Aire Acondicionado y Refrigeracion(Curso)

8/15/2019 Aire Acondicionado y Refrigeracion(Curso)

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AIRE ACONDICIONADO Y

REFRIGERACIONEn 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 laabsorción del calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se

basó en 3 principios: El calor se transmite de la temperatura másalta a la más baja, como cuando enfriamos un café introduciendo

una cuchara de metal a la taza y ésta absorbe el calor.El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Por ejemplo,

si humedecemos la mano en alcohol, sentimos frío en elmomento en que éste se evapora, puesto que absorbe el calor de

nuestra mano.

La presión y la temperatura están directamente relacionadas. Enun recipiente cerrado, como una olla, necesitamos proporcionarmenor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que

en uno abierto



HISTORIA DEL A/A

• 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,las del aire acondicionado, desarrollando el

concepto de climatización de verano.



HISTORIA DEL A/A

• En 1911, Carrier reveló su Fórmula Racional

Psicométrica Básica a la Sociedad Americana

de Ingenieros Mecánicos. La fórmula sigue

siendo hoy en día la base de todos los cálculosfundamentales para la industria del aire

acondicionado.



SISTEMA DE REFRIGERACION

• Los denominados sistemas frigoríficos o sistemasde refrigeración corresponden a arreglosmecánicos que utilizan propiedadestermodinámicas de la materia para trasladar

energía térmica en forma de calor entre dos -omás- focos, conforme se requiera. Estándiseñados primordialmente para disminuir latemperatura del producto almacenado encámaras frigoríficas o cámaras de refrigeración lascuales pueden contener una variedad dealimentos o compuestos químicos, conformeespecificaciones.




• En el estudio acabado y diseño de estos

sistemas frigoríficos se aplican diversas

ciencias, tales como la química, en las

propiedades y composición de losrefrigerantes; la termodinámica, en el estudio

de las propiedades de la materia y su energía

interna; la transferencia de calor, en el estudio

de intercambiadores de calor




• La electricidad, desde los tradicionales

conocimientos en corrientes trifásicas para la

alimentación de los equipos, hasta

conocimientos relativamente avanzados enautomatización y PLC, para el control

automático que estos requieren cuando están

operando en planta frigorífica.



CONCEPTOS BASICOS DE

REFRIGERACION

• Al estudiar y comprender los principios

básicos de refrigeración, usted será capaz de

comprender cualquier tipo de sistema de

refrigeración que podría encontrarse. Paracualquier sistema mecánico de refrigeración,

los principios y componentes esenciales son

los mismos no importa cuán grande o

pequeña, o la forma en que han sidoensamblados juntos.



CONCEPTOS BASICOS DE

REFRIGERACION

• Aunque es más fácil pensar en refrigeración

como el proceso de enfriar las cosas, en

realidad es el proceso de transferencia de

calor de un lugar a otro. O de quitar energía,ya que en física, Energía = trabajo.



CALOR

• El calor es una forma de energía que puede

existir por sí mismo y puede ser movido de un

lugar a otro. El calor no se puede medir por

peso o volumen. El calor también puedeprovenir de otras formas de energía. Por

ejemplo, los motores que utilizan la

electricidad generan calor.



CALOR

• El calor se transmite desde un cuerpo que está

a mayor temperatura a otro que está a menor

temperatura.

• El calor existe a cualquier temperatura porencima del cero absoluto.



CALOR

• Cero absoluto: Es el término usado

científicamente para describir la temperatura

más baja que teóricamente puede ser lograda

y a la cual no existe calor.• El cero absoluto se da a -273 grado Celcius ó -

460 grados Fahrenheit.



TEMPERATURA

• TEMPERATURA: Término o patrón empleado paradiferenciar los niveles de energía calorífica de uncuerpo.

• Para medir la temperatura existen las escalas

Celsius, Fahrenheit, Rankine y Kelvin.• Las escalas Celsius y Fahrenheit tienen dos

puntos de referencias que son: el punto decongelación y de ebullición del agua al nivel delmar.

• Al nivel del mar el agua se congela a 0◦C 0 a 32 ◦f y hierve a 100 C 0 a 212 F.



TEMPERATURA



TEMPERATURA



ESCALA DE TEMPERATURA



FRIO

• FRIO: Es un término relativo que describe el

nivel de energía o de temperatura de un

objeto o área comparada con otro conocido (

frio no es la ausencia de calor).



ESCALA DE TEMPERATURA

• R= ºF+460

• K= ºC+273

Ejemplo. Medir la temperatura de congelación

del agua en R



MEDIDA DEL CALOR

• Para medir el calor se utiliza el BTU (unidadtérmica Británica) en el sistema ingles.

• Un BTU es la cantidad de calor necesaria paraelevar 1 ºF en la temperatura de una libra de

agua.

• En el sistema internacional se usa la caloría o lakilocaloría como unidad de calor.

• Un kilocaloría es la cantidad de calor que se

necesita para elevar 1 ºC a la temperatura de unkilogramo de agua



CALOR ESPECIFICO

• Es la cantidad de calor que hay que agregarle

a 1 unidad de masa de una sustancia para

aumentarle un grado de temperatura.

• Esta expresado en : ud de calor/ud de masa xud de temp.



TIPOS DE CALOR ESPECIFICO

• Hay dos tipos de calor específico, estos son:

• Calor específico a presión constante Cp

• Calor especifico a volumen constante Cv

• Cp= Cv+R



CALOR ESPECIFICO DE ALGUNAS

SUSTANCIAS



NOTAS SOBRE CALOR ESPECIFICO

• El calor específico de las sustancia varía con el

cambio de estado de la misma.

• En un circuito de refrigeración, es de especial

interés, la sustancia en su estado líquido ogaseoso y su capacidad de absorber o ceder calor.

• De igual modo , son importantes los cambios de

valores del calor específico para el estudio de la

distribución de aire para enfriamiento ocalefacción de determinadas zonas.



CALCULO DE CALOR TOTAL

• En el manejo de diferentes sustancias en unproceso de transmisión de calor, para calcularel calor total transmitido en el proceso, sedebe tomar en cuenta: Cp, ΔT, la masa o pesoy el cambio de estado de cada una de lasustancia que intervienen.

• Q=m * Cp * ΔT

• Esto representa el calor agregado o extraido auna sustancia



CAMBIO DE ESTADO EN LOS

MATERIALES

• Fusión

• Solidificación

• Evaporación

• Ebullición

• Condensación

• Sublimación



CAMBIO DE ESTADO



CALOR SENSIBLE•

Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo yhace que aumente su temperatura sin afectarsu estructura molecular y por lo tanto suestado.

•

Para aumentar la temperatura de un cuerpohace falta aplicarle una cierta cantidad decalor (energía). La cantidad de calor aplicadaen relación con la diferencia de temperaturaque se logre depende del calor específico delcuerpo, que es distinto para cada sustancia.

• Q=m * Cp * ΔT, Esto es calor sesible



CALCULO DE CALOR SENSIBLE

• Qs = ΔH = mC p(t 2 − t 1) Si el proceso es a

presion constante.

• Qs = ΔU = mC v (t 2 − t 1) Si el proceso es a

volumen constante



CALOR LATENTE

• El calor de cambio de estado es la energía

requerida por una sustancia para cambiar de

fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de

líquido a gaseoso (calor de vaporización)

• Se debe tener en cuenta que esta energía en

forma de calor se invierte para el cambio de fase

y no para un aumento de la temperatura; por

tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquidoa sólido se libera la misma cantidad de energía.



NOTAS SOBRE CALOR LATENTE

• se refiere al calor "escondido", es decir que se

suministra pero no "se nota" el efecto de

aumento de temperatura, ya que por lo

general la sustancia a la que se le aplicaaumentará su temperatura en apenas un

grado centígrado, como un cambio de fase de

hielo a agua líquida y de ésta a vapor



TIPOS DE CALOR LATENTE

• Hay tres tipos de calor latente, estos son:

• Calor latente de fusión, también se le llama :

• a)Calor latente de licuefacción

• b)Calor latente de congelación

• Calor latente de evaporación, también se le llama:

• a)Calor latente de ebullición

• b)Calor latente de condensación

• Calor latente de sublimación. Este es igual a la suma

del calor latente de fusión y el calor latente deevaporación.



CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE

PARA EL AGUA



CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE

PARA EL AGUA



LEYES DE LOS GASES

• PV=MRT



PUNTO DE EBULLICION

• Este es el concepto más importante que se

debe comprender al manejar los fenómenos

en un sistema de refrigeración, porque la

disminución del punto de ebullición delliquido refrigerante hace que este absorba

calor y se vaporice o hierva, del modo

contrario, si se eleva el punto de ebullición, el

vapor cede calor y se condensa.



PUNTO DE EBULLICION

• El establecer un ¨punto de ebullición¨ en una

sustancia depende de una presión

determinada en la tabla siguiente podemos

observar la variación del punto de ebullicióndel agua según varía la presión con la altura.



PUNTO DE EBULLICION Y PRESION



PUNTO EBULLICION AGUA A

DIFERENTE PRESION



• En la práctica no es posible bajar el punto de

ebulliciones de un líquido por debajo de la

temperatura sensible, sin que se presente la

evaporación.• Para que una sustancia permanezca como

líquido, el punto de ebullición debe estar por

debajo de la temperatura sensible.



TEMPERATURA DE CONDENSACION

• En el caso de tener una sustancia en estado

de vapor, la temperatura sensible debe ser

mayor que la temperatura de condensación.

• Si extraemos calor al vapor, hasta lograr que latemperatura descienda por debajo de la

temperatura de condensación, el vapor se

licuará.



TEMPERATURA DE SATURACION

• Es la temperatura a la cual el líquido y el

vapor pueden existir simultáneamente a una

presión determinada.



TONELADA DE REFRIGERACION

• La tonelada de refrigeración (TRF) es la

unidad nominal empleada en algunos países,

especialmente de Norteamérica, para referirse

a la capacidad de extracción de carga térmica(enfriamiento) de los equipos frigoríficos y de

aire acondicionado.



TONELADA DE REFRIGERACION

• Puede definirse como la cantidad de calor

latente absorbida por la fusión de una

tonelada corta de hielo sólido puro en 24

horas; en los equipos, esto equivaldría a unapotencia capaz de extraer 12.000 BTUs por

hora, lo que en el Sistema Internacional de

Unidades (SI) equivale a 3.517 W (3,517 kW).



CALCULO DE UNA TRF

• Si partimos de que para convertir una libra de

hielo en una libra de agua líquida se ocupan

144 BTU's, y de que una tonelada corta

equivale a 2.000 libras, al multiplicar144*2.000, tenemos que durante el proceso

se absorberán 288.000 BTUs del ambiente



CALCULO DE UNA TRF

• A efecto de convertir este valor en una

medida nominal, se consideró un período de

24 horas, por lo que al dividir los 288.000

BTUs por las 24 horas, el resultado es:288.000/24 = 12.000 BTU/h.




• Los Sistemas de refrigeración más utilizados

son:

• El sistema de refrigeración por combustión o

sistema de absorción• Sistema de refrigeración mecánica o sistema

de compresión.

•



SISTEMA DE ABSORCION

• El sistema de absorción difiere del sistema de

compresión en que utiliza energía térmica en

lugar de energía mecánica para conseguir las

condiciones necesarias para completar unciclo de refrigeración.



SISTEMA DE COMPRESION

• Estos sistemas utilizan energía mecánica para

conseguir las condiciones necesarias para

completar un ciclo de refrigeración

•La refrigeración mecánica hace posible elcontrol de la presión y de la temperatura del

refrigerante en ebullición y también del uso

repetido del mismo refrigerante con poca o

ninguna pérdida de este




• El proceso de refrigeración por compresión se lograevaporando un gas refrigerante en estado líquido através de un dispositivo de expansión dentro de unintercambiador de calor, denominado evaporador.[1]

•

Para evaporarse este requiere absorber calor latente devaporización. Al evaporarse el líquido refrigerantecambia su estado a vapor. Durante el cambio de estadoel refrigerante en estado de vapor absorbe energíatérmica del medio en contacto con el evaporador, bien

sea este medio gaseoso o líquido.




• A esta cantidad de calor contenido en el

ambiente se le denomina carga térmica. Luego

de este intercambio energético, un compresor

mecánico se encarga de aumentar la presióndel vapor para poder condensarlo dentro de

otro intercambiador de calor conocido como

condensador.




• En este intercambiador se liberan del sistemafrigorífico tanto el calor latente como el sensible,ambos componentes de la carga térmica.

• Ya que este aumento de presión además produce

un aumento en su temperatura, para lograr elcambio de estado del fluido refrigerante -yproducir el subenfriamiento del mismo- esnecesario enfriarlo al interior del condensador;esto suele hacerse por medio de aire y/o aguaconforme el tipo de condensador, definidomuchas veces en función del refrigerante.




• De esta manera, el refrigerante ya en estado

líquido, puede evaporarse nuevamente a

través de la válvula de expansión y repetir el

ciclo de refrigeración por compresión.•



REFRIGERANTE

• Los refrigerantes son compuestos químicosusados para absorber calor por evaporación oebullición del estado liquido al estado de vapor yexpulsan calor en el caso inverso.

• Un refrigerante es un producto químico líquido ogaseoso, fácilmente licuable, que se utiliza comode medio transmisor de calor entre otros dos enuna máquina térmica. Los principales usos son los

refrigeradores y los acondicionadores de aire.•



CICLO DE REFRIGERACION MECANICO

• Esta es la serie de procesos en una secuencia

definida por la cual pasa un refrigerante que

circula a través del sistema.

•El ciclo se inicia en algún estado o condición,pasa a través de una serie de proceso y

regresa a su condición inicial.



CICLO DE REFRIGERACION MECANICO

• El ciclo de refrigeración simple, vapor-

compresor consta de cuatro procesos

fundamentales.

•Compresión.

• Condensación

• Expansión

•

Vaporizacion



CICLO MECANICO DE REFRIGERACION



CICLO MECANICO DE REFRIGERACION





CICLO IDEAL DE REFRIGERACION POR

COMPRESION DE VAPOR

• Este es un ciclo de refrigeración saturado

simple, en el que se supone, que el vapor

refrigerante que sale del evaporador y entra al

compresor es vapor saturado a latemperatura, y presión de saturación, y el

liquido refrigerante que sale del condensador

y llega al control del refrigerante es un liquido

saturado a la temperatura y presión desaturación



CICLO IDEAL DE REFRIGERACION POR

COMPRESION DE VAPOR

• Se hace este análisis porque en este ciclo, los

procesos fundamentales son la base para

entender e identificar el ciclo de refrigeración real

de compresión de vapor.

•

• Este análisis lo podemos entender mejor viendo

las diferentes gráficas de presión entalpía para el

freón 12 usando la temperatura vaporizantes de50 ºF y condensante de 120 ºF



DIAGRAMA DE MOLLIER

• La grafica de Mollier(grafica de presión-

entalpia) proporciona a los técnicos de

servicio considerables ayuda para saber el

comportamiento del refrigerante y paracalcular las capacidades de los sistemas de

refrigeración.





GRAFICO DEL CICLO DE

REFRIGERACION







TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL

CICLO

• Si un trabajo especifico va a ser hecho en un

sistema o ciclo de refrigeración, cada libra de

refrigerante circulando en el sistema debe

hacer su parte de trabajo.• Este debe absorber una cantidad de calor en

el evaporador y debe disipar este calor, más

el que se le suma en el compresor , fuera del

condensador.





TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL

CICLO

• El vapor que se sale del evaporador también

tendrá una cantidad dada de contenido de

calor (entalpia) según su temperatura.

•

La diferencia entre esas dos cantidades decontenido de calor es el trabajo que está

siendo hecho por cada libra de refrigerante a

medida que pasa por el evaporador y recoge

calor.



EFECTO REFRIGERANTE

• La cantidad de calor absorbido por cada libra

de refrigerante es conocida como Efecto

refrigerante del sistema.



COMPONENTES PRINCIPALES DE UN

SISTEMA DE REFRIGERACION• Los componentes normalmente encontrados en un sistema de refrigeración son:

• Condensador.

• Compresor

• Evaporador.

• Dispositivo de expansión.

• Accesorios entre los cuales están:

• Válvulas de control y cierre.

• Válvula solenoide.

• Válvula mantenedora de presión

• Válvula de cierre total.

• Válvula cheque

• Filtro secadores.

• Sight glass (mirilla).

• Separador de aceite.

•

Muffler• Acumuladores de líquido

• Resistencia calentadora de aceite

• Dispositivo de seguridad

• Refrigerante



COMPONENTES



CONDENSADOR

• Es un intercambiador de calor corriente cuya

superficie exterior está dotado de aletas de

enfriamiento que sirven para disipar el calor

del vapor (refrigerante)

• Estos pueden ser enfriados por agua o por

aire y el tipo evaporativo



TIPOS DE CONDENSADORES



CONDENSADOR



CONDENSADOR



CONDENSADOR



COMPRESOR

• Este componente comúnmente llamado elcorazón de cualquier sistema de refrigeración;este tiene dos funciones principales dentro delciclo que son:

• Recibir o remover el vapor refrigerante delevaporador de modo que se pueda mantener lapresión y la temperatura deseada.

• Incrementar la presión del vapor refrigerantepor medio del proceso de compresión y

simultáneamente aumentar la temperatura demodo que pueda ceder su calor al condensador.



CLASIFICASION DE LOS

COMPRESORES

• Los compresores son usualmente clasificados

en tres grandes tipos:

• Compresores reciprocantes (tanto hermético

como abierto para servicio).• Compresores rotatorios.

• Compresores centrífugos



COMPRESORES



COMPRESORES



COMPRESORES



COMPRESORES



EVAPORADOR

• El evaporador o coil de enframiento es la partedel sistema de refrigeración donde el calor esremovido del producto sea esta agua, aire u otroproducto a enfriar.

• En este componente el refrigerante líquidohierve y se transforma en vapor. Los hay de trestipos diferentes, estos son:

• De tubo descubierto

• De superficie de placa

• Aletados



EVAPORADOR



EVAPORADOR



EVAPORADOR DE PLACA



EVAPORADOR ALETEADO



DISPOSITIVO DE EXPANSION

• Los dispositivos de expansión son los

elementos que controlan o regulan la cantidad

de refrigerante que pasa al evaporador.

•

Se utilizan distintos tipos donde la válvula deexpansión termostática es el más utilizado en

los sistemas modernos de refrigeración.




• Los propósitos principales de estos son:

• Mantener la presión correcta y punto de

ebullición en el evaporador para manejar la

carga de calor deseada• Permitir el flujo de refrigerante del

evaporador a la velocidad necesaria para

remover la carga calor.




• Los tipos de dispositivos de expansión más

usados son:

• La Válvula de expansión automática

•La válvula expansión termostática

• El tubo capilar

• Flota lado de baja

•

Flota lado de alta




VALVULA DE EXPANSION DE PRESION



VALVULA DE EXPANSION DE PRESION

CONSTANTE



VALVULA DE EXPANSIN TERMOTASTICA



TUBO CAPILAR



FLOTA LADO DE BAJA



FLOTA LADO ALTA



VALVULA DE CIERRE TOTAL

• Esta válvula siempre se instala en una tubería

para impedir completamente el paso del

fluido cuando está cerrada.

•

Se instala solo cuando un determinado delsistema debe aislarse del resto del sistema



VALVULA MANTENEDORA DE PRESION

• La válvula mantenedora o reguladora de la

presión del evaporador, se instala en la tubería

de admisión para mantener una presión

determinada en el evaporador.



VALVULA SOLENOIDE

• Son válvulas electromagnéticas, dirigidas por

corriente eléctrica .

• Se utilizan como válvula automáticas de cierre

total.• Se instalan generalmente en la tubería de

líquido y se cierra cuando el compresor no

está funcionando, o cuando son usadas para

control de la capacidad



VALVULA DE CONTROL DE DIRECCION

• Estas válvulas generalmente se instalan en las

conexiones de admisión y escape del

compresor

•

Con ellas el compresor puede aislarse delresto del sistema.

• También se pueden usar para colocar aparatos

de medidas o mangueras de carga sin pérdida

del refrigerante.



SIGHT GLASS (MIRILLA)

El indicador de líquido y humedad es un

accesorio ampliamente utilizado en los

sistemas de refrigeración, principalmente en

refrigeración comercial y aire acondicionado.

Es un dispositivo de metal con una mirilla de

vidrio, que permite observar la condición del

refrigerante.





MIRILLA(SIGHT GLASS)



Filtros secadores

• Los desecantes son materiales usados

principalmente para remover la humedad

excesiva contenida en la mezcla refrigerante-

aceite, tanto en forma de vapor como líquida,

ya sea en equipos nuevos o ensamblados en el

campo.



FILTROS SECADORES

• Un filtro deshidratador por definición, es undispositivo que contiene material desecante y

material filtrante para remover la humedad y

otros contaminantes de un sistema de

refrigeración



FILTROS DEHIDRATADORES



FILTROS DEHIDRATADORES



FILTROS (PIEDRAS DE SILICA GEL)



SEPARADOR DE ACEITE

• El separador de aceite es un dispositivodiseñado para separar el aceite lubricante del

refrigerante, antes que entre a otros

componentes del sistema y regresarlo al cárter

del compresor.



SEPARADOR DE ACEITE



MUFFLER



MUFFLER

• El propósito del muffler es disminuir oeliminar el sonido de las pulsaciones del gas

caliente y las vibraciones que este produce en

los motores reciprocante.

RESISTENCIA DE CALENTAMIENTO



RESISTENCIA DE CALENTAMIENTO

• La resistencia es un elemento de calefacciónusado para prevenir la acumulación de líquido

refrigerante en el depósito de aceite mientras

el equipo está apagado

•

DISPOSITIVO DE SEGURIDAD



DISPOSITIVO DE SEGURIDAD

• Los sistemas de refrigeración tienen variosdispositivos de seguridad los cuales

interrumpen el sistema si ocurre una

operación anormal

• Entre los más usados están: el switch de baja

presión y el switch de alta presión y el switch

de aceite.

SWITCH DE BAJA PRESION



SWITCH DE BAJA PRESION

• Este switch se conecta en serie con el switchde alta presión y alimenta la bobina del

contactor o relay del compresor, si por alguna

causa hay baja presión en el sistema este se

abre y desconecta al compresor

SWITCH DE ALTA PRESION



SWITCH DE ALTA PRESION

• Este switch se conecta en serie con el switchde baja presión y alimenta la bobina del


causa hay alta presión en el sistema este se

abre y desconecta al compresor.

SWITCH DE ACEITE



SWITCH DE ACEITE

• Este switch se conecta en serie con el switchde alta y baja presión y alimenta la bobina del


causa hay baja presión de aceite en el sistema

este se abre y desconecta al compresor.

ACUMULADORES DE SUCCION




• Una de las fallas más comunes en loscompresores de refrigeración, es la inundación;es decir, el regreso de refrigerante y/o aceitelíquidos en grandes cantidades. Esto puedecausar daños a los compresores, que van desde la

dilución del aceite con refrigerante líquido, hastael «Golpe de Líquido». Como es sabido, loslíquidos no se comprimen y los compresoresestán diseñados para comprimir vaporúnicamente, y tienen muy poca tolerancia para el

refrigerante o el aceite líquidos.





• Un acumulador de succión es, básicamente,un recipiente a presión, diseñado para evitar

daños al compresor a causa de una

inundación repentina de efrigerante o aceite

líquidos, la cual puede llegar por la línea de

succión hacia el compresor.





• Un acumulador de succión es un depósitotemporal para retener el exceso de esta

mezcla de aceite y refrigerante líquidos, y

posteriormente enviarla en forma de gas, a

una proporción que el compresor pueda

mane-jar de manera segura.

REFRIGERANTE



REFRIGERANTE

• De manera general, un refrigerante es cualquiercuerpo o substancia que actúe como agente deenfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo osubstancia. Desde el punto de vista de larefrigeración mecánica por evaporación de un

líquido y la compresión de vapor, se puede definiral refrigerante como el medio para transportarcalor desde donde lo absorbe por ebullición, abaja temperatura y presión, hasta donde lorechaza al condensarse a alta temperatura y

presión.

REFRIGERANTE



REFRIGERANTE

• Cualquier sustancia que cambie de fase devapor a líquido y viceversa puede funcionar

como refrigerante en un sistema de

comprensión de vapor.

• Sin embargo, solo las sustancias que tienen

esos cambios a una presión y temperatura útil

comercialmente son de valor práctico

PROPIEDADES DEL REFRIGERANTE




• El mantenimiento efectivo de cualquiersistema de refrigeración mecánica, dependegrandemente de la comprensión que se tengade las propiedades del refrigerante. La

dificultad para resolver un problema, se tornamás fácil, cuando se sabe cómo reacciona elrefrigerante a los cambios de temperatura yde presión. El comportamiento delrefrigerante frecuentemente es la clave paradetectar el origen del problema





• . Existe una cantidad grande de refrigerantesactualmente utilizados en aplicaciones

comerciales e industriales. Cada refrigerante

tiene propiedades que difieren de otros, tales

como: puntos de ebullición, calor específico,

calor latente, densidad y otros factores que

afectan la habilidad del refrigerante para

transferir el calor.

TIPOS DE REFRIGERANTES




• Existe un número muy grande de fluidosrefrigerantes fácilmente licuables; sin

embargo, sólo unos cuantos son utilizados en

la actualidad. Algunos se utilizaron mucho en

el pasado, pero se eliminaron al incursionar

otros con ciertas ventajas y características que

los hacen más apropiados





• Recientemente, se decidió descontinuaralgunos de esos refrigerantes antes del año2000, tales como el R-11, R-12, R-113, R-115,etc., debido al deterioro que causan a la capa

de ozono en la estratósfera. En su lugar, se vana utilizar otros refrigerantes como el R-123, elR-134a y algunas mezclas ternarias . Losgrandes fabricantes de refrigerantes, siguentrabajando en el desarrollo de nuevosproductos.

IDENTIFICACION DE LOS



REFRIGERANTES

• Los refrigerantes se identifican por númerosdespués de la letra R, que significa

"refrigerante". El sistema de identificación ha

sido estandarizado por la ASHRAE (American

Society of Heating, Refrigerating and Air

Conditioning Engineers).

REFRIGERANTES CFCs



REFRIGERANTES CFCs

• CFCs se refiere a la composición química delos refrigerantes que están compuestos porcloro, fluor y carbono llamadosclorofluorcabonado.

• Estos refrigerantes le hacen mucho daño a lacapa de ozono y por tal razón ya están endesuso y han sido reemplazados por otros.

• Entre estos tenemos:R11, R12, R13, R13B,

R114, R500, R502 Y R503

REFRIGERANTES HCFCs



REFRIGERANTES HCFCs

• HCFCs se refiere a la composición química de losrefrigerantes que están compuestos por hidrogeno,cloro, fluor y carbono llamadoshidroclorofluorcabonado.

• Estos refrigerantes también le hacen mucho daño a la

capa de ozono, aunque menos que los CFCs y por talrazón también deben ser sacados del mercado para el2020 y ser reemplazados por otros.

• Entre estos tenemos:R22, R23, R124, R401A, R401B,R401A, R402B, R403B, R408A, R409B, R414B

REFRIGERANTES HFCs



REFRIGERANTES HFCs

• CFCs se refiere a la composición química de losrefrigerantes que están compuestos porhidrogeno, fluor y carbono llamadoshidrofluorcabonado.

•

Estos refrigerantes le hacen mucho daño a lacapa de ozono y por tal razón ya están en desusoy han sido reemplazados por otros.

• Entre estos tenemos:R23, R134a, R404A, R407A,R407C, R410A, R422B, R422C, R422D, R507,R508B

REQUERIMIENTOS DE LOS



REFRIGERANTES

• Para que un líquido pueda ser utilizado comorefrigerante, debe reunir ciertas propiedades,

tanto termodinámicas como físicas. El

refrigerante ideal, sería aquél que fuera capaz

de descargar en el condensador todo el calor

que absorba del evaporador, la línea de

succión y el compresor.

CARACTERISTICAS DE LOS



REFRIGERANTES• Punto de congelación. Debe de ser inferior a cualquier temperatura que existe en el sistema,para

evitar congelamientos en el evaporador.

• Calor específico. Debe de ser lo más alto posible para que una pequeña cantidad de líquido absorbauna gran cantidad de calor.

• Volumen específico.- El volumen específico debe de ser lo más bajo posible para evitar grandestamaños en las líneas de aspiración y compresión

• Densidad. Deben de ser elevadas para usar líneas de líquidos pequeñas.

• La temperatura de condensación, a la presión máxima de trabajo debe ser la menor posible.

• La temperatura de ebullición, relativamente baja a presiones cercanas a la atmosférica.

•

Punto crítico lo más elevado posible.• No deben ser líquidos inflamables, corrosivos ni tóxicos.

• Dado que deben interaccionar con el lubricante del compresor, deben ser miscibles en fase líquiday no nocivos con el aceite.

• Los refrigerantes, se aprovechan en muchos sistemas para refrigerar también el motor delcompresor, normalmente un motor eléctrico, por lo que deben ser buenos dieléctricos, es decir,tener una baja conductividad eléctrica.



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CAPACIDAD DE UN SISTEMA DE



REFRIGERACION

• Es el flujo de calor que es capaz de eliminar elevaporador de la unidad del aire contenido enel espacio a refrigerar.

• Depende de dos factores:

• La masa del refrigerante que fluye en launidad de tiempo.

• El efecto refrigerante por unidad de masa quecircula

•

EFECTO REFRIGERANTE



EFECTO REFRIGERANTE

• Es la cantidad de calor absorbido por elrefrigerante en el evaporador, representa la

capacidad del equipo por unidad de masa del

refrigerante

RAZON DE FLUJO DE MASA POR



TONELADA

• Es la masa de refrigerante que debe sercirculada por minuto, por tonelada de

capacidad de refrigerante para las

condiciones dadas de operación.

CALOR DE COMPRESION



CALOR DE COMPRESION

• Es la energía equivalente al trabajo efectuadodurante el proceso de compresión.

COEFICIENTE DE RENDIMIENTO



COEFICIENTE DE RENDIMIENTO

• Es la relación del calor absorbido en el espaciorefrigerado con la energía térmica

equivalente a la energía suministrada al

compresor.

•

• CR = EFECTO REFRIGERANTE /CALOR DE

COMPRESION

RELACION DE COMPRESION



RELACION DE COMPRESION

• Es la relación entre la presión absoluta en ladescarga sobre la presión absoluta en la

succión.

ANALISIS DE UN SISTEMA DE

REFRIGERACION BAJO DIFERENTES



REFRIGERACION BAJO DIFERENTES

CONDICIONES.• En condiciones normales.

• Cuando la carga de refrigeración es mayor que lacapacidad del equipo.

• Cuando la carga de refrigeración es menor que la

capacidad del equipo.• Excesiva masa de refrigerante en el sistema.

• Baja masa de refrigerante en el sistema.

• Cambio de refrigerante en un sistema

•

TRABAJO EN CONDICIONES



NORMALES

• Para que el equipo trabaje en condicionesnormales, es necesario que la rapidez devaporización sea equivalente a la rapidez decondensación.

•

Para lograr que una unidad trabaje en estascondiciones es necesario que en el evaporador elsobrecalentamiento se produzca dentro delespacio refrigerado y en la cantidad necesariapara evitar que llegue liquido al compresor.

• .

TRABAJO EN CONDICIONES



NORMALES

• Las caídas de presiones que experimente elfluido deben ser mínimas, sobretodo en la

tubería de succión.

• Estas caídas de presión nunca debe ser mayor

de 3psi, para mantener la caída de

temperatura de saturación en un rango de 1 a

3ºF .

CARGA DE REFRIGERACION MAYOR

Q C C Q O



QUE LA CAPACIDAD DEL EQUIPO

• En este caso la temperatura de vaporización seaumenta, siendo menor la diferencia detemperatura vaporizante y la temperatura.

• De esta manera se produce un mayor efecto

refrigerante por unidad de masa y un mayor calorde compresión.

• En este caso como aumentan el calor decompresión y el volumen de vapor desplazadodemanda de la carga con lo que se reduciría su

vida útil y trabajará en forma continua

CARGA DE REFRIGERACION MENOR





• En este caso se disminuye la temperatura dela succión, disminuye la diferencia de

temperatura del evaporador y la capacidad del

equipo

CARGA EXCESIVA DE REFRIGERANTE

EN EL SISTEMA



EN EL SISTEMA

EVALUACION DE LAS CARGAS TERMICAS

“INVISIBLE” EN SISTEMA DE CLIMATIZACIO



INVISIBLE EN SISTEMA DE CLIMATIZACIO

ARTIFICIAL• Esta evaluación tiene por objeto establecer la

magnitud de la carga térmica no estimada en

el análisis de estado estable, que constituye la

norma de evaluación de la carga térmica parasistema de climatización y de la forma que

incide en la obtención de bienestar en función

del tiempo para el espacio de aire

acondicionado.

EVALUACION DE LAS CARGAS

TERMICAS “INVISIBLE”




• En el análisis de la carga térmica para unespacio con climatización artificial, se usa el

criterio de estado estable, es decir, la

condición o estado para la cual ya se han

establecido las condiciones de bienestar en elespacio del aire acondicionado, evaluada la

transferencia de calor cuando se tiene la

mayor temperatura en el espacio exterior.

EVALUACION DE LAS CARGAS





• Para esta condición evidentementeobtenemos la máxima carga térmica quetendrá que remover el equipo y, enconsecuencia , con esto podemos determinar

la capacidad mínima del equipo que se vaya aseleccionar para climatizar ese espacio de aire.

• La selección de equipos se hace para unacapacidad desde 0 al 10% por encima de este

valor, usualmente un 5%.

CARGA TERMICA INVISIBLE



• Es la carga no contemplada en el análisisconvencional y que en algunos casos puede

incidir en el sistema.

• Entre esta carga tenemos: El calor latente de

las personas, la energía interna de los objetos

etc.

EJEMPLO



EJEMPLO



EJEMPLO



EJEMPLO



EJEMPLO



EJEMPLO



EJEMPLO



EJEMPLO



METODO CONVENCIONAL DE

EVALUACION DE LA CARGA TERMICA



EVALUACION DE LA CARGA TERMICA

• Insolación por paredes, piso y techo(transferencia de calor por paredes)

• Infiltración del aire por ventanas y puertas

exteriores.

• Aporte por los equipos

• Calor generado por las personas.

• Calor aportado por el aire de ventilación.

ALTERNATIVA DE INSTALACION DE

EQUIPOS



EQUIPOS

• El horario de uso de los locales, suindependencia, las facilidades requeridas y los

aspectos estéticos definen las alternativas a

elegir, también el consumo de energía influirá

en la selección.

ALTERNATIVA DE INSTALACION DE

EQUIPOS



EQUIPOS

• Los casos de instalación que se puedenpresentar son:

• Uso de equipos individuales por cada área o

local.

• Uso de un equipo por piso.

• Uso de un equipo único para todo el edificio.

•

TIPOS DE EQUIPOS DE AIRE

ACONDICIONADO



ACONDICIONADO

• La selección de equipos que se usan en losproyectos están contemplados en tres grupos

de equipos:

• Equipos paquetes.

• Equipos separados Split).

• Equipos generadores de agua helada o chiller.

AIRE DE PAQUETE



• El sistema de aire acondicionado tipo paquetees muy utilizado en restaurantes, centros

deportivos, bancos, sala de juntas, oficinas,

etc. Esto se debe a su buena eficiencia de

enfriamiento y se puede tener una mejordistribución de aire dentro de las zonas

acondicionadas.

AIRE DE PAQUETE

.



• Los equipos de aire acondicionado tipopaquete tienen un diseño de fabrica en el cual

todos sus componentes están integrados en

un mismo cuerpo, es decir el condensador y el

evaporador están juntos y este equipo debeinstalarse al exterior por el motivo de una

recuperación de aire ambiente y también para

expulsar todo el calor de las zonas enfriadas.

AIRE DE PAQUETE



•Estos equipos trabajan con gas refrigerante (R-22), tienen en su interior un serpentín decobre con aletado de aluminio, en el cualcircula el gas refrigerante y por medio de un

ventilador de alta capacidad es expulsadohacia las zonas acondicionadas, este aire esconducido por medio de ductos de láminagalvanizada de primera calidad, también cabemencionar que este aire debe ser retornado

hacia el equipo tipo paquete.

AIRE TIPO PAQUETE



AIRE TIPO PAQUETE



SISTEMA SPLIT



• Los equipos de aire acondicionado tipo mini-split y multi-split son recomendados para todo

tipo de obra ya sea nueva, remodelación o

habitada y por su diseno del sistema son muy

prácticos.

SISTEMA SPLIT



• Estos equipos constan de dos unidades queson: evaporadora (interior) y condensadora

(exterior). Además de proporcionar aire

acondicionado los equipos pueden

proporcionar calefacción según elrequerimiento del cliente.

AIRE TIPO PAQUETE



SISTEMA DE AGUA HELADA



• Este tipo de sistema se utiliza mucho enedificios, restaurantes, hoteles,

departamentos, oficinas o construcciones con

poco espacio en plafones que impide la

instalación de ductos.




•

Los sistemas de agua helada consisten en instalar unequipo central denominado como enfriador de líquidos(chiller o mini-chiller), que este mismo va a suministraragua helada por medio de una red de tuberías a lasunidades interiores (evaporadoras) que se instalandentro de la zonas acondicionadas, estas unidades

cuenta en su interior con un serpentín de cobre conaletado de aluminio en el cual circula agua helada y pormedio de un ventilador silencioso forza a pasar el airede la zona por el serpentín de la evaporadora y de estaforma se disipa el frío en la habitación.

• .




• El sistema tiene la opción de poder tener lasevaporadoras aparentes u ocultas, por diseno

y gusto del cliente y sobre todo para darle

mejor estética a sus espacios ya sea de una u

otra forma le garantizamos que tendrá elconfort que se merece y nosotros la

satisfacción de poder cumplir con nuestro

objetivo...

CHILLER



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Aire Acondicionado y Refrigeracion(Curso)