FUNDAMENTOS DEL AIRE ACONDICIONADO Jose Abdón Rodrigo

Contenidos 1.1) Introducción 1.2) Presión 1.3) Calor & Temperatura 1.4) Calor Sensible & Latente 1.5) Aire Acondicionado

1.1 Introducción Al estudiar el Aire Acondicionado, es muy importante conocer los principios básicos fundamentales de Física y Termodinámica. También se han de conocer las Unidades de medida, puesto que será necesario para poder realizar los cálculos correspondientes.

Presión 1.2.1) ¿Que es la presión? 1.2.2) Unidades de Presión 1.2.3) Presión Atmosférica 1.2.4) Vacío 1.2.5) Presión Absoluta y Manométrica

Masa i. Masa es la cantidad de materia que compone una sustancia. ii. La unidad de Masa (sistema S.I.) es el Gramo y su múltiplo el Kilogramo. En el caso del agua bajo condiciones normales de presión y temperatura: 1cm3 (volumen) = 1g (masa) 1cm 1cm 1cm

Fuerza Puede definirse, como “empuje” o “arrastre” La Fuerza tiene la tendencia a poner un cuerpo en movimiento, pararlo, hacer que cambie de dirección, de tamaño y hasta de forma. La unidad (sistema S.I.) es el Newton (N) que equivale a la fuerza capaz de comunicar a un cuerpo de 1 kg. De masa una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado (m/s2). 1m 1kg Force 1m/s2

Peso Es la medida de la fuerza ejercida sobre un cuerp por la atracción de la gravedad de la Tierra. La unidad (sistema S.I.) es el kilogramo fuerza (kgf) Mass 1kg Peso 1kgf Aceleración/Fuerza 9.807 m/s2

¿Que es Presión? Es la fuerza ejercida por unidad de superficie. Cuando se ejerce una fuerza sobre una área, la presión en todos los puntos de dicha superficie es la misma y puede calcularse por: (P) Presión = (F) Fuerza total / (A) Área total Presión Área total Área unitaria Fuerza Total

¿Que es Presión? HIELO AGUA VAPOR PRESIÓN

Unidades de Presión kgf/cm2 Pa (Pascal) o N/m2 psi (Libras por pulgada al cuadrado) o Ibf/in2 Fuerza (Peso) = 1kgf Área de la superficie inferior = 1cm2 1kg/cm2 Presión = 1kgf/cm2 1cm 1cm

Presión Atmosférica Es la medida de la presión ejercida por la Atmósfera sobre la superficie de la Tierra. El valor de la presión atmosférica, es de: 1.033kgf/cm2 o 760 mmHg. Presión Atmosférica 1.033kgf/cm2

Presión Atmosférica Barómetro Vacío 760mm Mercurio (Hg)

Vacío Vacío: existe vacío, cuando el valor de la presión es menor que el de la presión atmosférica Vacío Parcial: es una presión inferior a la atmosférica, pero que no alcanza un valor de vacío perfecto. Vacío Perfecto: Es la presión que no puede reducirse más allá, también se denomina Vacío Absoluto, por ejemplo la que existe en el espacio exterior.

Vacío Presión Atmosférica Vacío Perfecto Vacío Parcial

Tabla de Conversión de unidades Sist. Métrico Sist. S.I Sist. Angl. kgf/cm 2 atm mmHg kPa psi in.Hg 1 0.9678 735.6 98.07 14.22 28.96 1.033 1 760 101.3 14.7 29.92 0.00136 0.0013 1 0.1333 0.0193 0.03937 0.0102 0.0099 7.501 1 0.145 0.2953 0.07031 0.0681 51.71 6.895 1 2.036 0.03453 0.0334 25.4 3.386 0.4912 1 Presión atmosférica

Presión Absoluta & Manométrica Kgf/cm2 G Kgf/cm2 abs 20 kgf/cm2 21.03 kgf/cm2 10 kgf/cm2 11 kgf/cm2 Presión Atmosférica 0 mmHg / 0 kgf/cm2 1.033 kgf/cm2 or 760 mmHg Vacío perfecto 400 mmHg 360 mmHg 760 mmHg 0 mmHg Abs = G + Atm (medio > atm) OR abs = 760mmHg - G (medio<atm)

¿Que es Calor? Transmisión de Calor Temperatura Unidades de Calor CALOR Y TEMPERATURA ¿Que es Calor? Transmisión de Calor Temperatura Unidades de Calor

¿Que es el Calor? El Calor es una forma de Energía. El calor fluye siempre de los cuerpos mas calientes a los cuerpos mas fríos. Sustancia Caliente Sustancia mas Fría CALOR

Transmisión del Calor Existen 3 formas de transmisión del Calor: 1) Radiación – El calor se transmite por medio de ondas. Conducción 2) Conducción - El calor se transmite por contacto directo 3) Convección - El calor se transmite utilizando el movimiento de un fluido o del aire Convección Radiación

Transmisión del Calor 27°C 30°C -50°C 30°C

Transmisión del Calor 30°C 27°C 5°C liquido vapor Aire Frío

Temperatura Es la medida del nivel de intensidad de calor de una sustancia. Hay 2 tipos de escalas termométricas: a) Centígrada – El pto. de Congelación del agua es de 0°C - El pto. De ebullición del agua es de 100°C b) Fahrenheit - El pto. de Congelación del agua es de 32°F - El pto. de ebullición del agua es de 212°F

Temperatura 2 tipos de escalas de temperatura absoluta: a) Kelvin (K) - Usa la escala °C - pto. De congelación -273°C b) Rankin (R) - Usa la escala°F - pto. de congelación - 460°F

Conversion de Temperatura 1) °C °F Temp. °F = (180/100 x Temp. °C) + 32 2) °F °C Temp. °C = 100/180 x (Temp. °F - 32) 3) °C K Temp. K = Temp. °C + 273

Conversion de Temperatura 4) K °C Temp. °C = Temp. K - 273 5) °F R Temp. R = Temp. °F + 460 6) R °F Temp. °F = Temp. R - 460 Calor & Temperatura

Unidades de Calor Caloria (cal) / (kcal) Joule (J) / (kJ) British thermal unit (Btu) 19°C o °F 18°C o °F 1g o kg

Sist. Métrico convencional Tabla de Conversión Sist. Métrico convencional Unidades S.I. Sist. Yard-pound. Cal Kcal J KJ Btu 1 0.001 4.186 0.004186 0.003968 1000 4186 3.968 0.2389 0.0002389 0.0009480 238.9 0.9480 252 0.2520 1055 1.055

CALOR SENSIBLE Y LATENTE Cambio de Fase (Agua) Calor Sensible Calor Latente Sobrecalentamiento & Subenfriamiento Temperatura de Saturación Ábaco de Saturación R22 & H2O

Cambio de Estado Solidificación Condensación Vaporización Fusión Liquido Vaporización Fusión Gases Sublimación Solido

Cambio de fase en el Agua 100 E 50 Temperatura (°C) B C -50 A Presión Atmosférica A to B B to C C to D D to E E to F

Calor Sensible Es el calor que causa un cambio en la temperatura de una substancia Calor

Calor Latente Es el Calor que causa una modificación de estado en una substancia, sin que varie su temperatura Calor

Calor Sensible & Latente 100 Calor Sensible Calor Latente 50 Temperatura (°C) Calor Sensible Calor Latente -50 Presión Atmosférica

Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento Vapor sobrecalentado: Cuando la temperatura del vapor aumenta sobre la temperatura de saturación, se denomina sobrecalentamiento y se dice “vapor sobrecalentado” Líquido subenfriado: Cuando la temperatura del líquido disminuye por debajo de la temperatura de saturación, se denomina subenfriamiento y se dice “líquido subenfriado”

Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento Mezcla de líquido-vapor Vapor sobrecalentado Líquido subenfriado Calor Sensible Calor Latente Calor Sensible Líquido Vapor Líquido saturado Vapor saturado

Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento Cantidad de sobrecalentamiento (S.H.)= temp. de vapor (SH) - temp. saturación correspondiente a La presión de evaporación [Temp. Aspiración - Temp. evaporación] Cantidad de subenfriamiento (S.C) = Temp. de saturación correspondiente a la presión de condensación – Temp. de líquido [Temp. de condensación -Temp. de líquido ]

Temperatura de Saturación Es la máxima temperatura a la que una sustancia se halla en estado líquido o de cambio de estado (de líquido a vapor). En estado líquido Cualquier aumento de calor (calor latente) dará lugar al cambio de estado en dicha sustancia. La Temperatura es directamente proporcional a la presión.

Gráfico de saturación del R-22 y H2O 25 Zona de líquido subenfriado en R 22 Zona de vapor recalentado en R 22 Presión Absoluta (kgf/cm2 abs) 15 Zona de líquido subenfriado en H2O 5 1 Zona de vapor recalentado en H2O -40 40 100 Temperatura (°C)

AIRE ACONDICIONADO ¿ Que es el Aire Acondicionado ? Carga Térmica Refrigerante Propiedades del Refrigerante Ciclo de Refrigeración Componentes del sistema de refrigeración

¿ Que es el Aire Acondicionado ? Control de la humedad Control de la temperatura Limpieza del aire Distribución del aire Polvo Humedad Calor Distribución

Carga Térmica Es la cantidad de Calor que debe ser evacuada de un local, para lograr mantenerlo en las condiciones de confort deseadas. Carga Térmica Total = + + +

Refrigerante Se requiere un elemento de transporte del calor desde el local al exterior, por ejemplo el R 22 como fluido de trabajo del ciclo de refrigeración para aire acondicionado Calor Exterior Interior Calor heat Calor Calor Calor heat Calor Calor Calor

Propiedades del refrigerante Económico No Tóxico No explosivo No corrosivo No inflamable Estable Gran calor latente de cambio de estado Fácil de evaporar y condensar Fácil de detectar (en caso de fuga)

Principio del aire acondicionado El refrigerante absorbe el calor del local El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior Exterior Interior Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior Compresor Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior Compresor Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior Expansión Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior Expansión

Ciclo del Aire Acondicionado El ciclo está definido por 4 procesos fundamentales: 1) Expansión 2) Vaporización 3) Compresión 4) Condensación

Ciclo del Aire Acondicionado 1) Expansión Es el proceso de reducción de la presión del líquido refrigerante que entra en la válvula para permitir su posterior evaporación. Ciclo del Aire Acondicionado Válvula de Expansión

Principio del aire acondicionado Air-conditioning cycle Principio del aire acondicionado The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant. El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior The heat is removed from the refrigerant to the outdoor Exterior Interior Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior Compresor Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior Expansión

Ciclo del Aire Acondicionado 2) Vaporización Es el proceso mediante el cual, el lìquido refrigerante entrante en el evaporador, se evapora absorbiendo calor del espacio acondicionado. Room air Cooled air Drain water

Principio del aire acondicionado Air-conditioning cycle Principio del aire acondicionado El calor del local, se absorbe por el refrigerante en la evaporación El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior The heat is removed from the refrigerant to the outdoor Exterior Interior Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior) Condensación Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior Evaporación

Ciclo del Aire Acondicionado 3) Compresión Es el proceso de compresión y bombeo del refrigerante vapor procedente del evaporador, descargándolo a alta temperatura en forma de vapor recalentado.

Principio del aire acondicionado The heat is removed from the refrigerant to the outdoor The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant. Air-conditioning cycle El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior Exterior Interior Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior Compresor Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior Expansión Principio del aire acondicionado Aire Aconditionado

Ciclo del Aire Acondicionado 4) Condensación Es el proceso de licuefacción del refrigerante vapor a alta presión procedente del compresor entrando en el condensador que se halla a a menor temperatura, para su posterior circulación en forma de refrigerante líquido.

Principio del aire acondicionado Air-conditioning cycle Principio del aire acondicionado The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant. El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior The heat is removed from the refrigerant to the outdoor Exterior Interior Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior Compresor Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior Expansión

Ciclo del Aire Acondicionado Vaporization Compression Condensation Expansion

Componentes del sistema de refrigeración LPS HPS Compresor Silenciador Evaporador Acumulador Ventilador Ventilador Condensador Filtro Recipiente de Líquido Válvula de Expansión

Gracias por su atención