Sistema De Acondicionamiento de AireJ. Acosta; J. Colina; R. Gusmán; J. Yela; J. Departamento de Energética Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda El acondicionamiento de aire es un proceso de tratamiento que controla el ambiente interior de una vivienda o local: mediante la refrigeración y la calefacción según su necesidad . Cuando se cubren ambos servicios se habla de climatización. Definicon de Acondicionamiento de Aire: El aire acondicionado es un aparato cuyo funcionamiento consiste en regular las condiciones en cuanto a la humedad y la temperatura dentro de un lugar cerrado. Esto lo hace a través de la refrigeración y la calefacción teniendo menor importancia la calefacción por que la humedad necesaria para calentar el aire se añade de manera natural por los procesos de respiración y transpiración de las personas. La función de refrigeración y des humidificación del ambiente se realiza en la temporada de verano por ser calurosa. La humedad en alto nivel hace subir la temperatura. El sistema de refrigeración que se utiliza es el de compresión mecánica el cual consiste en un ciclo de transferencia de calor que va desde las altas temperaturas del interior del lugar hacia el exterior. Mediante la evaporación de una sustancia denominada refrigerante esto se da en un serpentín llamado evaporador. Esta sustancia se encuentra en estado líquido a baja presión y temperatura. La calefacción se realiza en invierno, esta debe humectar el ambiente para impedir que este se vuelva muy seco y peligroso para la salud. Los sistemas de aire acondicionado de dividen en los autónomos y los centralizados siendo los primeros los más comunes son los que encontramos en las casas y los locales entre otros los cuales entregan la energía térmica (calor o frio) y tratan el aire. Y los centralizados que tienen uno o varios acondicionadores que dependen de un sistema central. Historia del Acondicionamiento de Aire: 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 calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se basó en 3 principios: El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja como cuando enfriamos un café introduciendo una cuchara de metal a la taza esta absorbe el calor El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Cuando nos mojamos las manos con alcohol sentimos un frio esto se debe porque al evaporarse absorbe el calor de nuestras manos La presión y la temperatura están directamente relacionadas En 1902, el estadounidense Willis Haviland Carrier sentó las bases de la refrigeración moderna y, al encontrarse con los problemas de la excesiva humidificación del aire enfriado, desarrollando el concepto de climatización de verano. Por esa época, un impresor de Nueva York, tenía serias dificultades durante el proceso de impresión, debido a que los cambios de temperatura y humedad en su taller alteraban ligeramente las dimensiones del papel, impidiendo alinear correctamente las tintas Por lo cual no lograba imprimir una imagen decente a color. Carrier para resolver el problema: diseñó una máquina específica que controlaba la humedad por medio de tubos enfriados, dando lugar a la primera unidad de refrigeración de la historia. Gracias al invento se pudo tener un ambiente estable que le permitió imprimir sin ninguna complicación el aparato para tratar el aire fue patentado en 1906. Aunque Carrier es reconocido como el ³padre del aire acondicionado´, el término ³aire acondicionado´ fue utilizado por primera vez por el ingeniero Stuart H. Cramer , en la patente de un dispositivo que enviaba vapor de agua al aire en las plantas textiles para acondicionar el hilo. Es el tipo de compresor adecuado para lugares de alojamiento pequeños. diremos que no sólo hay un tipo de ellos. El nuevo sistema se estrenó en 1924 en una tienda departamental donde los asistentes se sentían mareados por el mal funcionamiento del sistema de ventilación por lo que se instalaron tres refrigerantes centrifugados carrier. tabaco. El resultado fue un enfriador más seguro y eficiente. fue el primero en acondicionar el aire en grandes espacios. cápsulas medicinales y otros productos obtuvieron mejoras significativas en su calidad gracias al aire acondicionado. si no tres: los concéntricos. Carrier desarrolló el primer equipo que enfriaba. tóxico e inflamable. 2. A partir de entonces. aeropuertos y hoteles. Películas. haciendo que las fibras de algodón se deshilacharan y fuera difícil tejerlas. es decir en lugares domésticos. Carrier diseñó un compresor centrífugo similar a las paletas giratorias de una bomba de agua. Carrier patentó la Máquina de Refrigeración Centrífuga. por lo que no requieren de grandes tamaños i Reciprocantes: Son los similares a los de los motores de los automóviles.Las industrias textiles fueron las siguientes en utilizar el sistema Carrier. pero la Gran Depresión en los Estados Unidos puso punto final al aire acondicionado en los hogares. En 1915 carrier y 6 amigos ingenieros formaron la compañía Carrier dedicada a la innovación de su único producto el aire acondicionado En 1921. calentaba. Funcionamiento A/A El acondicionador toma aire del interior de una recamara pasando por tubos que están a baja temperatura estos están enfriados por medio de un liquido que a su vez se enfría por medio del condensador. limpiaba y hacía circular el aire para casas y departamentos. los giratorios y los reciprocantes. Las industrias florecieron con la nueva habilidad para controlar la temperatura y los niveles de humedad durante la producción. lo enfría de tal manera que se evapora y luego se convierte en liquido. Las máquinas anteriores usaban compresores impulsados por pistones para bombear a través del sistema un refrigerante. Las ventas de aparatos para uso residencial no empezaron hasta después de la Segunda Guerra Mundial. el termómetro esta en el panel frontal para que cuando pase el aire calcule al temperatura a la que está el ambiente dentro de la recamara. Compresor: Si hablamos de un compresor de aire acondicionado. y así regulando que tan frío y que tanto debe trabajar el compresor y el condensador. i Concéntrico: Son los llamados sistemas de acondicionamiento del aire centrales i Giratorio: Son los utilizados en viviendas o departamentos. Componentes A/A 1. En 1925 ya alrededor de 300 salas de cines contaban con el sistema de aires acondicionado y luego se sumaron los hospitales. En 1928. También conocida como refrigerante centrifugado. oficinas. el confort del aire acondicionado se extendió a todo el mundo. a menudo amoníaco. Por presentar problemas por la ausencia de humedad esto creaba un exceso de electricidad estática. Condensador: Se encarga de enfriar el gas caliente proveniente del compresor del aire acondicionado. carnes procesadas. parte del aire se devuelve a una temperatura menor y parte sale expulsada por el panel trasero del aparato. . 4. Este resorte es regulable por un tornillo inferior 13. una inferior 20 que va soldada al cuerpo de la válvula 12 y otra superior 6 soldadas entre sí. Finalmente el panel formado poro los tubos en horquilla y las aletas es acabado soldando las curvas que cierran los serpentines y los acoplamientos de entrada y salida de gas. ruidosos y en algunas comunidades no se permiten al tener que hacer un gran boquete en la pared del edificio. por lo general. por lo que tiene un acoplamiento para entrada 9 y otro de salida 19. además de los agujeros labiados son prensadas en un ligero zigzag para lograr que el aire al pasar entre ellas lo haga chocando constantemente y así ceda mejor el calor. Inconvenientes: Suelen consumir un poco más de electricidad. Expansión directa i A/A ventana: Una caja cuadrada contiene todas las partes funcionales del sistema. estos son expansionados de forma mecánica con lo cual se logra que el tubo quede prensado al alojamiento labiado de las aletas lográndose con ello un prefecto contacto entre el tubo y la aleta y que las aletas queden situadas a la distancia exacta para la que han sido fabricadas. Tipos A/A 1. que empujada por un resorte 14 efectúa el cierre. Las placas de aletas. Cuando está completado el montaje de tubos en las aletas. 3. Fácil mantenimiento. Válvula de Expansión: A esta válvula llega el gas licuado procedente del condensador. Debe colocarse en un boquete practicado a la pared de tal forma que quede una mitad del aparato en el exterior y la otra mitad en el interior. Este arrollamiento se hace para ganar superficie de sensor pero también se utiliza un tramo de tubo más grueso cerrado por un extremo y con el tubo capilar soldado al otro extremo. normalmente una bola de acero 15. En la parte superior se encuentra una membrana de acero redonda cerrada por dos tapas. Este tipo de evaporador está formado por varios serpentines de tubos de cobre o aluminio en forma de horquilla que se montan por un lateral del evaporador entre aletas en forma de placas. Entre la entrada y la salida hay un cierre. i split y multisplit: split (de pared): Son los equipos que más se están instalando en la actualidad ya que presentan muchas ventajas frente a los de ventana y son relativamente económicos. Ventajas: Bajo costo de instalación. A la tapa superior lleva soldado un tubo capilar 2 al final del cual se efectúa arrollamiento que actuará como sensor. En la parte inferior de la membrana hay un platillo de apoyo y el eje 17 que se apoya en el otro extremo de la bola cierre. . Su construcción podemos considerarla como en forma de cruz. Son. Evaporador: es un intercambiador de calor en el cual se efectúa el paso del refrigerante de fase líquida a fase gas. Modula la capacidad para ajustarse a la demanda. oficinas. Multisplit: es sistema con unidades interiores que funcionan de manera independiente unas de otras según la necesidad de cada local. el inverter y el compresor.condensador) mediante unos tubos por lo que el agujero que hay que practicar en la pared es relativamente pequeño. La Clasificacion de sistemas CVR según el modo de suministro térmico: Solo Frio: las unidades interiores solo pueden refrigerar . Compresor: compresor especial de velocidad variable. Los elementos fundamentales del sistema: son 3: el convertidor.VRF o VRV. conectadas a una unidad exterior. split (consola de techo): Su funcionamiento es similar a los de pared aunque suelen ser de mayor capacidad. La red de tubos de cobre puede variar de diámetro para adecuarlos a la potencia requerida. Ventajas Menores espacios de paso de tuberías . la velocidad del compresor. Como lo son hoteles. también en instalaciones donde no es posible instalar grandes ductos. Inverter: el elemento fundamental del sistema es un dispositivo electrónico de control situado en la unidad exterior que permite modificar la frecuencia de la corriente. Su instalación es mas costosa y compleja. Inverter y válvulas de expansión electrónicas para conseguir un control continuo del caudal de refrigerante en función de la demanda de la instalación. El sistema VRF controla individualmente cada unidad interior. Ventajas: Elevada capacidad en un solo equipo (desde 36000 hasta 60000 BTU) muy indicados para grandes espacios.La unidad que contiene el compresor se encuentra en el exterior del edificio y se comunica con la unidad interior (evaporador . Bomba de calor: las unidades interiores funcionan simultáneamente en modo de refrigeración o en modo calefacción. Recuperación de calor: se dispone simultáneamente la posibilidad de La aplicación de estos sistemas se encuentra en instalaciones de gran variabilidad térmica y diferente demanda de potencia y/o diferentes modalidades de uso. Permiten conectar varias unidades interiores a una sola unidad exterior o conjunto de unidades exteriores (se acoplan en filas para sumar potencia) por medio de un circuito principal de 2 3 ó 4 tuberías de cobre debidamente aisladas. Convertidor: componente del Inverter cuya función específica es transformar la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Utilizan la tecnología calentar o enfriar Características control continuo del caudal de refrigerante varia la corriente en el compresor de alterna a continua para ajustar su capacidad a la demanda energéticas alcanza antes la temperatura deseada y se reducen las fluctuaciones de temperatura. y de este modo. Tambien se combinan varios compresores normales con uno de velocidad variable. Sistemas de caudal variable de refrigerante en el mercado se conocen por las siglas CVR . ni se pueden hacer remodelaciones como ocurriría si se usara un A/A de ventana. Un circuito que transporte y distribuya el Agua Helada que demande la Carga Térmica del Edificio. 2. Un chiller es un sistema completo de refrigeración que incluye un compresor. Cuando el sistema lleva Unidad Generadora de Agua y este tiene Condensador Enfriado por Agua. entonces únicamente se requiere el circuito de agua helada. . un condensador. depósito de agua. toma calor del agua con la que indirectamente se pone en contacto. evaporador. Otro circuito que transporte el Agua de Condensación para proporcionar el gasto necesario y eliminar el calor rechazado por el Refrigerante en el Condensador de la Unidad Generadora de Agua. el refrigerante es el fluido de trabajo del ciclo el cuál alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y cediendo calor. Refrigerante: Es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. Cuando la Unidad Generadora de Agua utiliza Condensador Enfriado por Aire. y la Torre de Enfriamiento. Con respecto al ciclo compresión-vapor. además de bomba de impulsión de agua a/desde el proceso. refrigerante y tuberías. Como funciona El chiller básicamente opera como lo indica el ciclo de Carnot: un fluido refrigerante (usualmente conocido a través de la marca comercial Freón) en estado líquido. válvula de expansión (evaporación). 2. gabinete. se fuerza a experimentar su evaporación debido a una baja de presión en el sector conocido como evaporador adonde además y fundamentalmente. respectivamente. Múltiples tipos de unidades interiores Desventajas Elevado costo inicial La red de tubos puede ser susceptible a fugas Evaporador: A/C agua helada Sistema Chiller: Un Chiller (o enfriador de agua) es un aparato industrial que produce agua fría para el enfriamiento de procesos industriales. etc. requiere de dos circuitos: 1. sistema electrónico de control del sistema. Es exactamente en ese lugar adonde se produce el enfriamiento propiamente dicho del agua. cada año. pág.forofrio. Para reducir estas incrustaciones. Comprobar las conexiones eléctricas. Por ejemplo. se requiere de una planta de tratamiento. presiones de funcionamiento y amperajes de consumo. químicas y termodinámicas que lo hagan seguro durante su uso.forofrio. Verificar el buen funcionamiento de bombas. Se debe destacar que en un equipo lon serpentines sucios no se transfiere el calor adecuadamente y por lo tanto consume más energía. Controlar el aislamiento de los conductos refrigerantes cada año. cuando el agua es muy ³dura´. (2002). llamadas también ³durezas del agua´. evaporadores y filtros de aire de los equipos unitarios o individuales según el uso.com/index. debe poseer ciertas propiedades físicas. Es recomendable que el sistema posea un adecuado contrato de mantenimiento.com Disponible en: http://www.64 Foro frío [internet] www. Para 64 65 desincrustar los condensadores se debe abrir parcialmente el chiller y mediante métodos mecánicos y/o químicos se procede a eliminar la pequeña capa de carbonato de calcio o ³incrustaciones³ adheridas en la parte interna de los tubos del intercambiador de calor. Verificar la carga de refrigerante. presiones de funcionamiento y amperajes de consumo con cierta frecuencia. Estas Incrustaciones se deben a las sales y otras sustancias disueltas en el agua. Mantener adecuadamente las plantas de tratamiento de agua y las torres de enfriamiento del sistema. Limpiar los serpentines o superficies de intercambio de calor de los condensadores.php?option=com_cont ent&view=article&id=93:sistemas-de-caudalvariable-derefrigerante&catid=9:actualidad&Itemid=54 Nomenclatura: A/A: aire acondicionado CVR: caudal variable de refrigerante . equipos en zonas de poca contaminación requieren que esto se haga una o dos veces al año. Se supone que el sistema debe poseer un adecuado contrato de mantenimiento. Controlar el aislamiento de los conductores de agua fría cada año. Desincrustar los condensadores de las unidades enfriadoras de agua (chillers) con la frecuencia requerida en equipos centrales.Para que un refrigerante sea apropiado y se le pueda usar en el ciclo antes mencionado. válvulas de control y otros elementos del sistema. Propiedades del refrigerante Baja temperatura de ebullición Fácilmente manejable en estado líquido Alto calor latente de vaporización No inflamable No corrosivo Químicamente estable Moderadas presiones de trabajo Fácil detección y localización de pérdidas Inocuo para los aceites lubricantes Bajo punto de congelación Alta temperatura crítica Moderado volumen específico de vapor Bajo costo Mantenimiento preventivo A/A En equipos individuales verificar con cierta frecuencia la carga de refrigerante.Guía de Operaciones de Ahorro de Energía Eléctrica en Edificaciones Públicas. las cuales al depositarse en los tubos internos del equipo reducen notablemente su transferencia de calor. Referencias Universidad Central de Venezuela (UCV).