

Es aquel donde la variable no influye en la acción de control. De este

modo el controlador no tiene en cuenta el valor de la señal de salida, ni se

compara esta señal de referencia para decidir la actuación en todo instante

del sistema. A continuación se ilustra este proceso:

Figura N° 1: Sistema de control a Lazo abierto

Fuente: Aracil R, García N, Ñeco R. y Reinoso O (2003), (p.5).

En la figura N° 1 se ilustra un sistema de control a lazo abierto, poniendo

como ejemplo para entender mejor un proceso que se hace diariamente

como lo es meter la ropa a la secadora eléctrica, en la cual el sistema de

control va modificando el tiempo, la temperatura, entre otros, en la función de

indicación del usuario constituye el objetivo de control, de esta forma el

usuario decide en qué modo desea realizar el secado de su ropa, esta sería

la señal de referencia, el controlador actuaría sobre los diferentes

mecanismos de sistema que en este caso sería la secadora, de manera que

realiza una serie de actuaciones sin tener en cuenta la señal de salida.

Un sistema de control a lazo abierto es aquel donde la salida no afecta a

la acción de control. En este tipo de sistemas no se mide la salida ni se

realimenta para compararla con la entrada, es bastante sencillo de hacer, de

fácil concepto, su precisión depende de la calibración previa al sistema y

puede ser afectado por perturbaciones.

Sistemas de control a lazo cerrado.

Aracil R, García N, Ñeco R., Reinoso O, (2003) señalan que los sistemas

de control en bucle cerrado:

Existe una realimentación de la señal de salida o variable a controlar. En este caso se compara la variable a controlar con la señal de referencia de forma que la función de esta diferencia entre una y otra, el controlador modifica la acción de control sobre los actuadores del sistema (p.6.).

Un sistema de control a lazo cerrado partiendo de la apreciación del autor

se dice que son aquellos sistemas en donde el control está en función a la

señal de salida, utilizan una retroalimentación desde el resultado final para

así poder ajustar la acción de control en consecuencia.

Estos sistemas son bastante complejos, poseen amplia cantidad de

parámetros, son bastante estables al presentarse perturbaciones, la salida

se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.

Figura N° 2: Sistema de control a lazo cerrado

Fuente: Regulación Automática (2009) online.

En la figura N° 2 se puede evidenciar un sistema de control a lazo

cerrado. Donde se tiene el elemento de comparación, el cual es el encargado

de comparar el valor de referencia de la variable por controlar con el valor

medido de lo que se obtiene a la salida y esta produce una señal de error la

cual es la indicación de la diferencia del valor obtenido a la salida y el valor

requerido. Otro elemento de este sistema es el elemento de control, que es

el que decide que acción tomar cuando se recibe una señal de error.

El elemento de corrección es aquel que se utiliza para producir un cambio

en el proceso al eliminar el error. El elemento de proceso es el sistema

donde se va a controlar la variable. El elemento de medición es el que

produce una señal relacionada a la condición de la variable controlada, y

proporciona la retroalimentación para que se pueda determinar si hay error o

no.

Transductores.

Escalona Iván (2006) señala lo siguiente: “Un transductor es un

dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo, fuerza,

presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro”.

Tipos de transductores.

Escalona Iván (2006) afirma que los transductores analógicos

proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente

eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física

que se mide. Mientras que los transductores digitales producen una señal de

salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o

formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.

Otra clasificación de los traductores es la siguiente:

Transductor electroacústico es el que convierte ondas sonoras en

energía eléctrica o viceversa.

Transductor electromecánico como su nombre lo indica transforma la

energía eléctrica en energía mecánica o viceversa.

Transductor electromagnético cambia de electricidad a energía

magnética.

Transductores fotovoltaicos convierte un cambio de iluminación

incidente sobre una unión semiconductora en un cambio de tensión

generada.

Transductores piezoeléctricos transforman un cambio de magnitud a

medir en un cambio de carga electroestática o lo que es igual la tensión

generada por algunos materiales.

Transductores fotoeléctricos convierte la radiación de luz de algunos

metales en corriente eléctrica.

Sensor.

Molina José (2005) indica que un sensor es un dispositivo diseñado para

recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra

magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y

manipular.

En otras palabras un sensor es un dispositivo que cuenta con la

capacidad de detectar magnitudes y transformarlas en variables eléctricas.

Características de los sensores.

Debe tener la mayor exactitud posible, es decir que o de errores en la

medición de la variables.

No deben existir variaciones en las mediciones.

Debe poseer un amplio rango de funcionamiento, debe ser exacto y

preciso en todo el rango.

Debe ser fácil de calibrar.

Su funcionamiento no debe estar sujeto a fallos frecuentes.

Algunos tipos de sensores.

- Los sensores inductivos detectan materiales ferrosos.

Escalona Iván (2006) afirma que un sensor capacitivo es adecuado para

el caso de querer detectar un objeto no metálico.

- Los sensores capacitivos existen muchas aplicaciones que requieren el

sensar a distancia materiales no metálicos y, para ello se emplea este tipo de

sensor que usa el efecto capacitivo a tierra de los objetos a sensar. Escalona

Iván (2006)

- Los sensores de contacto, Escalona Iván (2006) afirma que “nos indican

simplemente si ha habido contacto o no con algún objeto, sin considerar la

magnitud de la fuerza de contacto”.

Son simples interruptores que dependiendo de la presencia o no de algún

objeto, se activan a desactivan.

-Los sensores de fuerza. Escalona Iván (2006) indica que “determinan,

además de si ha habido contacto con un objeto como los anteriores, la

magnitud de la fuerza con la que se ha producido dicho contacto“.

- Los sensores de posición miden o detectan la posición de un objeto.

- Los sensores de nivel censan la posición de un flotador o de un

interruptor.

- Los sensores de temperatura puede usarse para compensar un

dispositivo de medida sensible a la temperatura ambiente o de lo que se

desee medir.

Los sensores de presión se clasifican en tres grupos:

- Los que se basan en la medición de la altura de una columna de líquido.

El más común es el tubo en forma de U.

- Los que miden la distorsión de una cámara elástica. Su funcionamiento

se basa en la utilización de la deformación o el momento de flexión de

elementos elásticos sensibles que perciben la presión de un medio y la

transforman en desplazamiento o esfuerzo.

- Sensores de tipo eléctrico, se basa en la aparición de cargas

electroestáticas cuando se deforman los cristales en una dirección

determinada (Manómetro piezoeléctrico), así como también en el cambio de

la resistencia eléctrica de los conductores bajo la acción de la presión

(Manómetro de resistencia) y las Variaciones en la inductancia y capacitancia

de conductores, de uso muy limitado debido a su baja sensibilidad.

Historia del Aire Acondicionado.

En la antigüedad, en Egipto ya se utilizaban sistemas y métodos para

reducir la temperatura. Este método era utilizado en el palacio del faraón,

donde sus paredes estaban formadas por grandes bloques de piedra, con un

peso muy elevado, se dice que superaba las mil toneladas.

El clima en el desierto es extremo en horas de la noche la temperatura

disminuyen a niveles muy bajos, esto obligaba a 3000 esclavos a desarmar

las paredes y llevar las piedras hasta el desierto de Sahara, para que las

piedras se enfriaran.

Antes del amanecer los esclavos llevaban las piedras de regreso al

palacio y volvían a colocarlas en su lugar. Se decía que el faraón disfrutaba

de unos 26° C., mientras a las afueras del palacio la temperatura subía casi

al doble.

González Conti (2003) dice que “En 1842, Lord Kelvin inventó el principio

del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable

y sano, el científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la

absorción del calor a través de un gas refrigerante”.

Willis Haviland Carrier de nacionalidad Norteamericana, fue el encargado

de fundar las bases de la refrigeración moderna, desarrollo el concepto de

climatización de verano, gracias a que se le presentaron una cantidad de

dificultades en cuanto a la excesiva humidificación del aire enfriado. Esto fue

en el año de 1902.

González Conti (2003) señala que: En 1921, Willis Haviland Carrier

patentó la máquina de refrigeración centrífuga. También conocida como

enfriadora centrífuga o refrigerante centrifugado, fue el primer método para

acondicionar el aire en grandes espacios.

Es en 1921 cuando Willis Haviland Carrier patenta la Máquina de

Refrigeración Centrífuga, también conocida como enfriadora centrífuga o

refrigerante centrifugado, fue el primer método para acondicionar el aire en

grandes espacios.

Aire Acondicionado.

El aire acondicionado es el encargado del proceso más complejo que es

considerado el acondicionamiento del aire Mendoza Adán (2000) lo define

como el proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando, además, su

contenido de humedad. En condiciones ideales logra todo esto de manera

simultánea.

Principios de funcionamiento del aire acondicionado.

El funcionamiento del aire acondicionado a tres leyes naturales según lo

que dice el artículo Web publicado por Mecánica Virtual (2010):

1ª Ley: el calor se mueve siempre desde el objeto más caliente hacia

el objeto más frío. El calor es una forma de energía; la temperatura

es una medida de su intensidad.

2ª Ley: Para convertir en vapor es necesario calor. Si por ejemplo, el

agua hierve sobre un quemador, absorbe una gran cantidad de calor

sin que varíe su temperatura al evaporarse. Si, por el contrario, se

extrae calor del vapor, entonces el vapor se condensa y se convierte

en líquido. La temperatura a la cual el agua hierve, o el vapor de

agua se condensa, depende de la presión. Al aumentar la presión

aumenta la temperatura de ebullición. sobre un quemador, absorbe

una gran cantidad de calor sin que varíe su temperatura al

evaporarse.

3ª Ley: Al comprimir un gas, aumenta la temperatura y la presión.

Partiendo de las leyes mencionadas anteriormente se dice que el ciclo

fundamental de refrigeración es de la siguiente manera:

El agente frigorífico liquido absorbe calor del medio ambiente al

evaporarse (1ª y 2ª Ley).

El vapor caliente es comprimido y alcanza una temperatura

superior a la del aire del medio ambiente (3ª Ley).

El aire del medio ambiente (que ya esta frío) absorbe calor y

condensa el vapor convirtiéndolo en liquido (1ª y 3ª leyes).

El líquido fluye hacia el punto de partida del ciclo y se vuelve a

utilizar.

Aire acondicionado de vehículos.

Haciendo un poco de historia se puede decir que los primeros

automóviles existentes no eran cómodos, tenían cauchos muy pequeños e

interiores alfombrados que proporcionaban un viaje un tanto incomodo. En

verano los pasajeros poseían como aire acondicionado la brisa que soplaba

al viajar a una velocidad sumamente baja, mientras que en invierno la gente

se abrigaba. En esa época no había nada más caliente que el interior de un

vehículo, así que sus creadores intentaron hacer algunas modificaciones

para evitar el calor, una de ellas fue el crear aberturas en el piso del mismo,

pero trajo como consecuencia exceso de polvo y sucio que aire

acondicionado.

En la figura N° 3 se puede apreciar la incomodidad de un usuario estando

dentro del vehículo sin aire acondicionado, ya que en un día caluroso el

interior del mismo no resulta muy confortable.

Figura N° 3: Un día caloroso en el interior de un vehículo sin aire acondicionado.

Fuente: Rendle Steve (2005) (p.55).

Willian Whiteley en 1884 tuvo la 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 cual

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. Luego vino Cadillac, que lanzó al mercado 300 autos con aire

acondicionado en 1941. Estos primeros sistemas de aire acondicionado

poseían una gran desventaja, la cual era que no existía un embrague en el

compresor, por lo que éste siempre estaba encendido, mientras en 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. Después de

la Segunda Guerra Mundial que Cadillac promocionó una nueva modalidad

que eran controles para el aire acondicionado. Estos controles estaban

situados en el asiento trasero, cosa que era bastante peligrosa, ya que el

conductor tenía que estirarse hasta la parte de atrás del vehículo para poder

apagar su aire acondicionado, y con todo y este control era mejor opción

alzar el capó y quitar la correa del compresor. 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 hacía estados más calurosos. Luego las personas que compraban

autos deseaban que éstos estuviesen equipados con todas las opciones

disponibles. 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

funcionaban bien.

Hoy día, la mayoría de los automóviles y camiones cuentan con aire

acondicionado.

Según Mayz A. Edgar (1999) “El sistema de aire acondicionado en un

automóvil combina un enfriador y un calentador para ajustar la temperatura y

la humedad del aire interior del vehículo y mantenerlo cómodo todo el

tiempo”.

Funcionamiento del aire acondicionado.

La mayoría de los sistemas de aire acondicionado automotriz se

componen de cuatro partes básicas: un compresor que utiliza la potencia

del motor del vehículo; una válvula de expansión, la cual es una restricción

hacia donde bombea el compresor; y dos intercambiadores de calor, que son

el evaporador y el condensador. Además, se requiere del refrigerante que

fluye a través del sistema y está en constante cambio de estado cuando se

inicia el ciclo.

El compresor utiliza la potencia del motor para comprimir y circular el gas

refrigerante a través del sistema. El refrigerante pasa a través del

condensador en su camino de la salida del compresor hacia la válvula de

expansión. El condensador se encuentra fuera del compartimiento de

pasajeros, comúnmente enfrente del radiador del vehículo. El refrigerante

pasa de la válvula de expansión al evaporador y, después de pasar por la

tubería del evaporador, es regresado al compresor. El evaporador está

localizado dentro del compartimiento de pasajeros del vehículo.

Cuando el compresor entra en funcionamiento, succiona refrigerante de

la tubería del evaporador y lo lleva hacia la tubería del condensador

disminuyendo la presión del evaporador e aumentando la del condensador.

En el momento que las condiciones de presión son las necesarias para

mantener el sistema estable, la válvula de expansión se abrirá y permitirá 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. Luego el gas refrigerante regresa al

compresor y se inicia el proceso otra vez, se dice que este sistema es de tipo

cíclico.

La presión dentro del 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 mezclarse 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.

Componentes de los sistemas de aire acondicionado.

En la figura N° 4, se pueden apreciar todos los componentes que integran

un sistema de aire acondicionado.

Donde el compresor está incorporado al motor del vehículo, el

condensador, el mismo está instalado delante del radiador, el evaporador,

este es colocado delante del cuerpo de calefacción, el acumulador, se

encuentra en la tubería de aspiración, la válvula de expansión, ella está

instalada en el líquido, delante del evaporador entre otros componentes,

como lo son las tuberías, órganos de regulación.

Figura N° 4: Componentes del aire acondicionado

Fuente: Mecánica Virtual (2010)

Compresor.

Valeo Distribución (1999) dice que el compresor:

Es la máquina que transforma la energía mecánica suministrada por

el motor del vehículo, de forma que aspira el fluido refrigerante,

procedente del evaporador y bajo la forma de vapor a baja presión y

temperatura, para después impulsarlo hacia el condensador, en

forma de alta presión y temperatura.

Posee las funciones de bombear el refrigerante por el sistema y de

aumentar su presión y temperatura.

Se encuentra fijado directamente sobre el bloque del motor y es

accionado por la correa que mueve la bomba de líquido de refrigeración y el

alternador.

Tipos de Compresor.

Los compresores utilizados para la climatización de vehículos se conocen

como volumétricos y estos se clasifican en:

1. Alternativos.

Posee un comportamiento que es subdivido en 4 etapas, aspiración,

compresión, impulsión y expansión.

En la primera fase la válvula de aspiración se encuentra abierta, para que

así el fluido frigorífico gaseoso pueda entrar de una manera constante al

compresor.

En la segunda fase la válvula de aspiración y descarga se encuentran

cerradas y el gas se comprime desde la presión de aspiración hasta la de

impulsión.

En la tercera fase, la presión de impulsión corresponde con la presión

medida en el condensador. Cuando se alcance este valor, la válvula de

descarga se abre y se produce la expulsión del gas a presión constante.

En la cuarta y última fase se expanden el gas hasta que alcanza la

presión de aspiración.

Los compresores alternativos se dividen en:

1.1. Compresor alternativo de pistones con sistema biela

manivela.

Está compuesta por un cilindro con un pistón interior, su respectiva biela,

manivela y las toberas de aspiración y descarga. Como se puede apreciar en

la figura N° 5.

Figura N° 5: Compresor alternativo de pistones con sistema biela anivela.

Fuente: Valeo Distribución (1999). online

1.2. Compresor alternativo de pistones tipo revolver.

Su funcionamiento consiste en transformar un movimiento rotativo del eje

en un movimiento alternativo de pistones por medio de un plato oscilante

inclinado.

2. Rotativos.

Su funcionamiento se basa en la disminución progresiva del espacio

ocupado entre las paletas y la rotación de un rotor.

2.1. Pseudo Rotativos.

Son usados normalmente en vehículos de propulsión eléctrica y en

instalaciones industriales. Se basa en rotar una espiral móvil respecto a otra

fija.

Condensador.

Es donde ocurre la disipación de calor. Cumple la misma función que el

radiador, se encuentra localizado delante del radiador, en algunos casos

debido a un diseño aerodinámico de la carrocería del vehículo, se coloca en

otro lugar. Debe tener un buen flujo de aire siempre que esté en

funcionamiento.

Dentro del condensador el gas refrigerante que viene del compresor se

encuentra caliente, es enfriado, durante este proceso de enfriamiento, el gas

se condensa para convertirse en liquido a alta presión.

Tipos de condensador.

1. Condensador de tipo serpentín.

Está constituido por un tubo plano, que posee ovoide divida en 3 o 4

partes, para crear el mismo número de canales paralelos. Tiene aletas

intercaladas en forma de acordeón. Como se puede observar en la figura N°

6.

Figura N° 6: Condensador de tipo serpentín.

Fuente: Valeo Distribución (1999) online

2. Condensador de tipo tubo/aletas.

Está conformado por tubos cilíndricos en forma de aletas, expandidas

mecánicamente para asegurara buen contacto térmico con estás.

3. Condensador de flujo paralelo.

Está constituido por tubos planos, tiene tubos más finos y numerosos que

el caso del serpentín, tiene forma de acordeón.

Evaporador.

Absorbe el calor y el exceso de humedad localizado dentro del vehículo.

Tipos de evaporador.

1. Evapores de tipo serpentín.

Está conformado por un tubo plano que contiene múltiples canales

internos para que circule mejor el fluido, este tubo tiene forma de serpentín, y

tiene forma de acordeón. Esta tecnología es muy utilizada por los

constructores japoneses.

2. Evaporadores de tubos y aletas.

Están constituidos por tubos cilíndricos en forma de horquilla, insertados

paralelamente entre unas aletas, y expandidos mecánicamente para

favorecer los intercambios térmicos entre los tubos y las aletas. Los tubos se

unen entre ellos en cada extremo mediante unos codos, de manera que se

subdivide el intercambiador en varias secciones paralelas, de longitud e

intercambio térmico idénticos. Está tecnología es sumamente utilizada por

constructores europeos.

3. Evaporador de placas.

Está constituido por placas colocadas una sobre otra, entre estos tubos se

intercalan aletas, tomando así la forma de un acordeón. Esta tecnología es

altamente utilizada en los constructores americanos. En la figura N° 7 se

puede apreciar este evaporador.

Figura N° 7: Evaporador de placas.

Fuente: Valeo Distribución (1999). Online.

Válvula de expansión.

Es la que asegura el suministro regular de refrigerante al evaporador

manteniendo una temperatura específica al salir del mismo.

Tipos de Válvulas de expansión.

1. Válvulas de expansión Manual.

Es regulada por un tornillo.

2. Válvulas de expansión termostáticas.

Se utilizan como reguladores de máquinas de compresión de vapor para

aplicaciones de refrigeración o congelación.

3. Válvulas de expansión Electrónica o eléctrica.

Trabaja con control eléctrico. Permiten el funcionamiento ideal del

evaporador, manteniéndolo lleno de gas refrigerante y permite que solo

salga del mismo gas sobrecalentado para no dañar el compresor.

Filtro deshidratante

Valeo Distribución (1999) sostiene que el filtro deshidratante “es un

depósito de fluido frigorífico en estado líquido. Contiene un desecante, que

sirve para retener el agua susceptible de circular en el circuito de

climatización, y unos filtros para retener las impurezas”.

También señala que el acumulador “es un depósito de fluido frigorífico en

estado gaseoso. Contiene igualmente un desecante y unos filtros que

aseguran las mismas funciones que en el filtro deshidratante”. Valeo

Distribución (1999).

Este filtro tiene la función de deshidratar el circuito reteniendo la humedad

del fluido por medio de un desecante, también constituye una reserva de

líquido y filtra las impurezas.

Agente frigorífico o gas refrigerante.

La Dirección de Transporte de la Comisión Nacional para el Ahorro de

Energía Mexicana (2008) señala que anteriormente los sistemas de aire

acondicionado automotores: utilizaban como fluido de trabajo un refrigerante

denominado clorofluorocarbono-12 (CFC–12 o como es conocido

comercialmente, Freón); pero estudios han determinado que el CFC–12 daña

la capa de ozono, por lo que se dejó de fabricar en 1995.

La capa de ozono es muy importante para todos los habitantes del

planeta Tierra, ya que impide el paso de los rayos ultravioleta provenientes

del Sol, éstos son bastante dañinos pueden provocar cáncer de piel,

cataratas y dañar el sistema inmunológico del individuo. En los últimos años

se ha descubierto que la capa de ozono se está haciendo mucho más

delgada.

La Dirección de Transporte de la Comisión Nacional para el Ahorro de

Energía Mexicana (2008) indica que:

Para sustituir al CFC–12 se utiliza el R–134a, el cual es el único refrigerante alternativo que ha sido probado y recomendado por los fabricantes de automóviles, y además aceptado por la EPA (Agencia estadounidense para la protección ambiental, por sus siglas en inglés); por lo que es utilizado en todos los automóviles fabricados a partir de 1995.

Obsérvese en la Tabla N°1 algunos datos técnicos del gas

refrigerante R-134A.

Tabla N° 1: Datos Técnicos del Gas Refrigerante R-134A,

Fuente: Gas-Servei, S.A. (2000)

Presión de Gas.

La presión de un gas, según Vaquero (2008):

Se origina por el choque de sus moléculas con las paredes del recipiente que lo contiene. Cuanto más moléculas choquen mayor será la presión y cuanto más rápido se muevan (que es lo mismo que estar a mayor temperatura), mayor será la presión.

Con respecto a las unidades para medir la presión, la Junta de Andalucía

(2011), plantea que desde el punto de vista de la física, la presión,

representa la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que

se aplica:

P = F/S

Fórmula N° 1: cálculo de la presión, Junta de Andalucía (2011)

En esta fórmula, destaca la junta antes referenciada, que “Dado que en el

Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de superficie

es el metro cuadrado (m2), la unidad resultante para la presión es el newton

por metro cuadrado (N/m2) que recibe el nombre de pascal (Pa)” (Junta de

Andalucía, 2011). En este sentido, relación de:

1 Pa = 1 N/m2 = 1,450 X 10-4 PSI = 10 -5 bar

En la tabla N° 2 se puede apreciar la presión de vapor del gas R-134A

dependiendo de su temperatura en °C tendrá una presión en bar.

Tabla N° 2: Presión de Vapor del gas R-134A

Fuente: Salvador Escoda S.A. (2001)

Aceite para el agente frigorífico.

Según el artículo publicado en la Web por Mecánica Virtual (2010), el

aceite para el agente frigorífico posee la función de: “Lubricación de las

juntas, las piezas intermedias de las juntas y las piezas móviles del

compresor”.

El aceite para el agente frigorífico utilizado para los aires

acondicionados está altamente deshidratado y refinado, al objeto que sea

compatible con el agente frigorífico.

Este debe ser vertido directamente al agente frigorífico por el lado donde

aspira el compresor. El agente frigorífico lo llevará consigo

Humedad en un aire acondicionado.

Según Mecánica Virtual (2010): “La humedad en los acondicionadores de

aire origina en su totalidad más problemas y verías que todas las demás

causas juntas”.

Existen dos tipos de humedad que son la humedad visible, la cual es

aquella que se puede apreciar a simple vista, como por ejemplo,

empañamiento, pequeñas gotas, evaporación, entre otras, y la humedad

invisible al vapor de agua que no puede verse, esta última es la que ocasiona

la mayor cantidad de problemas en los aires acondicionados.

Una de las consecuencias de la humedad es el fenómeno llamado

congelación de minúsculas partículas de agua. La humedad se introduce en

el agente frigorífico, es arrastrado en forma de niebla y como pequeños

cristales de hielo en la válvula de expansión.

La refrigeración puede dejar de funcionar de manera total o parcial,

gracias a los cristales de hielo que pueden entorpecer e incluso impedir el

paso del agente frigorífico. La válvula de expansión tiende a calentarse

cuando es escaso el flujo del agente frigorífico, los cristales de hielo se

funden y pasan por la válvula. Este ciclo se repite hasta que la humedad

regresa a la válvula y se vuelven a formar los cristales de hielo, trayendo

como consecuencia que la refrigeración sea irregular. Dependiendo de la

cantidad de humedad y de cristales de hielo que se hayan formado se

producirá o no, el efecto de bloqueo en el sistema.

En el articulo Web publicado por Mecánica Virtual (2010) indica que una

de las consecuencias que produce la humedad es que: “….puede dar lugar

asimismo a que se oxiden las piezas metálicas, lo que es tanto más

desagradable cuanto que el daño sólo puede constatarse cuando ya está

muy avanzado el proceso desoxidación”.

Condiciones que deben cumplir los refrigerantes.

El autor Villanueva Rafael (2003) señala en su libro algunas de las

condiciones que deben de cumplir los refrigerantes alguno de ellos

son:

Debe tener el mayor calor latente de evaporación, es decir, que

en el cambio de estado de líquido a vapor, (evaporación), absorba la mayor cantidad de calor posible.

La presión de condensación será la más baja posible.

Deberá poseer una alta conductividad y gran poder de cesión de calor para su fácil condensación.

Deberá tener un calor específico más bajo posible en estado sólido. (p.25).

Otras de las condiciones a cumplir serian:

Volumen específico en estado gaseoso, (tanto aspirado como

comprimido), deberá ser lo más bajo posible para obtener así el mínimo

dimensionamiento en el evaporador, condensador y tuberías.

La temperatura de evaporación deberá ser inferior a la

temperatura de régimen del espacio a acondicionar.

Se puede decir que estas condiciones que deben cumplir los

refrigerantes deben ser tomadas en cuenta, para así obtener un buen

funcionamiento del sistema y evitar la generación de problemas por no tomar

las medidas del caso.

Carga de gas Refrigerante.

En el momento de realizar una carga de gas se deben precisar varios

aparatos de medida y algunas herramientas.

Existen gran cantidad de métodos para el ajuste de la carga frigorífica así

como el mecanismo a la hora de cargar el sistema.

Lezcano Lorenzo (2003) indica en su publicación lo siguiente:

En primer lugar y como elemento principal precisaremos de un analizador de presión, normalmente se utiliza el analizador de dos válvulas, pero hemos de señalar que en el mercado existen también de cuatro y cinco válvulas. El analizador consta de dos válvulas una para baja presión (low presión) y otra para alta presión (high presión). Dos manómetros de presión uno de color azul que indicara la presión en baja, su rango suele ser de 0 a 10 bar e incorpora varias escalas en relación presión-temperatura de los gases más característicos (R 22, R 134a, R 407C), el otro manómetro será de color rojo, este indicará la presión en alta, su rango suele ser de 0 a 30 bar, y como en el caso del manómetro de baja también incorpora varias escalas de temperatura para los gases antes citados.

Es recomendado antes de hacer la carga revisar que en todos los

acoples no hayan hilos de roscas dañados, suciedad, polvo, aceite o grasas.

Verificar que en los cristales de los manómetros no haya polvo, de haber

polvo limpiar con un paño limpio, no utilizar detergente ni desinfectantes.

También debe realizarse el purgado de mangueras, se debe conectar la

manguera amarilla a la botella de refrigerante la cual estará cerrada. Se

debe conectar la manguera azul que es la de baja presión al sistema de

refrigeración. Se abre la botella, cuando las mangueras están llenas de gas

se purga el aire de las mismas. Se realiza la misma operación en la

manguera roja que es la de alta presión.

Tipos de cargas.

Por baja presión.

Lezcano Lorenzo (2003) afirma que para realizar una carga de presión:

Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, se purga y se satura de gas el sistema, una vez se equilibran las presiones se arranca el equipo frigorífico y se abre la válvula del analizador de baja presión de manera que el propio sistema va introduciendo el gas en el

equipo. Se podrá calentar la botella para que aumente la temperatura y a su vez la presión y así conseguiremos introducir gas más rápidamente.

Este método es uno de los más utilizados, ya que se puede ir midiendo

tanto el recalentamiento como subenfriamiento que ofrece el circuito

frigorífico pudiendo así ajustarlo, otro indicador que ayudara a saber si la

carga es la adecuada será la intensidad de consumo del compresor así

como los saltos térmicos que se podrán medir en los intercambiadores de

calor.

Los datos aproximados para equipos de refrigeración se muestran en la

tabla N° 3:

Tabla N° 3: Datos aproximados para equipos de refrigeración

Proceso Indicador

Recalentamiento Entre 5 ºC y 12 ºC

Subenfriamiento Entre 5 ºC y 12 ºC

Salto térmico en intercambiadores de

aire

Aproximadamente 10 ºC

Salto térmico en intercambiadores de

agua

Aproximadamente 5 ºC

Consumo eléctrico Por debajo la intensidad

nominal

Fuente: Lezcano Lorenzo (2003)

En la figura N° 8 se puede apreciar la conexión de las mangueras para

cargar el equipo por el lado de baja presión.

Figura N° 8: Esquema de conexión de mangueras para cargar por baja presión.

Fuente: Lezcano Lorenzo (2003) online

Carga por alta presión.

Lezcano Lorenzo (2003) afirma que para realizar una carga de presión:

Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, en caso de que no lleve toma de líquido colocaremos boca abajo la botella para asegurarnos que el refrigerante entrará en forma de líquido, esta operación se realizara con el equipo parado ya que si no fuera así la presión que abría en el circuito impediría la carga. Este sistema se utiliza en escasas ocasiones y solo si tenemos una bascula y calculamos el peso introducido cotejándolo con el peso de carga de refrigerante que aparece en la placa de características de los equipos.

Basándose en la separación de este autor se puede decir que de

inyectarle refrigerante líquido por la toma de baja presión se debe tener

sumo cuidado para así evitar golpes de líquido al compresor. Se debe abrir

la llave suavemente, para que el sistema se estabilice.

Inicialmente con el sistema detenido se podrá introducir refrigerante

líquido por la línea de líquidos, si se dispone de una toma entre la válvula de

expansión y el condensador. Al poner en marcha el compresor la presión en

la línea de líquidos aumenta y dificulta el paso de refrigerante desde la

botella al circuito.

En la Figura N °9 se puede evidenciar la conexión de las mangueras

para cargar el equipo por el lado de alta presión.

Figura N° 9: Esquema de conexión de las mangueras para cargar el

equipo por el lado de alta presión.

Fuente: Lezcano Lorenzo (2003). online

Mantenimiento preventivo o de rutina de los aires

acondicionados.

Limpieza del evaporador.

Cambio del filtro secador (botella deshidratada que procura absorber

la humedad interna del producto líquido refrigerante).

Reemplazo de la válvula de expansión.

Cambio de sellos.

Hacer un vacío al sistema que debe durar por lo menos 40 minutos.

Agregar aceite al compresor.

Cargarlo con su respectivo refrigerante.

La Dirección de Transporte de la Comisión Nacional para el Ahorro de

Energía Mexicana (2008) señala la importancia de hacer el mantenimiento

preventivo a los aires acondicionados de los vehículos en su artículo Web,

del cual se tomó el siguiente párrafo:

La revisión de estos sistemas, estrictamente requiere tanto de

entrenamiento especializado, como herramientas diseñadas para uno

u otro sistema. Sin un mantenimiento regular, el aire acondicionado

pierde aproximadamente 5% de su eficiencia original por cada año

de operación, si se le da un mantenimiento adecuado se podrá

mantener el 95% de la eficiencia original.

Averías del sistema.

El aire acondicionado de los vehículos como se explicó anteriormente

está compuesto por el compresor, el evaporador, el condensador y los

elementos controladores de presión, las conexiones entre estos elementos

son comúnmente tuberías y mangueras especiales para evitar fugas, estos

componentes se encuentran en un ambiente muy hostil, ya que se

encuentran situados alrededor del motor del vehículo, donde hay altas

temperaturas, piezas metálicas en movimiento y constantemente las

personas manipulando herramientas pueden golpear los componentes del

aire acondicionado sin percatarse. Es por estas razones que las partes y

componentes empiezan a desgastarse y deteriorase.

Otro de los factores influyentes en el desgaste y deterioro es el paso del

tiempo, el mismo trae como consecuencia la aparición de pequeñas fisuras

entre las tuberías de las conexiones, en ellas pueden originarse pérdidas de

gas. También puede presentarse que en los orrines conectores de las

uniones del evaporador y condensador, con las tuberías del sistema tienden

a romperse por el paso del tiempo, permitiendo el escape del liquido

refrigerante al exterior, de la misma forma pueden haber fugas causadas

por desgastes en las mangueras del sistema, estas son ocasionadas por el

roce con otras piezas y altas temperaturas.

La conexión de la válvula de expansión al sistema puede presentar fugas

al vencerse la unión, estas son las fugas en los aires acondicionados más

comunes, sin embargo puede haber otras fugas alternativas en otras partes

del sistema de aire acondicionado.

Tipos de fugas.

Puebla Jorge (2003) afirma en que existen cuatro tipos de fugas de

refrigerante, las cuales son: (a) fuga accidental catastrófica, (b) fuga

accidental gradual, (c) descarga de refrigerante en ocasión de un servicio, y

(d) descarga de refrigerante en sistemas con dispositivos de purga de aire,

todas estas fugas se explicaran más detalladamente a continuación.

Fuga accidental catastrófica.

Es cuando una falla mecánica (por ejemplo la ruptura accidental de una

tubería) causa la pérdida total, o una cantidad significativa, de la carga de

refrigerante de un sistema. Esta ruptura trae como consecuencia que el

sistema de aire acondicionado deje de funcionar. Este tipo de fugas

normalmente son producidas por golpes o colisiones provenientes de objetos

externos, es por esta razón que son bastante difíciles de eliminar.

Fuga accidental gradual.

Es producida cuando una fuga lenta se produce, por ejemplo como

consecuencia de un sello mecánico defectuoso.

Puebla Jorge (2003) afirma que este tipo de fuga:

Puede pasar desapercibida por largo tiempo pues el equipo seguirá funcionando hasta que la pérdida de carga sea detectada debido al accionamiento de algún dispositivo de protección o a la disminución de rendimiento del equipo. Su prevención dependerá de un buen programa de mantenimiento preventivo.

Descarga de refrigerante en ocasión de un servicio.

Es cuando una cantidad de refrigerante es liberado a la atmósfera por un

técnico de servicio para desarrollar algún procedimiento en el equipo. Este

tipo de fuga es evitable e inaceptable.

Descarga de refrigerante en sistemas con dispositivos de purga de

aire.

Ocurre cuando un dispositivo automáticamente descarga una mezcla de

aire/refrigerante a la atmósfera. Para prevenir este tipo de fuga se

recomienda una revisión periódica del aire acondicionado.

Microcontrolador.

Para Angulo y Angulo (1999) un Microcontrolador: es un circuito integrado

programable que contiene todos los componentes de un computador (…) sus

líneas de entrada-salida soportan el conexionado de los sensores y

actuadores del dispositivo a controlar (…). Una vez programado y

configurado se destina a gobernar una sola tarea asignada. (p.1)

Se puede resumir como un dispositivo que se emplea para el gobierno de

uno o varios procesos, con limitadas prestaciones y que está contenido en un

circuito integrado.

El Microcontrolador tiene una memoria interior donde reside el programa

que ejecuta una función específica, junto con unidades de entrada y salida

que van conectadas a periféricos tales como sensores o cualquier otro

dispositivo.

Estructura de un Microcontrolador.

Un Microcontrolador básicamente está compuesto por:

- Un procesador o CPU (Unidad Central de Procesos): es el elemento

más importante del Microcontrolador, determina sus principales

características, tanto a nivel de hardware como software. Un

procesador o CPU es el encargado de la decodificación y ejecución

del programa.

- Memoria ROM: es una memoria no volátil, así que al desconectar el

equipo no se pierde los datos y tiene la función de contener el

programa de instrucciones que gobierna la aplicación.

- Memoria RAM: es una memoria volátil, los datos se pierden al

desconectarlo y se destina a guardar las variables y los datos.

- Líneas de E/S: estas líneas son los pines del Microcontrolador, que

tienen la función de entrada y salida de datos o señales digitales, los

cuales son llamados puertos, dependiendo del modelo de

Microcontrolador es la cantidad de puertos que posee, cada uno de

estos se le identifica con una letra. Para la utilización de estos puertos

de entrada y salida debe tener una previa configuración.

- Diversos módulos para el control periférico, por ejemplo

temporizadores, puertas en serie, puertas en paralelo, conversores

analógico/digital (CAD), conversores digital/analógico, (CDA), entre

otros. En la Figura N° 10 se puede apreciar gráficamente las partes

del Microcontrolador.

Figura N °10: Partes de un Microcontrolador

Gualoto Diego y Peralta Edwin (2007) online.

Algunos Tipos de Microcontroladores.

Microcontrolador DSPIC.

Billbao Electronics (2010) indica que:

Un DSPIC es un procesador de señales digitales muy rápido y

poderoso, capaz de procesar audio y algunos hasta video en tiempo

real. Por sus capacidades son perfectos para aplicaciones en las que

no vamos a tolerar retrasos. Existe una gran variedad de ellos para

pequeños y grandes requerimientos.

Un DSP es un tipo de Microprocesador bastante rápido y eficiente, ya que

trabaja a tiempo real, es una excelente opción para aplicaciones donde no

puede haber retrasos.

El dsPIC es uno de los últimos lanzamientos de Microchips fue lanzado al

mercado a finales del 2004, son PICs con bus de datos de 16 bits al cual se

le añaden operaciones del DSP implementadas en el hardware.

Microcontrolador AVR.

Vallejo Horacio (2006) en su publicación web indica que AVR:

Esta familia está basada en una nueva arquitectura RISC que

incorpora memoria Flash para el programa y memoria EEPROM para

los datos. Además esta arquitectura fue diseñada para ser totalmente

compatible con lenguaje C, permitiendo trabajar en alto nivel.

Los microcontroladores AVR poseen un alto desempeño a una baja

potencia, así como también poseen una arquitectura de RISC

avanzada.

Según Vallejo Horacio en su publicación web indica que el set de

instrucciones de los AVR es bastante “regular”, teniendo en cuenta las

siguientes consideraciones:

- Los registros punteros X, Y y Z tienen capacidades de

direccionamiento diferentes entre sí.

- Los registros 0 al 15 tienen diferentes capacidades de

direccionamiento que los registros 16 al 31.

- Las registros de I/O 0 al 31 tienen distintas características que las

posiciones 32 al 63.

- La instrucción CLR afecta los 'flag', mientras que la instrucción SER no

lo hace, a pesar de que parecen ser instrucciones complementarias

(dejar todos los bits en 1, y dejar todos los bits en 0 respectivamente).

- Los códigos de operación 0x95C8 y 0x9004 hacen exactamente lo

mismo (LPM).

Microcontrolador Basic Stamp.

Pulgar Diego (2009) indica en su manual publicado en la web que:

El BASIC Stamp II es un pequeño computador que ejecuta

programas en lenguaje PBASIC. El BS2-IC tiene 16 pines de

(entrada / salida) I/O que pueden ser conectados directamente a

dispositivos digitales o de niveles lógicos, tales como botones, diodos

LEDs, altavoces, potenciómetros, y registros de desplazamiento.

Algunas ventajas que tiene este Microcontrolador con respectos a otros es

la incorporación de un Chip interprete de PBASIC, brindando esto como

beneficio el ahorro del tiempo en el desarrollo de aplicaciones, gracias a su

sencillez.

El PBASIC es un lenguaje de programación basado en un BASIC

estructurado orientado a entrada y salida de señales. La utilización de

sencillas instrucciones de alto nivel, permite programar los Basic Stamps

para controlar cualquier aplicación llevada a cabo por un Microcontrolador.

Microcontrolador Intel 8051.

Pérez Sergio (2009) señala:

“Con el nombre de MCS-51 se define a una familia de

microcontroladores de 8 bits desarrollados originalmente por la

INTEL, de la cual el Microcontrolador 8051 es su principal

representante.. Este Microcontrolador de 8 bits, presenta un software

orientado a facilitar el desarrollo de aplicaciones para la

instrumentación y el control”.

El Microcontrolador Intel 8051 posee una unidad central de procesos de 8

bits, un procesador booleano integrado a operaciones de control, es

sumamente utilizado en las aplicaciones de control de industrias.

Microcontrolador PIC.

Los 'PIC' son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por

Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente

desarrollado por la división de microelectrónica de General Instruments.

El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es

PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface

Controller (Controlador de Interfaz Periférico).

El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva UCP de 16 bits

CP16000. Siendo en general una buena UCP, ésta tenía malas prestaciones

de E/S, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento

del sistema quitando peso de E/S a la UCP. El PIC utilizaba microcódigo

simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término

no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una

instrucción cada 4 ciclos del oscilador.

En 1985, dicha división de microelectrónica de General Instruments se

convirtió en una filial y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos,

que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se

mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable.

Hoy en día multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos

de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con

memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra

corresponde a una instrucción en ensamblador, y puede ser 12, 14, 16 o

32bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro).

Microcontrolador PIC 16F873.

Los microcontroladores de la familia 16F87X, así como el resto de los

microcontroladores en la actualidad están diseñados con la arquitectura

Harvard, la misma dispone dos memorias independientes, una contiene

solamente instrucciones y la otra almacena los datos, como se puede

apreciar en la Figura N° 11.

Figura N° 11: Arquitectura de Harvad.

Fuente: Gualoto Diego y Peralta Edwin (2007). Online

Estas dos memorias cuentan con sus respectivos sistemas de buses de

acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura), de

manera simultánea en ambas memorias. Para que el CPU funcione, debe

tener un generador de impulsos de reloj externo que sincronice su

funcionamiento, para que este proceso se dé de manera exitosa se utiliza un

cristal de cuarzo.

Características.

Las características principales que definen la estructura de este

Microcontrolador, según Costales Alcívar (2007), son las siguientes:

- Memoria de programa de 2 K de 14 bits, EEPROM.

- Memoria de Datos RAM de 128 bytes.

- Memoria de Datos EEPROM de 64 bytes.

- Dispone una pila de 8 niveles para permitir llamadas a subrutinas

anidadas.

- Tiene 11 tipos diferentes de interrupciones.

- Posee 35 instrucciones.

- El encapsulado es de plástico DIP con 28 pines.

- Permite un rango de frecuencia de trabajo de hasta 20 MHz.

- Dispone de 3 timers (TMR0, TMR1, TMR2), y el perro guardián (WDT).

- Tiene 22 líneas de E/S digitales, divididas en 3 puertos (puerto A 6

líneas, puerto B 8 líneas, puerto C 8 líneas).

- Corriente máxima absorbida por línea: 25 mA.

- Corriente máxima suministrada por línea: 25 mA.

- Voltaje de alimentación (VDD) está entre 2 y 5.5 V.

- Módulo A/D de 5 canales.

Distribución de terminales.

A continuación, se ilustran los distintos encapsulados de los diferentes

modelos pertenecientes a esta familia. Es de señalar, que cada uno de esos

pines o terminales, poseen más de un uso dependiendo de cómo se los

configure excepto los terminales VDD y VSS que son los encargados de

alimentar a estos µC. (Figura N° 12).

Figura N° 12: Distribución de terminales, PIC16F87X

Fuente: Microchip (2001). Online.

Puertos del Microcontrolador PIC 16F873.

Este Microcontrolador posee 3 puertos:

- Puerto A = 6 pines.

- Puerto B = 8 pines.

- Puerto C = 8 pines.

Circuitería externa del Microcontrolador PIC16F873.

Angulo (2006), afirma que el circuito externo necesario para que el μC sea

capaz de leer el programa grabado en él solo necesita dos aspectos

fundamentales: el reloj y la alimentación, lo demás es a medida que

necesitemos entradas y/o salidas adecuando cada una de ellas con

circuitería externa.

El autor antes identificado sostiene que el reloj se usa para darle una

base de tiempo al µC, se puede usar una resistencia y un condensador o

algo más confiable como un cristal de cuarzo piezoeléctrico (Algunos

modelos de µC tienen relojes internos incorporados, pero son de otras

familias). Usando cristales podemos estar seguros de la frecuencia de

oscilación del µC, lo cual es útil para calcular tiempos de ejecuciones de las

instrucciones, temporizaciones precisas, etc.

Todos los PIC de la familia 16F87X tienen dos terminales llamados OSC1 y OSC2, en ellos van conectados los terminales del cristal; a su vez, se conectan dos capacitores entre masa y estos terminales, para completar el circuito de oscilación.

En cuanto a la alimentación, esta no debe superar los 5 V ± 5% y se debe tener en cuenta que existe un terminal llamado MCLR (master-clear o reset), que debe estar con valor lógico 1 para que el µC pueda leer el programa. Con estas consideraciones de la circuitería externa indispensable estamos en condiciones de ya, por lo menos, asegurarnos que el μC ejecutará el programa que grabamos en él. (Angulo, 2006). (pag.198).

El Reloj.

Según Angulo. (2006), la familia de los PIC 16F87X disponen de un

ciclo de instrucción igual a cuatro ciclos del reloj principal, es decir que se

tiene un programa de 1000 instrucciones y un cristal de 10 MHz El tiempo

que le demandará al μC leer y ejecutar todo el programa (asumiendo que

todas las instrucciones tardan un ciclo de instrucción) es de 400 μS

aplicando la fórmula N° 2:

Fórmula N° 2: Cálculo del tiempo de ejecución y lectura de ciclo.

Angulo (2006) (p.200).

Dependiendo del modelo específico del μC se tiene una frecuencia

máxima de trabajo. En la familia 16F87X la máxima frecuencia del reloj

externo es de 20 MHz. es decir que el tiempo mínimo necesario para leer

y ejecutar cada instrucción es de 400 ns.

Un ciclo de instrucción según Angulo, equivale a 4 ciclos de reloj. Esto

es porque con el primer ciclo de reloj el μC busca en su memoria a la

instrucción a leer, en el segundo ciclo se carga en la memoria principal, el

tercer ciclo es el encargado de ejecutarla propiamente dicho y el ultimo y

cuarto ciclo limpia la memoria para volver a buscar la siguiente instrucción

y así sucesivamente.

Alimentación.

Angulo. (2006), afirma que los μC de la familia 16F87X se alimentan con 5

VCC pero con 3,5 V también funcionan consumiendo un poco más de

corriente. La corriente máxima que puede circular por el terminal VDD (donde

se conecta el positivo de la fuente de 5 V) es de 250 mA y por cada salida no

se debe hacer circular más de 25 mA. Estos datos son los de la hoja de

datos de Microchip®.

Este autor, sostiene que dado que la capacidad de entregar corriente del

μC es bastante reducida, se suelen usar transistores o relés para comandar

circuitos o artefactos de potencia. La potencia que puede disipar como

máximo el μC es de 1 Watt y se calcula mediante la fórmula N° 3:

Fórmula N° 3: Potencia disipada por un Microcontrolador,

Fuente: Angulo (2006) (p.202).

Donde:

VDD es la tensión suministrada por la fuente de alimentación.

IOH es la corriente suministrada por las salidas del PIC en estado alto.

VOL es la corriente absorbida por las salidas del PIC en estado bajo.

VOH es la tensión entregada por los terminales en estado alto.

VOH es la tensión presente en los terminales en estado bajo.

Circuito de reset externo del PIC 16F873.

Angulo. (1999), señala que los:

μC tienen un terminal llamado MCLR o master-clear el cual debe estar en “1” lógico para que se lean y ejecuten las instrucciones. En esta parte describiremos como resetear a los μC, es decir hacerlos que empiece a leer el programa grabado en ellos desde el principio. Una de las técnicas

más sencillas es implementar el reset con el circuito. (p.207).

Figura N° 13: Circuito de Reset externo

Fuente: Angulo (1999). (p.207)

En la figura N° 13 se observa que el terminal MCLR:

Está siempre con valor lógico “1” lo cual habilita al μC a leer y ejecutar las instrucciones. El pulsador es el pulsador de Reset, es decir al presionarlo se conecta la resistencia (generalmente de 10 KΩ) entre VDD y VSS, con lo cual la caída de tensión sobre el terminal MCLR es 0 v y así fijamos el “0” lógico necesario para frenar las ejecuciones de las instrucciones. Cuando se suelta el pulsador, el terminal MCLR vuelve a estar en “1” y así arranca nuevamente a leer el programa desde el

principio, es decir desde la primera instrucción grabada en él. (Angulo,

2006). (p.208)

Registros internos de la familia 16F87X.

En el manual del PIC 16F873 de Microchip, se indica que para cada

Microcontrolador existen tres bloques bien diferenciados de memoria; los

cuales se indican a continuación:

Memoria de Programa: Lugar físico donde se guarda el programa.

Memoria de Datos: Lugar físico donde se guardan datos, EEPROM.

Memoria de Registros: Lugar físico de los registros que controlan cada

módulo.

En la tabla N° 4 se puede observar los mapas de registro del PIC 16F873.

Tabla N° 4

Mapas de Registros de Archivos PIC

Fuente: Microchip (2003), PIC16F87XDatasheet

El Registro W.

El registro auxiliar de trabajo W (working register) es un registro de 8 bits con un espacio físico en la memoria principal del μC. Este registro es totalmente escribible “desde el exterior” y se puede leer en cualquier momento ya que se puede acceder a él desde cualquier banco de memoria. Por medio de este registro cargamos valores a los distintos registros del μC, es decir, primero se pone un valor en el registro W y

luego se copia el valor del registro W al registro que queramos. No se puede cargar un valor directamente a otro registro que no sea W. (Microchip 2003).

El Registro STATUS.

Como existen registros de control en los 4 bancos disponibles para los 16F87X y 2 bancos para los 16F8X, hay que tener bien en claro que para modificarlos o asignarles algún valor hay que seleccionar el banco correspondiente. Generalmente se trabaja en el banco 0, pero no por eso podemos decir que los otros no se utilizan. Además el banco 0 es el predeterminado cuando se enciende el μC.

Cuando el μC se enciende, cada registro tiene asignado un valor, en general es el valor 0, pero no todos. Para profundizar en esto se puede consultar la tabla de valores iníciales de registros publicada por Microchip® en la hoja de datos de cada μC. La descripción específica de cada registro se hará cuando sea necesario utilizarlo.

El registro de estado (STATUS) nos proporciona continuamente información mediante los bits del 0 al 2 de los resultados de operaciones matemáticas, desbordes de contadores, etc. El bit 3 está asociado con el WDT que se comentará más adelante. Seteando los bits 5 y 6 podemos seleccionar el banco de memoria correspondiente para trabajar con los registros necesarios y el bit 7 se usa para establecer que parte de cada banco está seleccionado. (Microchip, 2003).

Tabla N° 5: Tabla de registro STATUS.

Fuente: Microchip Technology Inc (2003).

En la tabla N° 5 se puede evidenciar los registros de STATUS. Donde:

C: acarreo se pone en 1 si hay carry en el octavo bit .

DC: acarreo, igual que C, pero para el bit 4.

Z: cero, se pone en 1 si el resultado de la instrucción anterior es

cero.

PD: (power down) se pone automáticamente en 1L al conectar el

PIC a la alimentación, se pone en 0L al utilizar la instrucción

SLEEP.

TO: (time out) está en 1L al conectar el PIC a la alimentación, se

pone en 0L cuando el perro guardián se desborda.

RP1 y RP2: se usan para seleccionar el banco de la memoria.

IRP: Selecciona el banco de direccionamiento indirecto.

Set de Instrucciones del PIC 16F873.

Microchip Technology Inc (2003) indica que:

“Los 16F87x cuentan con 35 instrucciones, las cuales están divididas

entre instrucciones orientadas a registros, orientadas a bits y

orientadas a control. Por medio de estas, se crea el programa en

lenguaje assembler respetando la sintaxis necesaria para cada una”.

Instrucciones Orientadas a bits.

Según Microchip Technology Inc. (2003), Este grupo de instrucciones

actúa directamente sobre un bit específico de cualquier registro. Con ellas es

posible escribir o leer un bit para luego tomar decisiones de acuerdo al

resultado. En la tabla N° 6 se describen las instrucciones orientadas a bits:

Tabla N° 6. Instrucciones orientadas a bits.

Sintaxis Descripción Ciclos de

instrucción

BCF f,b Pone en “0” el bit b del registro f 1

BSF f,b Pone en “1” el bit b del registro f 1

BTFSC

f,b

Lee el bit b del registro f y salta la instrucción siguiente si

está en “1”

1 (2 si salta)

BTFSS

f,b

Lee el bit b del registro f y salta la instrucción siguiente

si está en “0”

1 (2 si salta)

Fuente: Microchip Technology Inc (2003).

Instrucciones Orientadas a Registros.

Según el manual Microchip. (2008), este tipo de instrucciones maneja

registros directamente, es decir, con estas instrucciones se asignan valores a

cada registro, operar matemáticamente con estos valores y operar con lógica

booleana entre ellos, etc.

En la tabla N° 7 se ilustran las Instrucciones Orientadas a Registros:

Tabla N° 7. Instrucciones Orientadas a Registros

Sintaxis Descripción Ciclos de

instrucción

ADDWF f,d Suma el contenido del registro W con el de f 1

ANDWF f,d Realiza la operación lógica AND entre el contenido del

registro W con el de f

1

CLRF f Borra el contenido del registro f 1

CLRW Borra el contenido del registro W 1

COMF f,d Niega el valor del registro f 1

DECF f,d Decrementa en una unidad el contenido del registro f 1

DECFSZ f,d Decrementa en una unidad el contenido del registro f y salta

la instrucción siguiente si es cero.

1 (2 si salta)

INCF f,d Incrementa en una unidad el contenido del registro f 1

INCFSZ f,d Incrementa en una unidad el contenido del registro f y salta

la instrucción siguiente si es cero.

1 (2 si salta)

IORWF f,d Realiza la operación lógica OR entre el contenido del registro

W con el de f

1

MOVF f,d Mueve el contenido del registro f 1

MOVWF f Mueve el contenido del registro W al registro f 1

NOP No realiza ninguna operación 1

RLF f,d Rota el contenido del registro f hacia la izquierda a través del

carry bit

1

RRF f,d Rota el contenido del registro f hacia la derecha a través del

carry bit

1

SUBWF f,d Resta el contenido del registro W al registro f 1

SWAPF f,d Intercambia los cuatro primeros bits con los cuatro últimos

del registro f 1

XORWF f,d Realiza la operación lógica XOR entre el contenido del 1

registro W con el de f

Fuente: Microchip Technology Inc (2003).

Instrucciones Orientadas a Control.

En el manual Microchip. (2003), se especifica que:

Este juego de instrucciones nos permite controlar algunos registros y funciones específicas. También estas instrucciones se utilizan para guardar algún valor determinado en un registro o hacer operaciones matemáticas y lógicas entre un registro y un valor cualquiera que no necesariamente esté guardado en un registro, es decir un valor literal.

Tabla N°8. Instrucciones Orientadas a Control

Sintaxis Descripción Ciclos de

Instrucción

ADDLW k Suma el valor k al registro W 1

ANDLW k Realiza la operación lógica AND entre el valor k y el

registro W

1

CALL k Llamada a la subrutina k 2

CLRWDT Limpia el WD-Timer 1

GOTO k Salto incondicional a la etiqueta k 2

IORLOW

k

Realiza la operación lógica OR entre el valor k y el

registro W

1

MOVLW k Guarda en el registro W el valor k 1

RETFIE Retorno de una interrupción 2

RETLW Retorno de una subrutina con el valor k en el registro W 2

RETURN Retorno de una subrutina 2

SLEEP Se pone el PIC en estado de reposo (dormido) 1

SUBLW k Resta el valor k al registro W 1

XORLW Realiza la operación lógica XOR entre el valor k y el

registro W

1

Fuente: Microchip Technology Inc (2003).

Aplicaciones de los microcontroladores.

En la informática como controlador periféricos. Por ejemplo, para

controlar impresoras, plotters, terminales, unidades de disco,

comunicaciones (modem), entre otros.

En la industria de los electrodomésticos se utiliza para el control de

calefacciones, lavadoras, lavavajillas, cocinas eléctricas, etc.

En la industria automotriz se usa en el control de motores, ordenador

de ruta, alarmas, regulador de servofreno, dosificador, entre otras

aplicaciones.

En la industria en general se utiliza en:

- Regulación: todas las familias incorporan algún miembro con

conversores A/D y D/A para la regulación de la velocidad de las

máquinas, de niveles, de temperatura, etc.

- Automatismo: la enorme cantidad de entradas y salidas, el procesador

booleano que incorpora y su inmunidad al ruido, le hacen muy valioso

para el control secuencial de procesos.

- Robótica: para el control de motores y captura de las señales de los

diferentes sensores.

TÉRMINOS BÁSICOS.

Aire: Es una mezcla de varios gases, puede expandirse o contraerse,

está compuesto de pequeñas partículas denominadas moléculas que son

combinaciones de átomos. (Carnicer E, 2006, p.22).

Aire Acondicionado: Equipo que acondiciona el aire limpiándolo,

enfriándolo, calentándolo, humidificándolo o deshumidificándolo. (Rota

Clima, 2005).

Aire de extracción: Aire, normalmente viciado, que se expulsa al

exterior. (Rota Clima, 2005).

Aire de impulsión: Aire que se introduce en los espacios

acondicionados. (Rota Clima, 2005).

Aire exterior: Aire del ambiente exterior que se introduce en el circuito de

climatización. (Rota Clima, 2005).

Amperio: Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. (Racing,

2009).

Bit: Unidad mínima de información de la memoria, equivalente a un “sí”

(0) o un “no” (1) binarios. La unión de 8 bits da lugar a un byte. (Enciclopedia

Wikipedia, 2010).

Bulón: tornillos de acero o acero cincado, de tamaño relativamente

grande, con rosca solo en la parte extrema de su cuerpo. (Enciclopedia

Wikipedia, 2010).

Byte: Unidad de información, compuesta de 8 bits consecutivos. Cada

byte puede representar, por ejemplo, una letra. (Enciclopedia Wikipedia,

2010).

Calefacción: Proceso de tratamiento del aire que controla, al menos, la

temperatura mínima de un local. (Rota Clima, 2005).

Calor: Es la causa que atribuye variaciones en la temperatura. (Carnicer

E, 2006, p.32).

Climatización: Proceso de tratamiento de aire que se efectúa a lo largo

de todo el año, controlando, en los espacios interiores, temperatura,

humedad, pureza y velocidad del aire. (Rota Clima, 2005).

Compresión: Término utilizado para describir un vapor cuando se aplica

presión y se compactan las moléculas. (Rota Clima, 2005).

Condensación: También conocida como temperatura de saturación o

punto en que la temperatura alcanza su punto de ebullición de un líquido o

de un vapor aumenta a medida que aumenta la presión a la que se somete.

(Rendle Steve, 2005, p.6).

Deshumificación: Proceso de tratamiento del aire por el que se

disminuye la humedad. (Rota Clima, 2005).

Evaporación: Condición que ocurre cuando un líquido absorbe calor y se

convierte en vapor. (Enciclopedia Wikipedia, 2010).

Frío: Término utilizado para describir el calor a niveles de intensidad más

bajos. (Enciclopedia Wikipedia, 2010).

Gas: Un estado de la materia ni sólido ni líquido, que no tiene forma ni

volumen definido. El aire es una mezcla de varios gases. (Racing, 2009)

Humedad: es la condición del aire con respecto a la cantidad de vapor

contenida en el agua. (Carnicer E, 2006, p.40).

Monitoreo: Supervisión para verificar el estado de las zonas.

(Enciclopedia Wikipedia, 2010).

Orrín: Pequeña goma de seguridad, que tiene la función de servir de

barrera y evitar el escape de fluidos en las uniones de los componentes.

(Racing, 2009)

Pistón: Es el elemento que situado en el interior del cilindro y unido a la

viela mediante un bulón, recibe la fuerza de expansión de los gases

provenientes de la combustión, desplazándose a lo largo de las paredes del

cilindro, con un movimiento lineal alternativo. Tiene forma cilíndrica y está

formado por una Cabeza (en donde hay practicadas unas ranuras que alojan

los segmentos que aseguran la estanqueidad de la cámara) y una Falda (con

un taladro donde se aloja el bulón). (Racing, 2009).

Presostato: Se le llama al instrumento de control de presión, también

llamado interruptor de presión. (SEP, 2010).

Radiador: Dispositivo de varios elementos huecos que sirve para enfriar

el agua de refrigeración de un motor. (Racing, 2009).

Refrigeración: Proceso de tratamiento del aire que controla, al menos, la

temperatura máxima de un local. (Rota Clima, 2005).

Refrigerante: Sustancia que se emplea en los sistemas de aire

acondicionado para absorber, conducir y desprender calor. (Rendle Steve,

2005, p.6).

Sistema de refrigeración: Los sistemas de refrigeración quitan el calor

de un espacio cerrado o de una sustancia, mandándolo a otro lugar con el

objetivo principal de bajar y mantener la temperatura de dicho espacio o

sustancia. (Tu Impacto, 2010).

Temperatura: Es la magnitud que indica la sensación de calor de un

cuerpo, la temperatura de un cuerpo varía con la sustracción o adicción de

calor. (Carnicer E. 2006, p.32).

Termostato: Se dice del instrumento de control de temperatura, también

llamado interruptor de temperatura. (SEP, 2010).

Válvulas: Las válvulas son unos órganos interiores que intervienen en la

admisión y en el escape de los gases. (Racing, 2009).

Ventilación: Renovación del aire de una estancia o local. Suele

denominarse ventilación natural cuando se produce sin accionamiento motor.

(Rota Clima, 2005).

SISTEMA DE VARIABLES.

Según Balestrini (1999), el sistema de variables es un importante

aspecto del marco teórico, porque plantea la existencia de algún tipo de

relaciones entre ellos y los conceptos, como aspecto o dimensión de un

objeto adquiere distintos valores y por lo tanto varía. También se definen

como las propiedades, características y manifestaciones de los objetos o

sujetos a estudiar en una investigación. En la tabla N° 9 se puede evidenciar

la operacionalización del sistema de variables de esta investigación.

Tabla N° 9. Operacionalización del Sistema de Variables

Objetivos

específicos

Variable Dimensión Indicador Fuente Técnica de

instrumentación

Precisar los

aspectos técnicos

que definen el

funcionamiento y

los procesos de

control de presión

de gas de los aires

acondicionados de

vehículos

automotrices.

Funcionamiento y

procesos de control

existentes en los

aires

acondicionados de

vehículos.

Potencia.

Temperatura.

Tipo de gas.

Niveles de presión.

Fallas comunes en el

funcionamiento del

aire acondicionado.

Tiempo de

funcionamiento del

aire acondicionado

después de

presentarse una fuga

de gas.

Proceso de control

de presión de gas

existente en aires

WATTS.

Grados °C.

FREÓN.

PSI.

Tipo de falla.

Días.

Seguridad.

Documental.

Campo.

Fichas técnicas.

Entrevistas.

Definir los

requerimientos

para el diseño de

un sistema

prototipo que

ejecute la función

de monitorear y

controlar la presión

de gas en aires

acondicionados

para vehículos que

permita establecer

el flujo de gas al

sistema mientras

se repara la fuga.

Requerimientos

para el monitoreo y

control de prototipo.

Funciones del

prototipo.

Monitorear y

controlar la presión

de gas en aires

acondicionados de

vehículos.

Detectar las fugas.

Permitir el

establecimiento de

un flujo de gas al

sistema hasta que

esta sea reparada.

Indicar al usuario

que la fuga está

presente activando

una luz.

Campo.

Encuestas.

Diseñar un sistema

prototipo de aire

acondicionado

automotriz.

Parámetros de

diseño del sistema

prototipo.

Tipo de

alimentación.

Nivel de presión.

Tipo de gas.

Voltaje.

Libras.

Freón.

Campo.

Laboratorio.

Diseñar el circuito

que permita

ejecutar la función

de monitorear y

controlar la presión

de gas en aires

acondicionados

para vehículos.

Parámetros de

diseño del circuito.

Tipo de

alimentación.

Nivel de Presión.

Tipo de sensor.

Tipo de gas.

Voltaje.

PSI.

Presostato.

Freón.

Campo.

Laboratorio.

Guión de observación.

Construir el

sistema prototipo

siguiendo

rigurosamente los

parámetros

definidos en el

diseño.

Etapas de

construcción del

prototipo.

Ubicación de los

sensores y

componentes.

Dimensión de los

circuitos.

Programación del

Microcontrolador.

Posición de los

sensores y

componentes.

Cm.

Software.

Campo

Observación

Probar el sistema

prototipo para

validar su

funcionamiento y

eficiencia.

Tipos de prueba. Funcionamiento del

sistema de aire

acondicionado.

Funcionamiento del

sensor.

Funcionamiento del

sistema detector de

fuga.

Funcionamiento del

indicador visual de

fuga.

Funcionamiento del

surtidor de gas.

Funcionamiento del

sistema completo.

Bueno Regular

Malo.

ON/OFF.

Bueno, Regular,

Malo.

ON/OFF

Bueno, Regular,

Malo.

Bueno, Regular,

Malo.

Campo.

Observación y

Lista de cotejo.

Fuente: Los Autores (2011)

CAPITULO III

MARCO METODOLÓGICO

Balestrini Acuña. (2006), sostiene que:

El Marco Metodológico, está referido al momento que alude al conjunto de procedimientos lógicos, tecno-operacionales implícitos en todo proceso de investigación, con el objeto de ponerlos de manifiesto y sistematizarlos; a propósito de permitir descubrir y analizar los supuestos del estudio y de reconstruir los datos, a partir de los conceptos teóricos convencionalmente operacionalizados. (p.125)

El enfoque metodológico, que orientó el desarrollo de esta investigación,

se centró en los siguientes aspectos:

TIPOS DE INVESTIGACIÓN

Palella Stracuzzi y Martins Pestana. (2006), afirman que “El tipo de

investigación se refiere a la clase de estudio que se va a realizar. Orienta

sobre la finalidad general del estudio y sobre la manera de recoger las

informaciones o datos necesarios” (p.97).

Partiendo de esta consideración teórica y de los objetivos trazados en

esta investigación; la modalidad de la investigación, Innovación y Desarrollo

Tecnológico, se utilizó para orientar el abordaje del problema objeto de

estudio.

Este tipo de investigación, se seleccionó por cuanto responde al

paradigma de investigación científica, que parte del principio teórico de que

la Innovación y Desarrollo Tecnológico, propuesto por la Organización de

Cooperación y Desarrollo Económico, de la Organización de Estados

Americanos, en el Manual Frascati. (1993), en el cual se señala

taxativamente que la Innovación y Desarrollo Tecnológico:

Es el trabajo sistemático que se vale del conocimiento existente obtenido de la investigación y la experiencia práctica con el propósito de producir nuevos materiales, productos o dispositivos; instalar nuevos procesos, sistemas o servicios, o de mejorar de forma sustancial aquellos ya instalados o producidos.(p.232)

Este tipo de investigación, se ubica dentro de la modalidad antes

identificada; por cuanto permite desde el punto de vista metodológico:

1.- Realizar un diagnóstico de un problema concreto, focalizado en

este caso en particular, en la inexistencia en el mercado venezolano, de

un sistema automatizado, capaz de monitorear y controlar la presión de

gas en aires acondicionados de vehículos que permitan establecer un

flujo de gas al sistema mientras se repara la fuga.

2.- Presentar una solución de carácter tecnológico que ejecute la

función antes señalada.

3.- Ser presentada en una infraestructura tecnológica que permita el

funcionamiento de este sistema.

Diseño de la Investigación.

Los autores Palella Stracuzzi y Martins Pestana. (2006), resaltan la

importancia del diseño en la validez de la obtención del conocimiento

científico, en el siguiente planteamiento: “El diseño de investigación se refiere

a la estrategia que adopta el investigador para responder al problema,

dificultad o inconveniente planteado en el estudio.”(p.95).

El diseño empleado en este estudio, responde a los objetivos establecidos

en el mismo. En este sentido, el diseño aplicado se denomina diseño mixto.

Grajales Tevni (2000) señala que la investigación mixta es aquella que

participa la naturaleza de la investigación documental y de la investigación de

campo.

El Manual de Trabajo de Grado de Especialización y Maestría y Tesis

Doctorales de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2005)

señala lo siguiente:

Se entiende por Investigación Documental, el estudio de problemas

con el propósito de ampliar y profundizar el conocimiento de su

naturaleza, con apoyo, principalmente en los trabajos previos,

información y datos divulgados por medios impresos, audiovisuales o

electrónicos…. (p.15).

La investigación de tipo documental es realizada a través de consultas

en libros, revistas especializadas, internet, manuales técnicos, entre otros

medios.

El Manual de Trabajo de Grado de Especialización y Maestría y

Tesis Doctorales de La Universidad Pedagógica Experimental

Libertador (2005) señala lo siguiente:

“Se entiende por investigación de campo, el análisis sistemático de

problemas en la realidad, con el propósito bien sea de describirlos,

interpretarlos, entender su naturaleza y factores constituyentes,

explicar sus causas y efectos, o predecir su ocurrencia, haciendo uso

de métodos característicos de cualquiera de los paradigmas o

enfoques de investigación conocidos o desarrollados....” (p.14).

La investigación de campo se realiza en el lugar y tiempo en que ocurren

los fenómenos objeto de estudio.

La información recopilada en la investigación documental, se focalizó en

los indicadores definidos en el cuadro de operacionalización de variables; en

los cuales, se determina la siguiente información:

Precisar la comprensión detallada del funcionamiento y los

procesos de control de presión de gas existentes en los aires

acondicionados, para así poder orientar las características del prototipo.

La información recopilada en la investigación de campo, se focalizó en los

indicadores definidos en el cuadro de operacionalización de variables; en los

cuales, se determina la siguiente información:

Precisar la comprensión detallada del funcionamiento y los

procesos de control de presión de gas existentes en los aires

acondicionados, para así poder orientar las características del prototipo.

Requerimientos para el diseño de un sistema prototipo que

ejecute la función de monitorear y controlar la presión de gas en aires

acondicionados para vehículos que permita establecer el flujo de gas al

sistema mientras se repara la fuga.

Los parámetros requeridos para el diseño de un sistema

prototipo de aire acondicionado.

Los parámetros requeridos para el diseño del circuito que

ejecute la función de monitorear y controlar la presión de gas en aires

acondicionados para vehículos que permita establecer el flujo de gas al

sistema mientras se repara la fuga.

Definición de la estructura del sistema prototipo, para lograr que

este dispositivo ejecute la función de monitorear y controlar la presión de

gas en aires acondicionados para vehículos, el cual permita establecer un

flujo de gas al sistema mientras se repare la fuga.

Pruebas al sistema prototipo para validar su funcionamiento.

Es importante destacar, que las etapas antes señaladas, representan las

fases de la metodología de desarrollo de prototipo, que se cumplieron para

alcanzar los objetivos trazados en esta investigación. Una parte de esta

información se recogió en el trabajo de tipo documental, siendo realizada a

través de consultas en libros, revistas, manuales, Internet, entre otros

medios. Mientras que la otra parte de la investigación fue en el trabajo de

campo, realizado dentro y fuera del laboratorio.

Población y Muestra.

Palella Stracuzzi y Martins Pestana. (2006), afirman que:

La población de una investigación es el conjunto de unidades de las que se desea obtener información y sobre las que se van a generar conclusiones. La población puede ser definida como el conjunto finito o infinito de elementos, personas o cosas pertinentes a una investigación y que generalmente suele ser inaccesible. (p.115)

Tomando como referencia lo expuesto anteriormente, en la presente

investigación se trabajo con la siguiente unidad de estudio, setenta y ocho

(78) talleres especializados en el mantenimiento, reparación e instalación de

aires acondicionados ubicados en el Distrito Capital.

La información de estos centros especializados fue tomada de Las

Páginas Amarillas CAVEGUÍAS de CANTV (2010), de donde se pudo extraer

en la sección automotriz páginas 84 y 85, la cual es toda la sección de aire

acondicionado para vehículos en la Gran Caracas.

Estos 78 talleres que aparecen en esta prestigiosa guía cuentan con los

mejores técnicos y especialista en el área de aires acondicionados del país

por ende dominan la mayoría de los clientes en el área metropolitana.

Con respecto a la muestra, Grajanes Tevni (2000) señala en el artículo

publicado en la web que la muestra se estima cuando: “no es posible tener

contacto y observar a todas las unidades de análisis posibles, por lo que es

necesario seleccionar un subconjunto de la misma que en efecto represente

de manera apropiada a toda la población”

De acuerdo a la población conformada por los setenta y ocho (78) talleres

especializados en aires acondicionados la muestra estuvo constituida por los

expertos y técnicos de estos 78 talleres, que tienen los conocimientos

eléctricos, y dimensionales que sean de interés para la investigación;

representa un población finita. En este sentido, la muestra representativa de

la misma se estimó, utilizando, la fórmula de población finita porque la

población o universo no sobrepasa el número de (78) setenta y ocho talleres.

Para la disminución de esta muestra se utilizó la fórmula de proporción

poblacional de población finita, con el fin de que el muestreo sea más exacto.

Como lo muestra la fórmula N° 4, la cual se presenta a continuación.

Fórmula N° 4:

Proporción poblacional de población finita

Fuente: Larios Víctor (1999)

n es el tamaño de la muestra;

Z es el nivel de confianza;

p es la variabilidad positiva;

q es la variabilidad negativa;

N es el tamaño de la población;

E es la precisión o el error.

Los datos que se tienen de esta muestra son:

N=78 talleres

Z= 1,96 => 2 (95% de confiablidad)

e= 5% =0,05

p= 50% = 0,5

q= 50% = 0,5

n= ?

n= (N * Z2 * p * q)/ (N – 1) * e + Z2 * p * q

n= (78 – (1,96)2 * (0,5 * 0,5)/ (78 -1) * 0,05 + 1,922 * 0,5 * 0,5

n= 15,57 => 16

La muestra está constituida por dieciséis (16) talleres relacionados por el

área de estudio.

Técnicas e instrumentación de recolección de datos.

La autora Balestrini Acuña. (2006), resalta la relevancia de las técnicas e

instrumentos de recolección de datos en el proceso de investigación,

cuando señala que:

Otro importante aspecto a desarrollar en el Marco Metodológico del proyecto de investigación, toda vez que se ha delimitado, el tipo de

investigación, su diseño, la población o universo de estudio así como su muestra; está relacionado con la definición de los métodos, instrumentos y técnicas de recolección de la información que se incorporan a lo largo de todo el proceso de investigación, en función del problema y de las interrogantes planteadas; así como, de los objetivos que han sido definidos. Por cierto, conjunto de técnicas que permitirán cumplir con los requisitos establecidos en el paradigma científico, vinculados al carácter específicos de las diferentes etapas de este proceso investigativo y especialmente referidos al momento teórico y al momento metodológico de la investigación. …Estás técnicas son diversas según el objeto a que se apliquen y no se excluyen entre sí. Todavía es preciso, por una parte, saber elegir la más adecuada y, por otra utilizarla convenientemente… (p.145)

Con respecto a los instrumentos de recolección de datos, se emplearon

durante el estudio de campo, el guía de entrevista, observación, la lista de

cotejo y las fichas técnicas. Así mismo en el trabajo de laboratorio se sometió

el desarrollo del prototipo a ciertos estímulos como por ejemplo, la aplicación

de diferentes rangos de temperatura que sirvió para dar una conclusión de lo

investigado de acuerdo al comportamiento del sistema observado, mediante

instrumentos de laboratorio. A tal efecto, la recolección de datos se obtuvo

mediante el uso de instrumentos de medición (el voltímetro para medir

niveles de diferencia de potencial o voltaje directo o alterno, el amperímetro

para medir la corriente, el osciloscopio para visualizar las diferentes señales

y el barómetro para medir la presión).

La Revista WOH (2009) señala que la entrevista “es un acto fundamental

de dirección y de gestión y es aconsejable fijarla mediante cita previa y

prever la duración”.

La observación permite captar datos directamente de la realidad, es por

ellos que esta técnica (observación) es del tipo simple y participante según

Sabino (1992) debido a que:

Puede actuarse con suma flexibilidad recogiendo solo aquellos datos que van a aparecer anotando las impresiones generales que causan estos sucesos de una manera espontánea y poco organizada, cuando así procedemos hablamos de una observación no estructurada o no formalizada, que ofrece ventajas por su gran capacidad de adaptación frente a sucesos inesperados y en no pasar por alto ningún aspecto importante que pueda producirse. (p. 60).

Luna María (2007) afirma que la lista de cotejo consiste:

en un listado de aspectos a evaluar (contenidos, capacidades, habilidades, conductas, etc.), al lado de los cuales se puede calificar (“O” visto bueno, o por ejemplo, una "X" si la conducta no es lograda) un puntaje, una nota o un concepto.

Es entendido básicamente como un instrumento de verificación. Es decir, actúa como un mecanismo de revisión durante el proceso de enseñanza-aprendizaje de ciertos indicadores prefijados y la revisión de su logro o de la ausencia del mismo.

Soluciones Prácticas (2009) señale que:

Una ficha técnica es un documento a forma de sumario que contiene características técnicas de un producto, proceso, maquina, componente, material, subsistema, animal o software de manera detallada, para ser usado o interpretado por alguien. La ficha se utiliza generalmente para la comunicación técnica, su función es describir las características de un artículo, proceso o producto. Puede ser publicada por el fabricante para ayudar a la gente elegir los productos o para ayudar a utilizarlos. Por el contrario, una especificación técnica es un conjunto explícito de requisitos que debe cumplir un material, producto o servicio.

Es importante resaltar que los instrumentos de recolección de datos fueron

sometidos a un proceso de validación, utilizando el método denominado

juicio de expertos, quienes revisaron los ítems definidos en función a los

indicadores de estudio; cuyas apreciaciones coincidieron en señalar que los

mismos alcanzaron la validez de constructo y lógica necesaria para obtener

información significativa de los indicadores definidos en el cuadro de

operalización de variables. (Ver Anexos).

Procesamiento y Análisis de Datos

Balestrini Acuña. (2006), con respecto al procesamiento y análisis de la

información, sostiene que:

En el Marco Metodológico del Proyecto de Investigación, también se deberá plantear como otro aspecto constitutivo del mismo, todo lo referido al análisis e interpretación de los resultados. Al culminar la fase de recolección de la información, los datos, han de ser sometidos a un proceso de elaboración técnica, que permite recontarlos y resumirlos; antes de introducir el análisis diferenciado a partir de procedimientos estadísticos; y posibilitar la interpretación y el logro de conclusiones a través de los resultados obtenidos.

Esta etapa, de carácter técnico, pero al mismo tiempo, de mucha reflexión, involucra, la introducción de cierto tipo de operaciones ordenadas, estrechamente relacionada entre ellas, que facilitaran realizar interpretaciones significativas de los datos que se recogerán, en función de las bases teóricas que orientaran al sentido del estudio y del problema investigado.(p.169)

Al finalizarse las tareas de recolección se acumularan cierto número de

datos a partir de las cuales será posible sacar conclusiones generales de la

investigación, sobre la conglomeración de información se ejercerá usa serie

de actividades.

En primer lugar la información será separada y clasificada, mediante

palabras, los datos numéricos se procesarán y tabularan, es decir se

realizaran tablas, listados de datos que se muestren agrupados y

contabilizados de donde se construirán cuadros estadísticos.

El procesamiento de los datos permitirá poder precisar los aspectos

técnicos que definen el funcionamiento y los procesos de control de presión

de gas de los aires acondicionados de vehículos automotrices, para así

poder formular una propuesta que dé una respuesta factible en cuanto a la

rentabilidad y eficiencia del mismo.

El análisis de la información se efectuará agrupando y evaluando los

datos referentes a un mismo aspecto. Lo primero que se analizará y

estudiará son los parámetros que se necesiten para el diseño y la

construcción de un sistema prototipo que permita ejecutar la función de

monitorear y controlar la presión de gas en aires acondicionados para

vehículos que permita establecer el flujo de gas al sistema mientras se

repara la fuga, para posteriormente se procederá al programado del

Microntrolador como herramienta para el desarrollo del control para el

activado y desactivado intencional del sistema surtidor de gas.

CAPÍTULO IV

DESARROLLO DEL PROTOTIPO

FASE I: INVESTIGACIÓN PRELIMINAR.

Precisión de los aspectos técnicos que definen el funcionamiento de

los aires acondicionados

La investigación documental, fue realizada con el propósito de precisar los

aspectos técnicos que definen el funcionamiento de los aires acondicionados

automotrices. Se precisó que en la mayoría de los sistemas de aires

acondicionados automotrices están compuestos por cuatro partes básicas,

que son, un compresor, el cual utiliza la potencia del motor del vehículo, una

válvula de expansión que es la restricción hacia donde bombea el compresor

y dos intercambiadores de calor, que son el evaporador y el condensador. A

su vez se requiere de refrigerante que fluye a través del sistema y está en

constante cambio de estado cuando se inicia el ciclo.

El compresor utiliza la potencia del motor para comprimir y circular el gas

refrigerante a través del sistema.

El fluido en estado gaseoso es aspirado por el compresor a baja presión y

temperatura (3 bar, 5 °C), este sale comprimido a alta presión y temperatura

(20 bar, 110 °C). Al cumplirse este proceso, el fluido en estado gaseoso entra

al condensador, donde es enfriado, con el propósito de transformarlo en

líquido, al convertirse en liquido posee una presión alta y una temperatura

media, (19 bar, 60 °C), para así pasar al filtro secador (deshidratador), él se

encarga de eliminar la humedad para evitar la corrosión de las partes

funcionales y el congelamiento de la válvula de expansión, por donde pasa el

fluido en estado liquido para producir una violenta caída tanto de presión

como de temperatura, el fluido sale en estado difásico (gas-líquido), con una

presión de 3 bar y una temperatura de 0 °C, es conducido al evaporador

donde se transfiere calor, para así producir el aire frío que se hace circular

por el interior del vehículo mediante el motor ventilador.

Cuando el interior del vehículo alcanza una temperatura determinada, el

compresor deja de funcionar, hasta que esta aumente. Cuando esto ocurre,

el termostato se acciona nuevamente, es decir el gas refrigerante regresa al

compresor y se inicia el proceso de nuevo, este proceso es de tipo cíclico.

La potencia requerida para que entre en funcionamiento un aire

acondicionado automotriz puede ser dividido en dos partes específicas, la

primera de ellas es la potencia requerida para impulsar al compresor del

equipo de aire acondicionado y la segunda es la potencia eléctrica requerida

para el ventilador que fuerza aire a través del evaporador y del condensador.

La temperatura de un aire acondicionado en funcionamiento oscila entre los

25° y los 10° C.

Es de vital importancia el conocimiento de este funcionamiento, para así

poder conocer si el sistema a construir tiene un comportamiento eficiente.

Análisis de las encuestas.

Se realizaron un total de 16 encuestas, en talleres especializados en el

mantenimiento, reparación e instalación de aires acondicionados

automotrices. Las empresas tomadas de las Páginas Amarillas CAVEGUÍAS

de CANTV (2010), para el Área Metropolitana fueron 16. Así mismo esta

muestra representa el 20 % (72 talleres) del total de los talleres de la Gran

Caracas que se especializan en el mantenimiento, reparación e instalación

de aires acondicionados automotrices.

Pregunta 1: ¿Cuál es el tipo de gas refrigerante utilizado en su taller para los

aires acondicionados automotrices? Seleccione la alternativa que se

corresponda con el tipo de gas utilizado.

Tabla N° 10: Tipo de gas refrigerante utilizado en los talleres encuestados.

Alternativa fi Porcentaje

R-134A 14 87 %

R-12 2 13 %

Total 16 100%

Fuente: Los Autores (2011)

fi = frecuencia absoluta, la cual se obtiene por la suma de la cantidad de

respuestas dadas en cada alternativa, está suma siempre dará 16, ya que el

tamaño de la muestra utilizada es de 16.

Figura 14: Tipo de gas refrigerante utilizado en los talleres encuestados.

Fuente: Los Autores (2011)

Análisis

Como se puede observar un 87 % de los talleres encuestados utilizan

como gas refrigerante el R-134A para la carga de los aires acondicionados,

por otra parte un total de 13 % utilizan el R-12 como gas refrigerante.

Pregunta 2: ¿Cuáles son los niveles de presión de gas refrigerante óptimos

para el funcionamiento eficiente de los aires acondicionados automotrices, en

el lado baja presión?

Tabla N° 11: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el funcionamiento

eficiente de los aires acondicionados automotrices, en el lado baja presión

Alternativa fi Porcentaje

De 20 a 30 PSI 2 14%

87%

13%

R-134A

R-12

De 30 a 40 PSI 8 57%

De 40 a 50 PSI 4 29%

Total 16 100%

Fuente: Propia (2011)

Figura N° 15: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el

funcionamiento eficiente de los aires acondicionados automotrices, en el lado

baja presión

Fuente: Los Autores (2011)

Análisis.

Como se puede apreciar un 57% de los técnicos encuestados en los

talleres consideran que la presión de gas para un funcionamiento optimo de

un sistema de aire acondicionado automotriz en el lado de baja presión está

14%

57%

29%

De 20 a 30 PSI

De 30 a 40 PSI

De 40 a 50 PSI

comprendido en un rango entre 30 y 40 PSI, por su parte 29 % afirma que la

presión de gas para un funcionamiento optimo de un sistema de aire

acondicionado automotriz en el lado de baja presión está comprendido en un

rango entre 40 y 50 PSI, mientras que un 14 % indica que los niveles de

presión están en un rango entre 20 y 30 PSI.

Pregunta 3: ¿Cuáles son los niveles de presión de gas refrigerante óptimos

para el funcionamiento eficiente de los aires acondicionados automotrices, en

el lado alta presión?

Tabla N° 12: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el funcionamiento

eficiente de los aires acondicionados automotrices, en el lado alta presión.

Alternativa fi Porcentaje

De 100 a 150 PSI 0 0%

De 150 a 200 PSI 1 6%

De 200 a 250 PSI 15 94%

Total 16 100%

Fuente: Los Autores (2011)

Figura N° 16: Niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el

funcionamiento eficiente de los aires acondicionados automotrices, en el lado

alta presión.

Fuente: Los Autores (2011).

Análisis.

Como se puede observar un 94% de los técnicos y expertos encuestados

en los talleres consideran que la presión de gas para un funcionamiento

optimo de un sistema de aire acondicionado automotriz en el lado de alta

presión está comprendido en un rango entre 200 y 250 PSI, por su parte un

total de 6 % afirma que la presión de gas para un funcionamiento optimo de

un sistema de aire acondicionado automotriz en el lado de alta presión está

comprendido en un rango entre 150 y 200 PSI.

Pregunta 4: Según su experiencia ¿Cuáles son las fallas más comunes en

aires acondicionados automotrices?

0%

6%

94%

De 100 a 150 PSI

De 150 a 200 PSI

De 200 a 250 PSI

Tabla N° 13: Fallas más comunes en aires acondicionados automotrices

Alternativa fi Porcentaje

Daño del compresor 2 12%

Daño de los intercambiadores de calor 3 19%

Daño de válvulas y filtros 3 19%

Fugas de gas refrigerante 8 50%

Total 16 100%

Fuente: Los Autores (2011)

Figura N° 17: Fallas más comunes en aires acondicionados automotrices.

Fuente: Los Autores (2011).

Análisis.

Como se puede evidenciar un 50 % de los especialistas encuestadas en

12%

19%

19%

50%

Daño del compresor

Daño de los intercambiadores de calor

Daño de válvulas y filtros

los talleres de especializados en el mantenimiento, reparación e instalación

de aires acondicionados automotrices encuestados afirmaron que una de las

fallas más comunes presentes en esos sistemas son las fugas de gas

refrigerante, por su parte un 19 % indicó que una de las fallas más frecuentes

es el daño de los intercambiadores de calor (evaporador y/o condensador),,

no obstante otro 19 % de la población señaló que la falla más recurrente es

el daño de las válvulas y filtros, sin embargo un 12% aseveró que la falla más

usuales es el daño del compresor.

Pregunta 5 ¿Qué tiempo cree usted que duraría un sistema de aire

acondicionado en funcionamiento después de presentarse una fuga de un

tamaño no considerable?

Tabla N° 14: Tiempo cree usted que duraría un sistema de aire acondicionado en

funcionamiento después de presentarse una fuga de un tamaño no considerable

Alternativa fi Porcentaje

Una semana 0 0%

Un mes 2 12,5%

Tres meses 12 75%

Cinco meses 2 12,5%

Total 16 100%

Fuente: Los Autores (2011)

Figura N° 18: Tiempo duraría un sistema de aire acondicionado en funcionamiento

después de presentarse una fuga de un tamaño no considerable

Fuente: Los Autores (2011)

Análisis.

Como se puede observar en la Figura N° 16, el 12 % afirmó que un aire

acondicionado automotriz que presente una fuga de tamaño no considerable puede

durar un mes, mientras que el 75 % de la población encuestada indicó que podía

durar hasta tres meses, por su parte el 13 % señaló que seguiría en funcionamiento

durante aproximadamente 5 meses.

Pregunta 6: ¿Existe algún proceso de control de presión gas en los aires

acondicionados automotrices? En caso de responder afirmativamente,

señale que tipos de procesos de control de gas existen.

0%

12%

75%

13%

Una semana

Un mes

Tres meses

Cinco meses

Tabla N° 15: Proceso de control de presión de gas existentes en los aires

acondicionados automotrices

Alternativas fi Porcentaje

Si 16 100 %

No 0 0 %

Total 16 100%

Fuente: Los Autores (2011)

Figura N° 19: Procesos de control de presión de gas existentes en los aires

acondicionados automotrices

Fuente: Los Autores (2011)

100%

0%

Si

No

Análisis.

Como se puede apreciar en la figura N° 19, el 100 % de la población

encuestada en los talleres de aires acondicionados automotrices indicaron

que si existen procesos de control de presión en aires acondicionados

automotrices, entre estos están que al bajar la presión el sistema deja de

enfriar como habitualmente lo hacía y de perder una cantidad mayor de gas

refrigerante, una válvula indica que la presión bajo y automáticamente apaga

el compresor para así evitar su daño. Por su parte al encontrarse el aire

acondicionado con más presión de gas de la que se necesita, explotan las

mangueras.

Pregunta 7: ¿Qué requerimientos se deben considerar de acuerdo a su

experiencia en el área para el desarrollo de un prototipo que ejecute la

función de monitorear y controlar la presión de gas en aires acondicionados

para vehículos, que permita establecer el flujo de gas al sistema mientras se

repara la fuga?

Requerimiento 1: Conocer los tipos de compresores existentes en el

mercado, para determinar el que más se adapte a sus necesidades.

Objetivo e importancia del requerimiento: Al conocer el tipo de

compresor que se está utilizando, se determina el tipo de gas refrigerante

que se adapte más al modelo, así como también se garantiza que el tipo de

aceite para el compresor sea compatible con el mismo.

Requerimiento 2: Que el motor utilizado para la construcción del

prototipo de aire acondicionado sea lo suficientemente potente.

Objetivo e importancia del requerimiento: El compresor utiliza la

potencia del motor para poder comprimir y poner a circular el gas refrigerante

por todo el sistema, en este caso como no se utilizará un motor a combustión

interna, sino un motor eléctrico se debe tomar en cuenta que se necesitan

mínimo 1000 rpm en el compresor para un funcionamiento optimo del

sistema.

Requerimiento 3: Colocar los componentes y las conexiones en los

lugares indicados.

Objetivo e importancia del requerimiento: Para que al iniciarse el

sistema posea unos valores de presión indicados.

Requerimiento 4: Poseer un electro ventilador que cubra la mayor

cantidad de espacio posible en el condensador.

Objetivo e importancia del requerimiento: Para poder, por medio del

intercambiador de calor, extraer mayor cantidad de calor del sistema.

Requerimiento 5: La utilización de las mangueras indicadas.

Objetivo e importancia del requerimiento: Deben ser resistentes y

soportar altas presiones.

Requerimiento 6: Buena conexión eléctrica para que cada parte pueda

iniciar en el momento indicado.

Objetivo e importancia del requerimiento: Se debe tener un aislamiento

entre el sistema de control, que es el tablero y el sistema de potencia que se

compone por todas las demás piezas del sistema del aire acondicionado.

Requerimiento 7: Se debe tener un tablero que controle de encendido y

apagado del sistema y la velocidad de los motores sopladores.

Objetivo e importancia del requerimiento: Poder apagar o encender el

sistema en el momento deseado, y controlar la velocidad de enfriamiento.

Requerimiento 8: Utilizar filtro secante y un sensor de presión que cense

el nivel de presión en ese punto.

Objetivo e importancia del requerimiento: El filtro secante tiene la

función de retener la humedad del fluido por medio de un desecante, también

constituye una reserva de líquido y filtra las impurezas.

Requerimiento 9: Es necesario dejar un puerto para cargar el sistema y

otro para simular la fuga.

Objetivo e importancia del requerimiento: Esto se debe a que el

prototipo a desarrollar es cuando las fugas estén presentes.

Requerimiento 10: Diseñar un circuito electrónico que este monitoreando

el sensor de presión.

Objetivo e importancia del requerimiento: Para que reaccione

dependiendo de las señales emitidas por el sensor.

Requerimiento 11: Utilizar una electroválvula que soporte las presiones

de carga del sistema.

Objetivo e importancia del requerimiento: Para establecer un flujo de

gas al sistema prototipo cuando sea necesario.

Tabla N° 16: Requerimientos que se deben considerar para el desarrollo de

un prototipo que ejecute la función de monitorear y controlar la presión de

gas en aires acondicionados para vehículos

Alternativas fi Porcentaje

Requerimiento 1 1

6 %

Requerimiento 2 2

13 %

Requerimiento 3 1 7 %

Requerimiento 4 1 7%

Requerimiento 5 2 13 %

Requerimiento 6 2 13%

Requerimiento 7 1 7%

Requerimiento 8 1 7%

Requerimiento 9 1 7%

Requerimiento

10

2 13%

Requerimiento

11

1 7%

Total 16 100%

Fuente: Los Autores (2011)

Figura N° 20: Requerimientos se deben considerar de acuerdo a su

experiencia en el área para el desarrollo de un prototipo que ejecute la

función de monitorear y controlar la presión de gas en aires acondicionados

para vehículos, que permita establecer el flujo de gas al sistema mientras se

repara la fuga.

Fuente: Propia (2011)

Análisis.

Como se puede apreciar en la figura N° 20, un 6 % de la población

encuestada afirmó que es importante tener en cuenta el requerimiento 1, un

13 % afirmó que se debe tomar en cuenta el requerimiento 2, un 7% dijo que

el requerimiento 3 era necesario, de igual manera un 7 % señalo es

6%

13%

7%

7%

13%13%

7%

7%

7%

13%

7%

Requerimiento 1

Requerimiento 2

Requerimiento 3

Requerimiento 4

Requerimiento 5

Requerimiento 6

Requerimiento 7

Requerimiento 8

Requerimiento 9

Requerimiento 10

Requerimiento 11

importante el requerimiento 4, así mismo un 13 % confirmó que el

requerimiento 5 era de vital importancia, al igual que el requerimiento 6, un

7% indico el requerimiento 7, un 7% resaltó el requerimiento 8, un 7% señaló

necesario el requerimiento 8, un 7 % afirmó el requerimiento 9, un 13 %

indicó el requerimiento 10, y por ultimo un 7 % señalo como importante el

requerimiento 11.

FASE II: REQUERIMIENTOS DEL PROTOTIPO.

De acuerdo con los resultados obtenidos de las encuestas, se

determinaron los requerimientos del prototipo, así como también permitió

establecer los parámetros del diseño del prototipo, los cuales se le

presentarán a continuación:

- Contar con un motor que tenga la suficiente potencia para que el

compresor pueda trabajar de una manera correcta, ya que este toma

la potencia del motor para poder comprimir y hacer circular el gas por

todo el sistema.

- Poseer los componentes básicos para la construcción de un aire

acondicionado automotriz como lo son: el compresor, el condensador,

un evaporador, motores ventiladores, un filtro secante, una válvula de

expansión, un electro ventilador y un sistema de tuberías, estas deben

ser de goma, ya que deben ser resistentes y soportar altas presiones.

- El buen posicionamiento de los componentes y conexiones en los

lugares indicados, así como también una buena conexión eléctrica

para un buen funcionamiento del sistema.

- Utilizar un sensor de presión para que se monitoree el nivel de presión

del sistema.

- Diseñar un circuito que reaccione dependiendo de las señales

emitidas por el sensor.

- Usar una electroválvula que soporte altas presiones para poder

establecer un flujo de gas al sistema cuando sea necesario.

- Indicarle al usuario con una luz, el estado en el cual se encuentra su

sistema, es decir si está funcionando de una manera correcta, si

presenta fuga e indicar cuando el sistema este siendo cargado.

En atención a estos requerimientos, las funciones que ejecuta este

prototipo para lograr su objetivo, desde el punto de vista técnico son las

siguientes:

- Construir un prototipo de aire acondicionado automotriz.

- Monitorear la presión de gas en aires acondicionados de vehículos.

- Detectar las fugas.

- Permitir el establecimiento de un flujo de gas al sistema hasta que

esta sea reparada

- Indicar al usuario que la fuga está presente activando una luz.

FASE III: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO.

En la Figura N° 21 se presenta el diagrama general de este proyecto, el

mismo se divide en tres bloques, el bloque 1, corresponde a la parte de

sistema del aire acondicionado, el bloque 2 a la etapa del control o la

detección de la fuga y el bloque 3, es la parte de potencia o surtidora de gas

refrigerante del sistema, cada bloque posee una fuente de alimentación

diferente.

Figura N° 21: Diagrama en bloque general.

Fuente: Los Autores (2011).

Figura N° 22: Diagrama en bloque

Fuente: Los Autores (2011).

Especificaciones Técnicas.

En la figura N° 22 se puede evidenciar de una manera más específica la

función del sistema prototipo en un diagrama en bloque, donde se pueden

aparecen las distintas etapas para el control y monitoreo del sistema, en el

bloque 1 se localiza el sistema de aire acondicionado, que se estará

monitoreando el cual como se mencionó en el Capítulo I, en las

delimitaciones técnicas, será construido por los autores del proyecto, por su

parte en el bloque 2 se tiene lo que es la etapa de control, o lo que es igual

en este caso al sistema de detección de caída de presión y fuga, su

funcionamiento se basa en que el sensor de presión, estará en todo

momento monitoreando el nivel de presión que existe entre el compresor y el

evaporador, la señal que arrojada por este sensor es enviado al

Microcontrolador, dependiendo de esa señal será la acción tomada por el

mismo, por ejemplo si la presión está en un nivel normal, seguirá

monitoreando, sin tomar ninguna acción, por su parte si el nivel de presión

está más bajo del nivel normal, este enviará una señal al bloque 3, para

activarlo, en él se encuentra la parte de potencia, este tiene la tarea de suplir

el gas refrigerante hasta llegar al nivel requerido para el buen funcionamiento

del sistema, está comprendido por un aislador, que protege al

Microcontrolador de los voltajes y corrientes devueltas de este circuito de

potencia, a su vez está conectado a un relé, que dependiendo de la señal

emitida por el Microcontrolador dejará pasar tensión o no, a la electroválvula

para que pueda enviar el gas del tanque alternativo de gas refrigerante al

sistema para continuar en funcionamiento. A continuación se le presentará

de una manera más detallada el diseño y la construcción de bloque por

bloque.

Bloque 1: Sistema de Aire Acondicionado.

Para diseñar un sistema prototipo de aire acondicionado se necesita un

compresor, que es el corazón del sistema, en la vida real el compresor es

accionado por energía cinética que es producida por un motor a combustión

interna que impulsa al vehículo.

En este prototipo se necesita simular la fuerza del motor del vehículo,

para esto se debe tener en cuenta, que este motor debe tener la potencia

necesaria para mover el compresor, ya que al realizar el llenado de gas

refrigerante pone más resistencia al motor, exigiéndole así una potencia

mayor, en este proyecto fue sustituido el motor de combustión interna del

vehículo por un motor eléctrico de 2 HP, 3625 rpm.

Cálculos preliminares.

En la figura # 23 se presenta la polea entre el compresor y el motor. La

misma tiene la finalidad de que al activarse el motor y encenderse el

compresor este utilice la potencia necesaria para su eficaz funcionamiento.

Para el funcionamiento eficiente del aire acondicionado en el compresor

debe tener unos valores aproximados de revoluciones por minuto y de

caballos de fuerza, estos valores varían dependiendo del tamaño de las

poleas, es necesario realizar una relación de poleas adecuada entre el motor

y el compresor para así acercarse lo más posible a estos valores necesarios,

se realizaron una serie de cálculos que se presentaran a continuación, para

poder calcular el tamaño de estas poleas.

Figura N° 23 Polea entre el compresor y el motor

Fuente: Los Autores (2011).

Para el cálculo del tamaño de esta polea se parte desde la Fórmula N° 5

que es de la relación entre la rapidez lineal y angular.

Fórmula N° 5

Relación entre la rapidez lineal y angular.

v = rω

Fuente: Freedman, Sears, Young y Zelamansky (2004) (p.336)

Partiendo de la ecuación anterior y basándose en la Figura N° 23 se dice

que la correa ni se resbala ni se estira, así que debería tener la misma

velocidad tangencial v en ambos lados, es decir que:

Fórmula N° 6

Cálculo de tamaño de polea del motor.

v = r1ω1 = r2 ω2 así que ω2

ω1=

r1

𝑟2=> 𝑟1 =

𝜔2

𝜔1∗ 𝑟2

Fuente: Freedman, Sears, Young y Zelamansky (2004) (p.338).

Donde:

ω1 son las rpm del motor en rad/s

ω2 son las rpm deseadas en el compresor en rad/s

r1 es el radio de la polea del motor en cm.

r2 es el radio de la polea del compresor en cm.

Fórmula N° 7

Conversión de la velocidad angular a rad/s.

𝜔 =𝑟𝑒𝑣

𝑚𝑖𝑛=

𝑛 𝑟𝑒𝑣

1𝑚𝑖𝑛

2𝜋 𝑟𝑎𝑑

1𝑟𝑒𝑣 (

1𝑚𝑖𝑛

60𝑠)

Fuente: Freedman, Sears, Young y Zelamansky (2004) (p.378).

n= cantidad de revoluciones.

Se aplica esta fórmula para la obtención de los valores de ω1 y ω2 .

𝜔1 = 3600 𝑟𝑒𝑣/ min = (3600 𝑟𝑒𝑣

1 𝑚𝑖𝑛)(

2𝜋 𝑟𝑎𝑑

1 𝑟𝑒𝑣)(

1𝑚𝑖𝑛

60 𝑠)

𝜔1 = 376,9911184 𝑟𝑎𝑑/𝑠

𝜔2 = 1800 𝑟𝑒𝑣/ min = (1800 𝑟𝑒𝑣

1 𝑚𝑖𝑛)(

2𝜋 𝑟𝑎𝑑

1 𝑟𝑒𝑣)(

1𝑚𝑖𝑛

60 𝑠)

𝜔2 = 188, 4955592 𝑟𝑎𝑑/𝑠

Tomando en cuenta los resultados obtenidos de ω1 y ω2, se dispondrá a

la aplicación de la fórmula N° 6 para así obtener el tamaño del radio de la

polea del motor. Los datos que se tienen son:

ω1 = 376,9911184 rad/s

ω2 = 188,4955592 rad/s

r1 = ?

r2 = 6,5 cm

𝑟1 = 𝜔2

𝜔1∗ 𝑟2 =

188,4955592 𝑟𝑎𝑑/𝑠

376,9911184 𝑟𝑎𝑑/𝑠 ∗ 6,5 𝑐𝑚 = 3,25 𝑐𝑚

El radio de la polea del motor debe tener un radio de 3,25 cm para poder

tener la cantidad de revoluciones por minuto deseadas en el compresor, para

que este pueda tener un funcionamiento eficiente.

Diseño y Construcción del aire acondicionado automotriz.

Este sistema consta de una base de metal, donde se encuentran de

manera fija el compresor y el motor eléctrico, separados por un tensor

hidráulico y uno fijo, ya que la correa debe tener la tensión necesaria para el

optimo funcionamiento del arreglo de poleas realizados, debido a que, el

motor y el compresor tienen un peso considerable, estos deben poseer un

lugar fijo que no está expuesto a cambios, la base de metal, brinda una

rigidez y seguridad necesaria para estos dos dispositivos. La base de metal

antes mencionada, está colocada en la parte central de una mesa de madera

de 3 niveles, junto con el filtro secante y el presostato, dicha mesa posee 4

ruedas para poder ser trasladado más cómodamente. Esta mesa fue

diseñada con 3 niveles, debido a que, el prototipo posee varias partes, que

es de vital importancia mantener aisladas, en la parte inferior de la mesa se

encuentra ubicado la alimentación del sistema (batería automotriz), el

condensador de arranque del motor, el condensador del sistema junto con el

electro ventilador, este es el encargado de extraer el calor del sistema. En la

parte superior se tiene el evaporador, la válvula de expansión y los motores

sopladores contenidos en una caja de control. En la parte trasera de la mesa

y a un costado, se encuentran las conexiones realizadas con mangueras, la

conexión que va desde la entrada del compresor al evaporador se conoce

como lado de baja presión, mientras que la conexión de mangueras

localizadas entre el compresor y el condensador se conoce como lado de

alta presión, los puertos de carga. En el interior de la mesa se tienen los

relés y las conexiones eléctricas necesarias para el buen funcionamiento de

las piezas.

Como se indicó en la fase de diseño, se realizó un acople de poleas entre

el compresor y el motor, para así poder tener un funcionamiento optimo del

comprensor, ya que el toma la potencia necesaria del motor para así poder

comprimir el gas y hacerlo circular por el sistema. Para una mejor apreciación

de este arreglo de poleas véase la Figura N° 24.

Figura N° 24: Arreglo de poleas del motor y comprensor

Fuente: Los Autores (2011).

La ubicación de los componentes del sistema prototipo de aire

acondicionado fue evaluada con especialistas en el área, para así utilizar el

menor espacio posible entre los componentes, para así abaratar costos en

cuanto a las mangueras y ser lo más pequeño posible, para poder ser

trasladado de una manera más fácil.

Quedando de la siguiente manera, viéndose desde la parte inferior a la

parte superior de la mesa, se tiene la batería del carro, que es la fuente de

alimentación de este prototipo 12 V 600 A, a su lado derecho se encuentra el

condensador junto con el electro ventilador de 10’’ 80 W, estos dos se

localizaron allí, ya que ellos desprenden altas temperaturas, al extremo

izquierdo se encuentra, el condensador de arranque del motor 1000uF, en la

parte media de la mesa, se localiza el arreglo de poleas entre el motor marca

Weg Monofásico, 2 HP, 3625 rpm y el compresor 508 B, el filtro secante

conectado al presostato y en la parte superior de la mesa se encuentra el

evaporador, este fue ubicado en esa posición, ya que se quiere mantener lo

más alejado posible de las altas temperaturas que producen tanto el electro

ventilador, el condensador, como el motor y el compresor. En la figura N° 25

se puede apreciar el posicionamiento de los componentes del aire

acondicionado con una vista frontal. Mientras que en la Figura N° 26 se

puede apreciar la parte trasera del mismo.

Figura N° 25: Vista frontal del aire acondicionado automotriz

Fuente: Los Autores (2011).

Figura N° 26: Vista trasera del aire acondicionado automotriz

Fuente: Los Autores (2011).

BLOQUE 2 Y 3: Diseño del detector de caída de presión y sistema

surtidor de gas.

A un costado de la mesa donde se encuentra el puerto de carga, se fijó la

bombona de gas del sistema alterno, conectada con una electroválvula

selenoide para controlar el flujo de gas y a su vez un medidor de presión,

este sistema va conectado al puerto de carga del sistema de aire

acondicionado para así poder tener un flujo de gas cuando este lo amerite.

En la parte superior de la mesa a un lado de la caja de control, se encuentra

el circuito electrónico, que controla el activado y desactivado de la

electroválvula, dependiendo de las señales emitidas por el sensor utilizado el

cual es un presostato.

En la figura N° 27 se encuentra el diseño circuital del sistema de control

de presión de gas, que tiene por función activar la electroválvula, cuando el

presostato emita la señal de baja presión, para ello el Microcontrolador se

encuentra monitoreando constantemente las señales emitidas por el

presostato, que a su vez se encuentra conectado a una alimentación de 5 V,

que están llegando constantemente al Microcontrolador, al caer la presión en

el sistema este corta el flujo de corriente hacia el Microcontrolador, este a su

vez detecta la caída de tensión y envía una señal de 5 V a un aislador óptico

4N35, que internamente enciende un led infrarrojo, que satura un

fototransistor, y permite el paso de 5V hacia una resistencia de 100 Ω,

conectada en serie la base de un transistor 2N2222, este permite el paso de

5 V, entre el colector y el emisor, solo cuando llega el voltaje a la base, ya

que es un transistor BJT y satura por corriente, este voltaje activa la bobina

de un relé de 5V y 10 A, encargado de conmutar la fase de 110 VAC, hacia

uno de los terminales de la electroválvula cuando llegue la señal. Esta

electroválvula posee su otro terminal conectado al neutro de la fuente AC,

esto permite que al momento de recibir la señal del presostato, se active la

electroválvula y reciba un flujo de gas al sistema, hasta que el presostato

envié la señal de que el nivel de presión es el indicado.

Figura N° 27: Diagrama Circuital completo del sistema.

Fuente: Los Autores (2011)

Este circuito fue construido en un protoboard con una medida de 16,5 X

5,4 X 0,85 cm. Y se puede observar en la figura N° 28.

Figura N° 28: Circuito del sistema prototipo

Fuente: Los Autores (2011).

En la figura N° 29 se puede apreciar el sistema surtidor de carga

alternativo de gas al sistema.

Figura N° 29: Sistema de carga de gas.

Fuente: Los Autores (2011).

FASE IV: PRUEBAS AL SISTEMA PROTOTIPO.

Para este objetivo se utilizó como técnicas de recolección de datos la lista

de cotejo la misma puede observarse el Anexo A-2.

Funcionamiento del prototipo sistema de aire acondicionado

Las pruebas realizadas para validar el funcionamiento eficiente de

sistema fueron las siguientes:

1. Después de realizar las conexiones del sistema se procedió a

hacer un vacio a las tuberías y se encendió el motor y el compresor

para hacer el llenado de gas con un manómetro.

El resultado de esta prueba fue satisfactorio, ya que al encender el sistema

empezó a enfriar correctamente.

2. Se procedió a la conexión del manómetro en los puertos de alta y

baja presión para la verificación de los niveles de presión

indicados.

El resultado de esta prueba fue satisfactorio, ya que los niveles de presión

son los indicados en alta presión es de 150 PSI, y en el lado de baja presión

fue de 35 PSI.

Partiendo por lo indicado en la lista de cotejo el resultado dio como

resultado un buen funcionamiento del sistema.

Funcionamiento del sensor.

Las pruebas realizadas para validar el funcionamiento eficiente del sensor

fueron las siguientes:

1. La primera prueba realizada al sensor, consistió en el vaciado

de gas refrigerante del sistema prototipo de aire acondicionado

automotriz, hasta que este indicará que la fuga estaba presente, es

decir que existe un bajo nivel de presión, cabe destacar que el

comportamiento de un presostato, que es el sensor empleado en este

proyecto, consiste en que cuando el fluido ejerce presión sobre su

pistón interno haciendo que se mueva hasta que los dos contactos se

unan, al bajar la presión un resorte empuja el pistón en sentido

contrario y los contactos se separan.

Está prueba tuvo un resultado satisfactorio, ya que al caer la presión el

sensor (presostato) envió la señal deseada.

2. Otra prueba ejecutada al sensor, se efectuó posteriormente al

vaciado del sistema, la misma consistió en el llenado de gas

refrigerante al mismo, para así poder demostrar que el sensor

funcionaba de manera correcta, al llegar a un rango entre 35 PSI de

presión este vuelve a su estado inicial.

En la tabla N° 17 se puede evidenciar el comportamiento del sensor,

explicado en las pruebas anteriores.

Tabla N° 17: Comportamiento del sensor.

Nivel de presión

Lado de Baja

Comportamiento

del sensor

Voltaje

35 PSI Dos contactos unidos.

Presión indicada.

5 V.

10 PSI Se separan los contactos.

Baja presión.

0 V.

Menos de

10 PSI

Se separan los contactos.

No hay presión.

0 V.

Fuente: Los Autores (2011).

La misma también tuvo un resultado satisfactorio, lo que constató el buen

funcionamiento del sensor tanto al perder la presión el sistema, como cuando

la presión sube a un rango apreciable.

Funcionamiento del sistema detector de fuga.

La prueba realizada para conocer el funcionamiento del sistema detector

de fugas fue la siguiente:

Se le realizó un vaciado de gas refrigerante al aire acondicionado

automotriz hasta que el sensor envié la señal de caída de presión, este le

envió una señal al Microcontrolador para así poder indicar que el sistema

poseía una fuga de manera visual y activo el sistema surtidor de gas.

El resultado de esta prueba fue satisfactoria, ya que al retirar el gas del

sistema, mediante una fuga simulada, se encendió el indicador visual de

fuga.

Funcionamiento de los indicadores visuales.

En este prototipo se colocaron tres indicadores visuales, los cuales

informaran al usuario, el estado en el que se encuentra su aire

acondicionado automotriz, es decir si se encuentra encendido el led verde,

quiere decir que el sistema no posee ningún tipo de fuga, si se enciende el

led rojo indica que una fuga está presente, y si el led amarillo esta activado,

muestra que el sistema está siendo cargado de gas refrigerante y al terminar

de ser cargado el mismo es apagado. Cabe destacar que los únicos leds que

pueden estar encendidos al mismo tiempo son el rojo y el amarillo, ya que

uno indica la falla y el otro indica que está siendo cargado el sistema.

Las pruebas realizadas para verificar que los indicadores visuales

funcionaran de una manera eficiente fueron:

1.- Al ser encendido el aire acondicionado en perfecto estado, se tuvo

como resultado el encendido el Led verde.

2.- Al simular la fuga vaciando del gas refrigerante del aire

acondicionado, al detectar la caída de presión, automáticamente se apago el

Led verde y se encendió el led rojo indicando que una fuga estaba presente,

así mismo se encendió el led amarillo para así dar inicio a la carga de gas al

sistema, al terminar este led amarillo se apaga. El Led rojo se mantiene

encendido hasta que se repare la fuga.

3. Al encenderse el aire acondicionado y éste presente una presión baja

se obtuvo como resultado el encendido automático del led rojo, así como

también el encendido posterior del led amarillo, el cual indica que el sistema

está siendo cargado, al terminar automáticamente este se apagará.

Funcionamiento del surtidor de gas.

La primera prueba realizada de este sistema surtidor de gas, consistió en

el vaciado total del gas refrigerante del sistema prototipo de aire

acondicionado automotriz y proceder a cargarlo utilizando el sistema

alternativo que fue creado, para esto se alimento con 110 VAC, directamente

a la válvula selenoide, y se abrió la llave de paso de gas de la bombona, todo

esto con el sistema encendido.

El resultado de esta prueba fue satisfactorio, ya que se realizó la carga

del sistema completo mediante la activación del sistema selenoide.

Funcionamiento del sistema prototipo general

Después de tener el sistema entero construido, se procedió a la

realización de las siguientes pruebas para constatar que su funcionamiento

fuese eficiente:

1. Al encender el sistema se procedió a ver si el aire estuviese

enfriando de una manera correcta.

2. Luego se procedió a la extracción del gas del sistema, esperando

que se cargara automáticamente al detectar que una falla

estuviese presente.

El resultado de esta prueba fue satisfactorio, ya que al caer la presión, se

activó automáticamente el sistema surtidor alterno, hasta llegar al nivel

indicado 35 PSI, luego se cerró la electroválvula y se detuvo la carga,

dejando totalmente operativo el sistema otra vez.

Recursos Necesarios

Para la realización de este trabajo de investigación se necesitaron tomar

varios aspectos que conformaron los costos para el desarrollo del prototipo,

estos se subdividen en Recursos Humanos, Recursos Materiales y Recursos

Financieros.

A. Recursos Humanos

Para la realización de este Trabajo de Grado, se contó con el apoyo y

orientación de profesionales en el área de electrónica, refrigeración,

economía y metodología para el asesoramiento de esta investigación. Estos

son expresados en la tabla N° 18.

Tabla N° 18: Recursos Humanos.

Área Nombre Horas

empleadas

Honora

rios

Tutor Ing. Alejandro Sardí 12 horas 0 Bs. F.

Apoyo Técnico Edilberto Díaz 12 horas 0 Bs. F.

Apoyo Técnico Gian Manuel 9 horas 0 Bs. F.

Asesoría

Metodológica

Licenciado José Luis

Suárez

8 horas 400 Bs.

F.

Asesoría

Metodológica

Economista Alberto Pirela 9 horas 0 Bs. F.

Asesoría

Metodológica

Licenciado José Mejías 5 horas 0 Bs. F.

Tesista Diaz, Edy 750 horas 0 Bs. F.

Tesista Salas, Carla 750 horas 0 Bs. F.

Total 400 Bs. F.

Fuente: Los Autores (2011)

Los honorarios de la mayoría de los especialistas no fueron cobrados,

debido a que fue un aporte al desarrollo de la investigación.

B. Recursos Materiales.

Este trabajo de grado requirió para su elaboración diversos materiales, en

donde se encuentran los componentes electrónicos empleados para la

fabricación del prototipo y los artículos de oficina. Estos se pueden apreciar

en la tabla N° 19.

Tabla N° 19: Recursos Materiales.

Cantidad Descripción del gasto Monto Unitario Monto Total

6 Encuadernación Tesis I y Tesis II 30 Bs. F. 180 Bs. F.

1 Gastos en Fotocopias 100 Bs. F. 100 Bs. F

1 Papelería 300 Bs. F. 300 Bs. F.

1 Computadora Core Dúo 2000 Bs. F 2000 Bs. F.

1 Conexión a Internet (Banda Ancha) 400 Bs. F. 400 Bs. F.

1 Software (MPLAP IDE, Kicad) 0 Bs. F. 0 Bs. F.

2 Transporte 50 Bs. F 100 Bs. F.

4 Libros de Electrónica 150 Bs. F. 600 Bs. F.

2 Libros de Metodología 98 Bs. F. 196 Bs. F.

Total 3876 Bs. F.

Fuente: Los Autores (2011)

C. Recursos Técnicos.

Para el desarrollo de este prototipo se emplearon los siguientes recursos:

Tabla N° 20: Recursos Técnicos

Cantidad Descripción del gasto Monto Unitario Monto Total

1 Motor 2 HP

1300 Bs. F. 1300 Bs. F.

1 Compresor 508 B con base

1390 Bs. F. 1390 Bs. F.

1 Base del compresor y motor

600 Bs. F. 600 Bs. F.

1 Mesa para la instalación del equipo

350 Bs. F. 350 Bs. F.

1 Evaporador de 28 tubos con rejilla

626,73 Bs. F. 626,73 Bs. F.

1 Condensador universal 14 x 18

465,73 Bs. F. 465,73 Bs. F.

1 Electro ventilador 10’’

195,086 Bs. F. 195,08 Bs. F.

2 Relé Bosch 5 p

71,66 Bs. F. 143,33 Bs. F.

1 Filtro secante

71,87 Bs. F. 71, 87 Bs. F.

1 Presostato

51,33 Bs. F. 51,33 Bs. F.

1 Polea tensora

143,75 Bs. F. 143,75 Bs. F.

1 Manguera 13/32

256,69 Bs. F. 256,69 Bs. F.

2 Manguera 5/16

241,29 482,59

1 Manguera ½

256,69 Bs. F. 256,69 Bs. F.

1 Carga de Gas Refrigerante

320 Bs. F. 320 Bs. F.

1 Batería de carro 12 V. 600 A 320 Bs. F.

320 Bs. F.

2 Poleas para el motor 130 Bs. F.

360 Bs. F.

1 Correa para polea 50 Bs. F.

50 Bs. F.

1 Electroválvula 370 Bs. F.

370 Bs. F.

30 metros Cable automotriz 4 Bs. F

120 Bs. F.

2 Breaker 30 A 60 Bs. F.

120 Bs. F.

50 Tornillos y Tuercas 2 Bs. F.

100

1 Aceite para el compresor 60 Bs. F

60 Bs. F.

3 Bombonas de gas refrigerante 134-A 130 Bs. F.

390 Bs. F.

10 metros Termoencogible 2 Bs. F.

20 Bs. F.

2 Relé 5V 10 A 12,33 Bs. F.

24,66 Bs. F.

4 Regulador de voltaje 7805 3,16 Bs. F.

12,33 Bs. F.

4 Cristales de cuarzo 5,22

20,9

5 Optoacopladores 3,5 Bs. F.

17,50

1 Componentes electrónicos 250 Bs. F.

250 Bs. F.

10 Conectores 2 Bs. F.

20 Bs. F.

2 Microcontrolador PIC 16F873 191 Bs. F.

191 Bs. F.

1 Programador de PIC 400 Bs. F.

400 Bs. F.

1 Amortiguador hidráulico tensor 80 Bs. F.

80 Bs. F.

2 Tuberías de cobre 60 Bs. F.

120 Bs. F.

1 Medidor de presión 120 Bs. F.

120 Bs. F.

Total 9802,68 Bs. F.

Fuente: Los Autores (2011)

Costos del Proyecto.

El costo total de este proyecto se calculó como la sumatoria de los

Recursos Técnicos, Recursos Materiales y Recursos Humanos. El costo total

de la realización de este prototipo fue de 14.078,68 Bs. F. Cabe destacar que

para la implementación de este sistema prototipo disminuirían los costos de

la construcción de sistema de aire acondicionado, ya que se utilizaría el aire

acondicionado del vehículo, el costo de la implementación sería de 1.522,89.

CONCLUSIONES

Las conclusiones formuladas en este estudio, se establecieron en función

a los objetivos planteados en el mismo:

Según la investigación documental y las encuestas realizadas a los

talleres especializados en el mantenimiento, reparación e instalación de los

aires acondicionados automotrices y cumpliendo con los objetivos trazados

se logró conocer el funcionamiento, las debilidades y principales fallas

presentadas por los aires acondicionados automotrices, para así poder

brindarle al usuario un sistema que controle y monitoree constantemente el

nivel de presión de gas de su aire acondicionado. Estas encuestas al ser

analizadas sirvieron para determinar los parámetros o requerimientos de

diseño y construcción del prototipo. Dejando así claras las funciones que

este debe brindar: (a) Construir un prototipo de aire acondicionado

automotriz, (b) Monitorear la presión de gas en aires acondicionados de

vehículos, (c) detectar las fugas, (d) permitir el establecimiento de un flujo de

gas al sistema hasta que esta sea reparada, (e) indicar al usuario que la fuga

está presente activando una luz.

Cabe destacar que una de las principales fallas de los aires

acondicionados automotrices son las fugas de gas refrigerante, cosa que fue

confirmada con el resultado de las encuestas, como solución a este

problema, se diseño un sistema prototipo de aire acondicionado para poder

realizar los experimentos correspondientes en él, de igual manera se

diseñaros dos (2) diagramas circuitales de forma específica, acoplando

tecnologías tanto digitales como analógicas y utilizando componentes

existentes en el mercado venezolano. Este diseño está enmarcado en las

especificaciones técnicas de cada uno de sus componentes, complementado

con un programa elaborado específicamente para este diseño y para el

componente PIC16F873 (ver anexo C), el mismo es el encargado de estar en

constante monitoreo de las señales emitidas por el presostato, para así

poder tomar la decisión de si se activa el sistema de carga alternativo o no.

El diseño y construcción del prototipo estuvo compuesto por las siguientes

etapas: (a) Prototipo de sistema de aire acondicionado, el cual fue diseñado

para poder realizar los diversos experimentos y pruebas, (b) detector de fuga,

este tiene la función de indicar el nivel de presión del sistema, de haber una

caída de presión, el presostato emite una señal al Microcontrolador, para así

poder encender el led indicador de fuga, (c) sistema surtidor de gas, su

principio de funcionamiento es que al recibir la señal de que la presión bajo

automáticamente el Microcontrolador activa una electroválvula conectada a

una bombona de gas refrigerante, para así poder surtir del gas faltante al

sistema.

Este diseño cumplió con todas las exigencias dadas por los especialistas

en el área de mantenimiento, reparación e instalación de aires

acondicionados automotrices consultados para apoyo técnico y aprobación

del sistema.

Las pruebas realizadas al sistema prototipo, (verificación del

funcionamiento del sistema prototipo de aire acondicionado, la simulación de

las fugas, para que el sistema las detectará y el llenado de gas

automáticamente, así como también el activado de los indicadores visuales),

validaron el funcionamiento esperado del prototipo, de acuerdo a los

parámetros establecidos para su construcción.

Se puede concluir que uno de los principales logros obtenidos, en este

trabajo de grado es la modernización del sistema existente, también se

puede decir que soluciona las fugas de gas refrigerantes en los sistemas de

aire acondicionados automotriz por un tiempo determinado, e indica al

usuario que la fuga está presente.

RECOMENDACIONES

Se recomienda dar a conocer este prototipo, ya que es un novedoso

sistema y cuenta con un gran potencial debido a su adaptación a cualquier

tipo de equipos de aires acondicionados automotrices.

Este prototipo sirve para la implementación en los equipos de aire

acondicionado automotrices, ya que es algo novedoso que en el país no se

tiene y sirve de gran ayuda a los usuarios de vehículos que presentan

problemas de fuga de gas refrigerante en sus sistemas de aires

acondicionados. Se recomienda la implementación en vehículos particulares,

por sus ventajas y bajo costo. Así como también en vehículos que prestan

servicio a la comunidad como lo son las ambulancias y los camiones

blindados.

Se recomienda incluir el uso de un medidor digital en el tablero del

vehículo, para que así el usuario pueda monitorear de una manera más

precisa el nivel de presión de su aire acondicionado, con los valores exactos.

El uso de una electroválvula de 12 V, ya que la alimentación eléctrica de

los vehículos es de este voltaje.

Se debe desconectar el sistema de control presente en los vehículos,

para una instalación segura de este sistema.

La bombona de gas alternativa utilizada debe ser recargable y extraíble,

para brindarle al usuario economía y comodidad.

De igual manera se recomienda tomar este trabajo de grado para

proporcionar una base y un punto de inicio para futuros proyectos en todo lo

que es la parte de refrigeración en aires acondicionados y sistemas de

control, así como también deja abierto el camino para el estudio más

especializado con respectos a este tema, trayendo como consecuencia que

en un futuro los principios teóricos y prácticos en este estudio pueden ser

aplicados, no solo en sistema de refrigeración para vehículos sino también

en sistemas de refrigeración industrial y doméstica.

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ANEXOS

ANEXOS A.

INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

ANEXO A-1.

ENTREVISTA APLICADA A LOS ESPECIALISTAS EN AIRES

ACONDICIONADOS AUTOMOTRICES.

1. ¿Cuál es el tipo de gas refrigerante utilizado en su taller para los aires

acondicionados automotrices? Seleccione la alternativa que se

corresponda con el tipo de gas utilizado.

R-134A

R-12

2. ¿Cuáles son los niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el

funcionamiento eficiente de los aires acondicionados automotrices en

el lado de baja presión?

De 20 a 30 PSI

De 30 a 40 PSI

De 50 a 60 PSI

3. ¿Cuáles son los niveles de presión de gas refrigerante óptimos para el

funcionamiento eficiente de los aires acondicionados automotrices en

el lado de baja presión?

De 100 a 150 PSI

De 200 a 250 PSI

De 250 a 300 PSI

4. Según su experiencia ¿Cuáles son las fallas más comunes en aires

acondicionados automotrices?

Daño del compresor

Daño de los intercambiadores de calor

Daños de las válvulas y filtros

Fugas de gas refrigerante en el sistema

5. ¿Qué tiempo cree usted que duraría un sistema de aire

acondicionado en funcionamiento después de presentarse una fuga

de un tamaño no considerable?

Una semana

Un mes

Tres meses

Cinco meses

6. ¿Existe algún proceso de control de presión gas en los aires

acondicionados automotrices?

Si

No

En caso de responder afirmativamente, señale que tipos de procesos de

control de gas existen:

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

__________________________________________________________

7. ¿Qué requerimientos se deben considerar de acuerdo a su

experiencia en el área para el desarrollo de un prototipo que ejecute la

función de monitorear y controlar la presión de gas en aires acondicionados

para vehículos, que permita establecer el flujo de gas al sistema mientras se

repara la fuga?

Requerimiento 1:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 2:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 3:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 4:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 5:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 6:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 7:

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 8:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 9:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Requerimiento 10:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

Objetivo e importancia del requerimiento:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

ANEXO A-2.

LISTA DE COTEJO

Indicador ON OFF

Funcionamiento del

sensor.

Funcionamiento del

indicador visual.

Indicadores Bueno Regular Malo

Funcionamiento

del sistema

prototipo de aire

acondicionado.

Funcionamiento

del sistema

detector de fuga.

Funcionamiento

del sistema

surtidor de fuga.

Funcionamiento

del sistema

completo

ANEXO B

VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE

RECOLECCIÓN DE DATOS

ANEXO B

VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS

Quien suscribe: Alberto Pirela Saade, titular de la cedula de identidad N°

V- 642.573. Certifica por medio de la presente, que formé parte de los

integrantes del juicio de expertos, que evaluó los instrumentos de recolección

de datos del Trabajo de Grado, titulado: DESARROLLO DE PROTOTIPO DE

SISTEMA DE MONITOREO Y CONTROL DE PRESIÓN DE GAS EN AIRES

ACONDICIONADO PARA VEHÍCULOS QUE PERMITA ESTABLECER UN

FLUJO DE GAS AL SISTEMA MIENTRAS SE REPARA LA FUGA. Realizado

por los Bres: Díaz Lara, Edy Alberto y Salas Pirela, Carla Graciela, de la

Escuela de Electrónica de la Universidad Nueva Esparta. Destacando que en

dicho proceso se logró la validez de constructo y lógica de los instrumentos

diseñados para recoger la información necesaria para definir el diseño del

prototipo.

Atentamente,

Alberto Pirela Saade

C.I. N° 642.573

ANEXO B

VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS

Quien suscribe: Inmaculada Carpi, titular de la cedula de identidad

N°4.770.754. Certifica por medio de la presente, que formé parte de los

integrantes del juicio de expertos, que evaluó los instrumentos de recolección

de datos del Trabajo de Grado, titulado: DESARROLLO DE PROTOTIPO DE

SISTEMA DE MONITOREO Y CONTROL DE PRESIÓN DE GAS EN AIRES

ACONDICIONADO PARA VEHÍCULOS QUE PERMITA ESTABLECER UN

FLUJO DE GAS AL SISTEMA MIENTRAS SE REPARA LA FUGA. Realizado

por los Bres: Díaz Lara, Edy Alberto y Salas Pirela, Carla Graciela, de la

Escuela de Electrónica de la Universidad Nueva Esparta. Destacando que en

dicho proceso se logró la validez de constructo y lógica de los instrumentos

diseñados para recoger la información necesaria para definir el diseño del

prototipo.

Atentamente,

Inmaculada Carpi

C.I. N° 4.770.754

ANEXO B

VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS

Quien suscribe: Elio José Mejías Radoso, titular de la cedula de identidad

N° V- 5.887.658. Certifica por medio de la presente, que formé parte de los

integrantes del juicio de expertos, que evaluó los instrumentos de recolección

de datos del Trabajo de Grado, titulado: DESARROLLO DE PROTOTIPO DE

SISTEMA DE MONITOREO Y CONTROL DE PRESIÓN DE GAS EN AIRES

ACONDICIONADO PARA VEHÍCULOS QUE PERMITA ESTABLECER UN

FLUJO DE GAS AL SISTEMA MIENTRAS SE REPARA LA FUGA. Realizado

por los Bres: Díaz Lara, Edy Alberto y Salas Pirela, Carla Graciela, de la

Escuela de Electrónica de la Universidad Nueva Esparta. Destacando que en

dicho proceso se logró la validez de constructo y lógica de los instrumentos

diseñados para recoger la información necesaria para definir el diseño del

prototipo.

Atentamente,

Elio José Mejías Radoso

C.I. N° 5.887.658

ANEXO C DATASHEET PIC 16F873

ANEXO C DATASHEET PIC 16F873

NEXO D

DATASHEET 4N35

ANEXO D

DATASHEET 4N35

Fuente: DataSheet Catalog (2002)

ANEXO E DATASHEET 2N2222

ANEXO E

DATASHEET DEL TRANSISTOR 2N2222