Control Electrónico en Aire Acondicionado

8/18/2019 Control Electrónico en Aire Acondicionado

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Control electrónico, un conocimiento invaluable para el técnico

Es importante que todo el personal que se dedica a esta industria, evolucione de

acuerdo al cambio, documentándose y adquiriendo el conocimiento para hacerle

frente a todas las tendencias. Esto asegurará su actividad exitosamente

Por Jaime Alonso Mea y Jes!s "icardo #amora

$%a con d%a encontramos más sistemas de refrigeraci&n con novedosas funciones y

arquitecturas vanguardistas que vienen a romper con el esquema tradicional. En

esencia los componentes principales del ciclo de refrigeraci&n se mantienen, pero

conforme avana nuestra tecnolog%a, cambia tambi'n la forma de controlarlos e

incluso la forma en que se desempe(an, pudiendo representar un obstáculo para

todo aquel que está dedicado a la profesi&n.

Es muy recomendable que todo el personal, quien se dedica a esta industria,

evolucione y se mantenga al tanto de estos cambios, documentándose y

adquiriendo el conocimiento para hacerle frente a todas estas tendencias. Esto al)nal asegurará la calidad en cada uno de sus proyectos, as% como permanecer

operando exitosamente en el mercado.

Por lo tanto, extendemos una cordial invitaci&n a todos aquellos involucrados en la

industria *+A" para que nos acompa(en en la siguiente serie de documentales, en

donde el prop&sito principal es brindar el conocimiento e informar a cerca de los

sistemas de control electr&nico con que operan los equipos de aire acondicionado

actuales.

Identifcación de etapas del sistema de control

En un equipo de aire acondicionado moderno, es com!n encontrar una o más

tar-etas electr&nicas fen&lica/ usadas para controlar el equipo. En ella se conectanlas terminales de nuestros componentes principales como0 compresor, abanicos,

motores, diversos tipos de sensores, entre otros.

1%sicamente podemos apreciar que está repleta de componentes electr&nicos que

sirven para habilitar ciertos sectores dentro de la tar-eta. ada sector tiene su

funci&n espec%)ca, es aqu% donde resulta interesante conocer las etapas o sectores

de la tar-eta de control ver )gura 2/.

Figura 1. Sistema de control sencillo pero de gran aplicación

A.) CONTROL ! "!LOC#$ %Triac&

B.)'OTOR OSC#L$OR %motor a pasos&

C.) S!NSOR ! R(' !L 'OTOR

D.) '#CROCONTROL$OR

E.) #S(L$) %Receptor in*rarro+o&

F.) T!R'#STOR!S %Sensor de temperatura&

G.) TR$NSFOR'$OR

H.)!T$($ R!CT#F#C$OR$ ! "OLT$!

I.) CONTROL ! !NC!N#O !L CO'(R!SOR

%Rela- o contactor&

J.) (ROT!CC#N CONTR$ $LTO "OLT$!

K.) !T$($ ! S/'#STRO


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Etapa de suministro

3e re)ere a las terminales por donde recibimos la entrada del volta-e de l%nea A/.

om!nmente el cable de suministro se conecta en estas dos terminales, en donde

una m%nima parte será consumida por la tar-eta de control y el resto se direccionará

a los componentes principales como compresores y motores.

Protección contra alto voltaje

3e puede dar el caso en donde por error, conectemos 445+ a un sistema 226+. Paraproteger el equipo y minimiar da(os, es necesario colocar una protecci&n. En estos

casos se utilia un sistema +aristor en serie con un fusible t'rmico. El +aristor, es el

componente que tiene un volta-e l%mite, que al ser rebasado, sus terminales se

pondrán en corto, ocasionando la quema continua del fusible de seguridad de la

tar-eta. 7n s%ntoma muy com!n cuando usamos volta-es inapropiados.

Transormador

8raba-a mediante el principio de inducci&n electromagn'tica, este elemento reduce

el volta-e de l%nea com!nmente de 226+ o 445+ a un rango de 25926+ A

alternos/. El prop&sito es adecuar la se(al para las etapas posteriores facilitando su

manipulaci&n. 8iene dos secciones0 el bobinado primario por donde entra el volta-ede l%nea: y el bobinado secundario, por donde sale el volta-e reducido que va entre

25926 +ac. seg!n el dise(o/.

Etapa rectifcadora de voltaje

El volta-e que viene del transformador es del tipo alterno, es decir, se compone de

un semi9ciclo positivo y un semi9ciclo negativo. Este !ltimo será recti)cado y

acondicionado para dar origen a la corriente directa $/ esencial para las etapas

posteriores. 7na de las caracter%sticas principales es la presencia de diodos,

capacitores y reguladores de volta-e en esta etapa del circuito. uando un equipo

de aire acondicionado no muestra signos de vida, es conveniente revisar los fusibles

primario y secundario del transformador y posteriormente la salida de losreguladores de volta-e. ;eneralmente encontramos dos0 uno de 24+$ y 6 +$. $e


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esta manera descartamos que la falla sea ocasionada por falta de volta-e o

suministro de energ%a.

Regulación de voltaje (CD)


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Este dispositivo requiere de se(ales de entrada que provienen de otros dispositivos

ya mencionados, y al tomar una decisi&n 'ste genera una se(al de salida. Esto se

puede observar al momento de encender un compresor, un motor, al emitir sonido,

un movimiento del motor oscilador, etc. @ásicamente controla todas las funciones

del equipo.

Control de encendido del compresor (Rela! o contactor)En equipos de peque(a capacidad, se utilia el "E


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$e manera estrat'gica el varistor se encuentra -ustamente instalado entre la etapa

de suministro y el transformador para evitar que el da(o se propague hacia las

demás etapas del sistema ver la )gura 4/.

Figura . $l ponerse en corto circuito el ampera+e a través del *usible de entrada ser2 mu- elevado superando

con *acilidad los .13$ 4ue soporta su *ilamento.

A trav's del fusible de entrada el varistor se encuentra conectado directamente al

volta-e de alimentaci&n. 3i ocurre alg!n incremento considerable en el suministro de

volta-e será detectado por este componente y se pondrá en corto circuito ver )gura

?/.

7na ve da(ado el varistor permanece en corto circuito por tiempo inde)nido. Por lo

tanto, cada ve que sea reemplaado el fusible, este se da(ará de forma

instantánea al aplicar nuevamente el volta-e de suministro sin importar que ya se

haya corregido el volta-e de alimentaci&n principal del sistema. 3implemente

porque el varistor está en corto circuito.

*uente de alimentación

8odo equipo que opere a trav's de una tar-eta electr&nica mane-a volta-es de

corriente directa, para esto es necesaria una fuente de alimentaci&n. Este es el

t'rmino utiliado para referirse al sistema que provee de los volta-es necesarios

para que funcionen los componentes tales como los sensores de temperatura,

velocidad, ampera-e, infrarro-os, relevadores, as% como el más importante de todos

los componentes llamado Microprocesador, todos ellos operan con orriente $irecta

$/.


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Transormador

;racias al principio de inducci&n electromagn'tica, el transformador se encarga de

reducir el volta-e de alimentaci&n de l%nea 225+ o 445+/ a volta-es que pueden

oscilar entre 2545+A, ver )gura F/ seg!n el dise(o del equipo. Btra de las

venta-as que ofrece un transformador de inducci&n es aislar el'ctricamente la l%nea

de la red el'ctrica de la circuiter%a de la tar-eta electr&nica, reduciendo de forma

considerable la posibilidad de da(os hacia los componentes semiconductores. abe

mencionar que el volta-e en el secundario del transformador será proporcional alvolta-e presente en el primario del mismo. Por lo tanto, si la l%nea de alimentaci&n es

inestable el secundario tambi'n presentará un volta-e inestable. Para esto, al )nal

de la fuente de poder hay unos dispositivos que compensan todas estas

variaciones.

Figura 3. La corriente alterna se convierte en Corriente Continua (ulsante donde sólo e6isten semiciclos

positivos.

Rectifcador

El esquema más utiliado en esta etapa se le conoce como GPuente de $iodosH.

onformado por cuatro diodos conectados entre s%. El volta-e proveniente del

transformador es del tipo alterna, dicho de otra manera, es una se(al que estácompuesta por un semiciclo negativo y un semiciclo positivo. Al pasar por el puente

de diodos el volta-e estará compuesto !nicamente de semiciclos positivos ver

)gura 6/.


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superior de la se(al, que en determinado momento pueden afectar el

funcionamiento del sistema de control.

Figura 7. Los reguladores proveen volta+es estables a las di*erentes etapas del sistema electrónico asegurando

el buen *uncionamiento de sensores - actuadores.

Reguladores de voltaje

8iene como principal funci&n mantener un volta-e de salida estable sin importar lasvariaciones existentes en el volta-e de entrada. $urante su operaci&n estos

componentes suelen calentarse, es por ello que se le adiciona un disipador de calor

de aluminio para compensar y estabiliar su funcionamiento. 3eg!n el dise(o

electr&nico, puede tener en su construcci&n dos reguladores uno de 24+cd y otro de

6+cd. El primero es utiliado generalmente para energiar relevadores y el motor de

oscilaci&n automática de aire. El regulador de 6+ es utiliado para energiar el

microcontrolador, sensores de temperatura, sensor de "PM y display ver )gura I/.

*asta esta etapa se tienen todos los volta-es necesarios para el correcto

funcionamiento de la tar-eta electr&nica. 3i por alguna ra&n la tar-eta no presenta

se(ales de vida entonces será necesario revisar cada una de las etapas yasegurarse del correcto funcionamiento de ellas.

TERIST#RES


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El comportamiento de un sensor puede ser distinto de un equipo a otro. Por ello, la

importancia de mantener constante comunicaci&n con la marca que se representa y

poder obtener esta informaci&n ver )gura /.

A modo de referencia, en la gran mayor%a de los casos el divisor está dise(ado paraque a 46K, el volta-e presente en las terminales del sensor, sea alrededor de

4.6+$, -usto la mitad de la fuente de 6+$. ;racias a este tipo de arreglos o

acondicionamiento de se(ales el Microprocesador puede colectar la informaci&n de

los diferentes sensores que tiene interconectados alrededor del sistema de aire

acondicionado.

SE%S#R DE RP DE #T#R

3e encuentra instalado dentro del motor de ventilaci&n. El sistema consta de un

magneto instalado sobre la Lecha del motor y de un sensor de efecto *A


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DISP'&+ (RECEPT#R I%*R&RR##)

Al momento de presionar cualquier bot&n del control remoto, automáticamente se

emite un rayo de lu infrarro-a a trav's de un


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/n pulso de disparo es colocado en la compuerta detonada con la letra @AB para controlar el paso de semiciclos

positivos - negativos del volta+e de alimentación ngulo de disparo es el tiempo en 4ue se =abilita la compuerta

para de+ar pasar el volta+e a travé: del TR#$C. Se mide a partir 4ue la seDal cru:a del semiciclo negativo al

positivo - viceversa.

El segundo m'todo ver )gura 22/ consiste en variar el volta-e e)ca +rms/ delsuministro hacia el motor. Para ello, se necesita muy poca circuiter%a, tanto as% que

se implementa en muchos equipos de aire acondicionado tipo minisplit. El control

de velocidad que ofrece este m'todo es muy preciso, sin embargo, el torque va de

menos a más conforme incrementa el volta-e e)ca. Este m'todo es más que

su)ciente para el motor evaporador, debido al ba-o ampera-e que circula.

8al como una computadora, el microcontrolador procesa todas las se(ales

informaci&n/ provenientes de los diferentes sensores.

El componente principal para poder variar el volta-e se llama 8">A. Es un

semiconductor de tres terminales donde una de ellas se le conoce como compuerta

;ate/. A trav's de un optoacoplador, se manda a la compuerta del 8">A, unase(al de disparo proveniente de un pin del microcontrolador. Esta se(al debe estar

sincroniada con la l%nea de A para poder hacer este tipo de control, pero no hay

problema, ya que el microcontrolador se encarga de eso, auxiliado por un circuito

t%pico conocido como G$etector de ruce por eroH ver )gura 24/.

Figura 10. Circuito b2sico del control de velocidad de un motor de corriente alterna por el método de variación

de volta+e.


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. .

El 8">A está conectado en serie con el motor evaporador, por lo tanto, podr%amos

aseme-ar su funci&n con un re&stato que limita el paso de corriente, a trav's de la

carga obteniendo como resultado cambios en la velocidad del motor.

Figura 1. !l motor a pasos es considerado como un motor digital, -a 4ue opera a través de secuencias de 1Es -

;Es.

Figura 15. /na secuencia de bobinas son energi:adas para orientar el n?cleo a una posición espec*ica.

#T#R #SCI'&D#R (#T#R & P&S#S)

=os referimos directamente al motor que se encarga de mover la re-illa de salida de

aire del evaporador. Muchas veces no conocer su funcionamiento es un verdadero

dolor de cabea al querer resolver una falla extra(a en esta secci&n. Podemos

darnos cuenta que este componente cuenta con m!ltiples cables en su conector

que puede darnos una nueva impresi&n o hacernos dudar del funcionamiento del

mismo.

"ealmente no tiene mucha complicaci&n. El motor oscilador se le conoce en

electr&nica como Motor a Pasos. Esto es porque los giros que realia, los hace

lentamente a trav's de una serie de secuencias comandadas desde elmicrocontrolador. >nternamente está constituido por cuatro bobinas o devanados


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unidos entre s% por un mismo cable, que denominaremos Gom!nH, as% mismo existe

un cable asignado para cada bobina para ser energiada y dar secuencia al

movimiento del rotor ver )gura 2? y 2F/. El rotor tiene incrustaciones magn'ticas

mismas que serán orientadas seg!n la polariaci&n de las bobinas. Para hacer girar

el motor en sentido contrario s&lo basta con invertir la secuencia de volta-e en las

terminales de las bobinas.Este tipo de motor opera con 24+$, sin embargo, este volta-e no puede ser

medido con un mult%metro convencional, para esto se requiere un osciloscopio.

Midiendo la resistencia de los devanados podemos darnos una idea si el motor está

en buen estado el'ctricamente.

ICR#C#%TR#'&D#R

Es conocido como el cerebro del sistema de control. 8al como una computadora, el

microcontrolador procesa todas las se(ales informaci&n/ provenientes de los

diferentes sensores, las decodi)ca e interpreta su signi)cado, desde una simple

instrucci&n hasta una interrupci&n del funcionamiento.

7na de las caracter%sticas principales es la rapide con la que toma sus decisionesen el orden de los milisegundos, por lo que son imperceptibles para el usuario.

&ctivación del #D# *&%

Paso 1: $l presionar la tecla OnGO** del control remoto, estamos emitiendo una seDal in*rarro+a con la

in*ormación del modo de operación, velocidad de abanico, estado del sHing temperatura, etc.

Paso 2: !l receptor in*rarro+o ubicado en el displa-, recibe la seDal - enva la @tramaB de pulsos =acia la

tar+eta principal en donde se encuentra el 'icrocontrolador.

Paso 3: !l 'icrocontrolador las interpreta - toma la decisión de mandar encender el displa- - en

milisegundos se enciende el ventilador %-a 4ue en este e+emplo se trata del modo F$N&.

Paso 4: !l motor empie:a a *uncionar - por consiguiente se generan una seDal pulsante 4ue nos dice la

velocidad 4ue lleva el motor.$l recibirla, el microcontrolador la compara con sus par2metros

ideales - determina si el e4uipo se encuentra en estado normal o tiene alguna *alla.Si detecta

este ?ltimo, se suspende la operación del e4uipo instant2neamente - se produce una alerta en el

displa- %ver *igura 13&.

Figura 13. /na serie de instrucciones son implementados dentro de la memoria del microcontrolador, para

reali:ar un *uncionamiento óptimo del e4uipo.


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3e ha conocido el tipo de se(ales que circulan dentro de la tar-eta electr&nica

durante su operaci&n, con estas herramientas ampliamos nuestro conocimiento y

abrimos el panorama para poder analiar fallas electr&nicas en un aire

acondicionado.

7na ve que conocemos los componentes y se(ales más relevantes del sistema de

control electr&nico, resulta interesante saber qu' tipo de fallas son las máscomunes y c&mo podemos resolverlas.

&n,lisis de *allas en el Sistema Electrónico

Al )nal de este cap%tulo, obtendremos una herramienta más para nuestra formaci&n

como t'cnicos en refrigeraci&n.

ET&P& DE S-I%ISTR# (*uente de alimentación)

Es la etapa encargada de convertir el volta-e de alimentaci&n 225 o 445+/ en

volta-e de 6 a 24 +$ pasando antes por un transformador, puente de diodos y

reguladores de volta-e. En el trayecto de la conversi&n de la energ%a pueden ocurrir

algunas irregularidades en los componentes que causan un mal funcionamiento en

el equipo, a continuaci&n se hace menci&n de algunas fallas que se le atribuyen a lafuente de poder.

. /uema del usi0le en orma constante1 Al momento de reemplaar el fusible

de entrada se quema inmediatamente despu's de conectar el equipo realiándolo

repetitivamente. Esto es debido a que la protecci&n de alto volta-e ha sido activada

a trav's del varistor que se encuentra en la entrada de la fuente.


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. Corto Circuito1 Estamos hablando que si desconectamos el termistor y medimos

su resistencia, 'sta será muy peque(a en comparaci&n a su rango de operaci&n en

el orden de los cientos de ohm/.

. Circuito &0ierto1 3i medimos la resistencia entre sus terminales, la resistencia

es más alta del rango de operaci&n normal mega ohm/.

. Descali0ración1 3i al medir la resistencia del sensor y al comparar, con su curvacaracter%stica o tabla de valores, hay una diferencia de O4 se determina que el

sensor está descalibrado, lo cual incide directamente en la toma de decisiones del

sistema de control alterando sus parámetros de operaci&n.

Potencialiando da(os en el sistema por golpes de l%quido al compresor o alta

presi&n.

En cualquiera de las tres modalidades descritas anteriormente, el sensor deberá ser

reemplaado para optimiar el funcionamiento de equipo.

SE%S#R DE RP DE' #T#R

Está constituido por un sensor de efecto *A


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hacia el motor de ventilaci&n en el evaporador. En t'rminos de electricidad se

encuentra conectado en serie con la carga funcionando como $immer ver )gura

2I/.

Figura 17. $l ponerse en corto circuito el *lu+o de corriente no es controlado por el circuito de disparo - el motor

4ueda encendido de manera permanente.

El s%ntoma más com!n cuando falla este componente es que Gel abanico

evaporador se mantiene encendidoH, sin importar que se apague por completo el

sistema. uando pasa ese desperfecto, signi)ca que las terminales M82 y M84 del

8">A están en corto circuito y 'ste debe ser reemplaado.

ICR#C#%TR#'&D#R

Muy similar a una computadora, desde su manufactura viene precargado con unprograma que se encarga de e-ecutar todas las funciones del sistema, seg!n el

comando e-ecutado por el control remoto o el modo de operaci&n seleccionado.

Este programa está grabado en una memoria interna, que es de s&lo lectura "BM/

y tiene la capacidad de almacenar la informaci&n por más de F5 a(os, por lo tanto

no puede ser desprogramada una ve que sale de su proceso de producci&n.

3in embargo, el Microcontrolador puede ser da(ado principalmente en los

siguientes casos0

. -n ca0le de alto voltaje hace contacto directo con una de sus terminales.

. Descarga de voltaje estático al momento de tomar la tar-eta con la mano.

. *allas severas en la fuente de alimentaci&n principal, es importante veri)careste elemento.

uando un equipo de aire acondicionado tiene un comportamiento que está Gfuera

de lo normalH, hay una gran probabilidad que alg!n transductor o efecto f%sico es el

responsable de generar una se(al err&nea hacia el microcontrolador, ya que 'ste

s&lo reaccionará en funci&n de la informaci&n generada por los sensores.

#T#R S3I%4

En los equipos tipo mini9split, se utilia un motor a pasos para controlar el

movimiento del deLector de aire. A trav's de este motor, la re-illa se posiciona en la

direcci&n donde lo necesita el usuario. A simple vista este proceso c%clico puede

resultar muy sencillo, sin embargo, puede ocasionar un gran dolor de cabea


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cuando se desconoce el principio de operaci&n de este componente y más a!n si

cree que opera con 24 +$.

Figura 18. 'otor utili:ado en el sistema de de*le6ión de aire en el evaporador

$entro de su composici&n cuenta con una particularidad0 tiene cuatro bobinados

que están unidos hacia una terminal com!n para obtener, en la mayor%a de los

casos, un conector con cinco cables ver )gura 2/.

Este motor opera con impulsos de volta-e, que son suministrados en forma

secuencial hacia cada devanado para hacerlo girar en un sentido. $e tal forma, que

cuando se requiere giraren sentido contrario la secuencia de volta-e será en sentido

inverso. Es por ello, que al faltar la se(aliaci&n en algunas de sus terminales, el

funcionamiento del motor es err&neo.

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