SIMULADOR DI.DACTICO DE FALLAS DE III{ EQUIPO DE
AIRE ACO!¡DICIONADO
TOMO I
ALFREDO OTERO LOPEZlr
JAIME RNYES GATVES
-I
Director:
c.u.A.oBIBLIOTECA
ruuwt|üryuüffiCORPORACIOI,I UNIVERSITARIA AUTONO},iA DE OCCIDENTE
Drvrsr0l.l DE rNGElrrERrAS Ér--' --.r--hr¡il
PROGRAFIA DE INGENIIIP.IA I'IECANICA
e4
¡1)c,oj;I,U{-
rrvt I
I
Trabajo. de grado presentadocomo requisito parcial paraoptar al título de Ingeniero Mecánico
HIDOLFO SATIZABAL
r.M.G.
70Cali, Junio de L.987
,Tr,,rnF8? sv.4
NOTA:
Aprobado por el Conité de Trabajo de
Grado en cunpl-iniento de los requiei
tos exigidos por la Corporaclón Uni
versftaria Autónoma de Occidente para
optar al título de Ingeniero Mecánico.
Jurado
Call, Junio de L.987
11
DEDICAIORIA
A ni abuela que gracias a sus desve
los y sacrificios labró La base de
este éxito.
A Myrian, Alberto y Caterine,por aupuesto.
A Mis tios y tías que sienpre confiaron en nis capacidades.
ALTNEDO OTERO LOPEZ
L11
DEDICATORIA
mi esposa, ni hija, nis padres,
y hernanos quienes tuvieron con
fianza en ni.
Es por el,los que construyo este
nuevo camino y estoy seguro será
la antesal-a de muchos trfunfos
JAIME REYES GALVES
ü
1V
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecirnientos :
A Hidolfo Satizábal r.M., coordinador de los Laboratorios de rngeniería Mecánica de La universidad Autónoma de Occidente, director del Proyecto.
A Gustavo Sánchez y Hernán Londoño fngenieros Mecánicos, profesoresde la Universidad Autóno¡¡a de Occidente, jurados evaluadores delProyecto.
A Jair¡e Mantilla Jefe de construcciones Mecáncias Ltda.
A Jorge Humberto l4arín y Orlando Morales, profesores de la Universidad Autónona de Occidente.
A Carlos Orbes Jefe de planta de CARVE LTDA.
A Federico Gongora
A Amparo, Rosbenyrrrrarter, Fannor y a todas aqueflas personas que deuna u otra forna contrÍbuyeron a alcanzar 1a culminación de esteproyecto.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
I PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION
1.1 INTRODUCCION
L.2 CALOR
L.z.L Unidad de CaLor
t.2.2 C,aLorla Pequeña
L.2.3 CaLoría Grande
L.2.4 Unidad Térmica Británica BTU
t.2.5 Cero absoLuto
1.3 FLUJO O PROPAGACION DE CALOR
1.3.1 Radiación
L.3.2 Conducción
1..3.3 Convección
L.4 FI'NDAI'ÍEI{TOS DE REFRTGERACION
1.4.1 EL ciclo refrigerante
1.4.1.1 El conpresor
Pag
1
3
3
3
5
5
6
6
6
6
I9
10
L2
t2
t2
vL
I.4.1.2 El condensador
1.4.1.3 Dispositivos de control
1.4.1.3.L Tubo capilar
L.4.L.3.2 Válvula de exPansión
I.4.1.4 El- evaporador
1.4.1.5 Línea de aspiración o lado de alta
1.5 LEYES DE REFXIGERACION
1.51.1 Procesos que comprenden un ciclo
2 CARGAS DE ENTRIAI.{IENTO
2.T INTRODUCCION
z.L.L Las ganancias más importantes
2.L.1.1 A través de las paredes
2.L.2 A través de techos y pisos
2.I.3 Por canbios de aire
2.L.4 Por ventanas y puertas
2.L.5 Por personas
2.I,6 Por alumbrado
2.L.7 Factor de seguridad
2.2 CONVERSIONES MAS COMUNES EN ESTA UNIDAD
2.3 CALCT'LO DE REFERENCIA
2,3.1 A través de Las paredes
2.3.2 A través deL piso
L4
15
15
1_5
16
t_8
19
20
26
26
26
26
27
28
29
30
30
31
3L
33
v35
v1L
2.3.3 A tuavés deL techo
2.3.4 Por canbio de aire
2.3.5 Por ventana
2.3.6 Por puerta
2.3.7 Por persona
2.3.8 Por aLunbrado
2.4 REST]MEN DE CAICULOS
3 EVAPORADOR
3.1 INTRODUCCION
3.2 ruNCIONA},IIENIO
3.3 CAPACIDAD
3.4 FACIORES DE SELECCION
3.5 CATCT'LO Y SELECCION
3.5.1 Flujo del- aire
3.5.2 Vel-ocidad del aire
3.5.3 EL área de evaporación
3.5.4 Setección
4 CONDENSADOR
4.I INTRODUCCION
4.2 F'I'NCIONAI.{IENTO DEL CONDENSADOR
4.3 FACTORES DE SETECCION
35
36
3l
37
37
38
39
4L
4L
Q
43
tú
tú
t6
47
47
48
48
ta
49
v1_11
4.4 CAI.CTIIO Y SELECCION
4.4.I Capacidad
4.5.1 Caudal de aire a través deL condensador
4.5.2 Area del condensador
4.5.3 Cálculos
5 DTMENSToNAMTENTO DE LA n]BERTA DE SUCCToN Y DE LIQUTDO
5.1 CONSIDERACIONES CENEMLES DE DISEÑO
5.2 NIBERIA DE SUCCION
5.2.1 Criterios Generales
5.2.2 Procediniento para calcular el diánetro de la tuberíade succión
5.3 ruBERIA DE LIQUIDo
5.3.1 Criterios Generales
5.4 PROCEDIMIENTO PARA CALCT'IAR EL DIA}IETRO EN TUBERIA DEtLIQUIDO
6 SELECCION DEL COMPRESOR
6.I DESCRIPCION DE LA TINIDAD
6.2 CICLO REFRIGERANTE
6.3 ruNCIONES
6.4 TRABAJo pEL C0MPRESoR
6.5 FACTORES DE SELECCION DEL COI,ÍPRESOR
50
50
51
52
53
*
v55
55
58
62
62
63
65
6
67
55
57
57
r.x
6.5.1 Capacidad
6.5.2 Temperatura del evaporador
6.5.3 Tenperatura de condensación
6.5.4 Refrigerante
6.6 SELECCION
7 SETECCION DE VENTILADORES
7.2 SELECCION DE LAS ALETAS DEL VEI{TILADOR DEL CONDENSADOR
7.3 SELECCION DEL VEI'ITILADOR DEL EVAPORADOR
8 DISPOSITIVOS DE CONTROL Y MANEJO
8.1 TUBO CAPITAR
8.1.2 Funcionamiento
8.1.3 Dimensionamiento
8.1.4 Objetivo
8.1.5 Cornprobación de carga
8.2 VALVIII,A DE EXPANSION
8.2.I Descripción
8.2.2 Funcionamiento
8.3 CONTROLES DE CICT.O DE ACCION
8.3.1 Controles de presión dual
8.3.2 Funcionanlento del- l-ado de
8.3.3 Funcionaniento del lado de
POR PRESION
67
67
67
68
68
70
81
a.
82
83
7L
72
73
74
74
75
76
n
77
78
n
alta
baja
del
del
control
control
8.3.4 Modo de calibrar
9 ACCESORIOS
9.1 REFRIGERANTE
9.1.1 Efectos de refrigeración
9.L.2 Factores de selección del refrigerante
9.2 MIRILLA o VISOR
9.3 VALWLAS DE PASO I'TANUALES PARA REFRIGERANTE
9.3.1 Conponentes de una vál.vula
9.4 CONrROL DE TEMPERATTIRA O TER}ÍOSTAIO
9.5 FILTRO SECADOR
9.6 RE.JILLA DE RETORNO
9.6.1 fntroducción
9.6.2 Forna y Constitución
9.6.3 Cálculo
9.7 RECTBTDoR DE LIQUTDO
9.8 CONTACK)RES
9.8.1 Relé BimetáLico del contactor
9.9 RELE DE SOBRECARGA
9.10 TERMICO
9.11 CAPACII0R
86
88
88
89
91
92
94
94
95
97
97
97
97
98
98
I
100
10L
101
xi
9.LL.1 Capacitor de arranque
9.LL.2 Capacitor de marcha
9.L2 TRANSFORMADOR
10 DISPOSITIVO DE MEDICION
10.1 MANOMHTROS
101-.1 Funcionamiento
l_0.2 TERMOI'{grRO
10.3 VOLTIME1RO
10.4 AI.{PERIMETRO
101
101
LOz
104
104
104
105
L06
108
109
LL7
11
L2
CONSTRUCCION DE UN SIMULADOR DE FALLAS
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
xii
FIGT'RA 1
FIGTJRA 2
FIGURA 3
FIGTIRA 4
FIGURA 5
FIGIIRA 6
FIGURA 7
FIGURA 8
FIGT'RA 9
FIGURA 10
FIGITRA T1
FIGURA 12
FIGTIRA 13
FIGT'RA 14
FIGURA 15
FIGURA 16
FIGURA 17
FIGTJRA 18
TABLA DE FIGURAS
Calor
Unidad B.T.U. de Calor
Cero absoluto
Transferencia de cal-or por radiación
Transferencia de cal-or por conducción
Transferencia de1 caLor por convección
Ciclo típico de acondicionador de aire
Conpresor
Condensador
Tubo capilar
Válvula de expansión
Evaporador
Procesos que conprenden un ciclo
CicLo de refrigeración cuando el refrigerante esun gas
Ciclo de Carnot con la tenperatura seca
Conparación de los ciclos de conpresión de vaporreaL y vapor standard
Diferencial de temperatura
Conpresor
4
5
7
9
10
11
L2
13
L4
16
L7
19
n
?J.
23
E
t6
@
xiii
FIG{IRA f9 Válvula de expansión
FIGURA 20 Diagrana esquenático del funcionaniento de unaválvula de expansión termostática
FIGURA 21 Control de presión dual
FIGURA 22 Mirilla o Visor de Líquido
FIGURA 23 Esquena de la válvula nanual
FIGURA 24 Componente de una válvuLa nanual
FIGURA 25 Filtro secador
FIGURA 26 Recibidor de líquido
FIGURA 27 Man6netro
FIGURA 28 Termometro
FIGURA 29 Acople
FIGURA 30 Bay-Pass
78
80
7
92
93
93
96
1m
106
L06
111
114
xiv
LISTA DE ANEXOS
ANEXO 1 Coeficiente de Transnisión global K para nuros dealbañilería
ANEXO 2 Corrección por radiación solar
ANEXO 3 Coeficiente de transnisión global K - techo yperínetro Kcal-/h. n2oc
Cambio pronedio de aire, por 24 horas para eJ. cuartodebido a I-a abertura de puertas y filtraciones
ANExo 7 calorías por 13 d" aire, renovidas al enfriar eLcuarto
aNExO I coeficiente de transnisión global K por ventanas,cl-araboyas, puertas
ANEXO 4 coeficiente de conductividad térnica K del eternit L23
ANEXO 5 Velocidad del aire L24
ANEXO 6
119
L20
L22
L25
L26
L27
ANEXO 9 Ganancia debida a los ocupantes L28
ANEXO IO Velocidades recomendadas en la salida del evaporador L29
130
AND(O 11 Relación de calor elininadosorbido en el evaporador
en el condensador al ab
ANEXO 12
ANEXO 13
ANEXO 14
ANEXO 15
ANEXO I-6
ANEXO 17
Factor de corrección para tubería de aspiración descarga 131
Conducto de aspiración - tubo de cobre (pérdida perrnitida hasta laC)
Pérdidas de carga de l-os codos expresados en longitudequivalente de tubo (n)
Pérdidas de carga en las válvulastud equivalente de tubo (n)
expresadas en longi
Conducto de líquido - tubo de cobre (pérdidapernitida hasta 0.5oC)
Selección tubo capilar
L32
133
134
135
136
xvi
RESUMEN
Este proyecto está basado en la inportancia de.que el estudiante aprenda a identificar algunas de ras farlas nás inportantes por las cuares un equipo puede presentar probrenas
,
ro nisno que identificar todos ros elenentos básicos queconfornan un equipo de aire acondicionado.
En este I'aboratorio se puede observar ra rear presión y temperatura del gas en todo su recorrido por el sistema, a lasalida del compresorr a la salida der condensador, a ra entrada del evaporador y a la entrada del co'presor, tanbiénse tiene la posibiridad de ver la for¡¡a como el gas pasa por1os puntos más importantes der equipo. Existe ra posibilidadde hacerlo funcionar con válvula de expansión o tubo capilary apreciar con cual es nás eficiente.
Los equipos de aire acondicionado tienen dos notivos principale's para acondicionar el aire; mantener la conodidad delser humano a una temperatura a confort y nejorar
xvii
I NTRODUCCIOI.¡
Aún cuando l-os primeros antepasados de1 hombre, conocieron
y observaron, los efectos del frío hielo y nieve sobre
sus cuerpos y sobre las cosas aLrededor de e11os TALBS
como carne, eu€ traían de sus cacerías no es hasta la
temprana historia china que encontramos alguna referencia
aL uso cle estos fenómenos natural-es de refrigeración para
mejorar la vida de 1a gente y luego únicanente para el en
friamiento de bibirtas. Posteriormente otros cursos se de
sarrollaron: l-os chinos fueron los prímeros en recolectar y
almacenar hielo del invierno empacándolo en paja o hierba
seca, para utilízarLo en 1os meses de verano.
El hielo natural y la nieve proveyeron los únÍcos medios
de refrigeración por muchos siglos. Los antiguos egipcios
descubrieron que 1a evaporación podía causar enfriamiento,así aprendieron a colocar su vino y otro" líquidos dentro
rle recipientes de barro colocándolos en 1os techos durante
las hoches de tal manera que las brisas frías causaban evapo
ración y enfriaban e1 contenido.
Durante
XIX elpaises
l-os días de
hielo fue un
extranjeros
la colonía y hasta finales del siglo
importante producto de comercio con
que no producían hielo natural.
PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION
1.1 INTRODUCCION
En cualquier tema que l-l-eve implicito 1a aplicación de las
leyes fundanentales de las propiedades físicas de la mate
ria o energía (FISICA), tales como 1a hidrául-ica, la elec
tricidad, e1 movimiento y el calorr la necesidad de una de
finición exacta de 1os terminos usados en un asunto importan
te. Esto es particularmente cierto del tema de los princi
pios básicos de la refrigeración que trata el- tema del- ca
1or y su transferencia. Estos principios son 1os mismos
cualesquiera que sean Los equipos usados en refrigeración.
L.2 CALOR (Ver figura 1)
EL calor es una forma de la energía
ta ternodinámico es Energía Ternal
e1 calor fluye dentro de un cuerpo
termal.
Esde el punto de vis
transición. Cuando
almacena cono energía
en
se
Como cualquiera que el calor no es una sustancia, solamente
puede tratarse de é1 desde eI- punto de vista de su ef'ecto
en las sustancias.
Cada sustancia en la tierra contiene algún calor, de la ua
nera que cuando un cuerpo está frío, ello significa solamen
te que eL calor que contiene es menos intenso que en otrosa
cuerpos. Un cubo de hielo aunque frío' (32F) es nás calien
te que el hielo seco (-t-09eF). Tanbién podenos decir: "Se
Llana calor a la energía Que pasa de un cuerpo a otro dehi
do a una diferencia de temperatura de entre Los misnos.
FIGURA 1. Calor
L.2.L Unidad de Calor (Ver figura 2)
La cantidad de caLor agregada a, o sustraída de un cuerpo,
puede nedirse solanente por La elevación o caida en la ten
peratura de un peso conocido de 1a sustancia.
de oguo
FIGURA 2. Unidad B.T.U. de Calor
1.2.2 Caloría Pequeña
Es la cantidad de calor que es necesario
grano de agua para elevar su tenperatura
suninistrar a un
de L4,5 a 15,5C
I.2.3 Caloría Grande o kilo-cal-oría rrCft
Es]-acantidaddecalorqueesnecesariosuninistraraun
kilo de agua para elevar su temPeratura de 14 '5 a 15 '
5C
(l-.000 c = 1 kilo-cal-oría)'
L.2.4 Unidad Térnica Británica "B'T'U.lr
Eslacantidaddecalorqueesnecesariosuministrarauna
libra de agua (454 gns) para aumentar su temperatura 1 sF
a la presión atmosférica'
Como 1 lb = 454 gr y 1 eF = s/gsl' Resulta que B'T'U' =
454 gr x 5lgsT = 252 (caLoría pequeña)
L.2.5 Cero Absol-uto: (Ver figura 3)
Conformequitanoscalordeunasustanciasutemperaturadisninuyeydebellegaraunpuntodondeyanohabránásca
lor para extraer. Este punto se conoce como el cero absolu
to (-273eC = 45g,4aF) y se ha determinado solo teóricamen
te.
1.3 FLUJO O PROPAGACION DE CALOR
Conforme se ha dicho, de acuerdo con e1 segundo principio
6
1300F 54sC
,'y-.ft
7zJF 22 rzs|
FIGURA 3 Cero absoluto
-159.6oF cero abolnto ¿TN,
de la termodinámica, el calor fluye de los cuerpos de mayor
temperatura hacia 1os cuerpos que poseen menor temperatura.ttCorre hacia abajott. de los niveles más altos a los más ba
jos, cono el- agua, y como esta últina puede bonbearse hacia
arriba, desde cuyo punto puede fl-uir lejos en una dirección
diferente. Cuando dos sustancias se ponen en contacto ter
mal- el calor comienza a fluir de una a la otra hasta que am
bas esten a la misma temperatura. En consecuenciarentre mas
grande sea la diferencia de temperatura entre dos cuerpos
más rápído será el flujo de calor y conforme 1a diferencia
se acerca a cero, la velocidad del flujo se acercará igual
mente a cero.
El calor puede fluir de una sustancia hacia otra, o la ener
gía terminal puede transferirse en una de tres formas o com
binaciones de estas así:
L .3. 1 Radiación
Es el- proceso de transferir 1a energía interna (calor) de
un cuerpo a otro a través de1 espacio, sin que actúe sustan
cia o materia alguna como transmísor. La energía sol-ar es
unejempl-o vivo. El calor radiante pasa a través de sustan
cias transparentes sin calentarlas; 1o detiene o es absor
bido por las sustancias opacas. Como la luz, e1 calor ra
diante viaja solanente
ro puede ser reflejado
ramente coloreada. Por
color claro (ver figura
en l-ínea recta desde
desde una superficie
esta raz6n la ropa
4).
sq fuente, pe
pulida o J-ige
de verano es de
FIGURA 4, Transferencia de1 calor por radiación.
Los tanques de gasolina y los techos de.construcción netá
l-icas se pintan frecuentemente con pintura de aluninio para
que actúen como reflectores. Las hojas delgadas- de aluniniose usan para aislaniento deL tipo de calor reflectivo.
1.3.2 Conducción
Un¡rrrsüo¿ ¡ulooomo ü 0ai¿$lr
0cptt liblíotcto
1
El calor se propaga por conducción cuando pasa de una región
del cuerpo, o de un cuerpo a otro en contacto, sln que se
desplacen las noléculas de los mismos, (ver fl.gura 5).El flujo del calor por conducción tibne lugar desde la su
perficie de un metal hacia el gas.o líquido.,gü€ toque la su
perficle.
FIGURA 5. Transferencia de calor por conducción
1.3.3 Convección
La convección (ver figura 6) del calor es el tránsporte de
la energía en un lugar a otro a causa d.1. desplazanLento
de las noléculas. de un cuerpo entre dichos r.ugares. para
que la convección sea posibler €s necesario que las uolécu
las posean gran novilidad. Por lo tanto la convección existe sólo en Iíquido y gasesr €s decir, a través de fluidos.
l0
Enfrrar un condensador con aire es parcfalnente un procesode convección. Er calor fluye por conducción desde las paredes der condensador a través de unb ffna pellcura de ar.re estancado y finalmente. Es conyeccr.onaflo lejos por elafre que se mueve, €r cual está en.contacto con ra pelfcuraestancada- La diferencia de temperatura entre rog cuerpoacalientes y frlos, causa que el fluido transnisor circuleentre los cuerpos, dándore rrrt c"ro, ar nás frlo. La circulación der transnisor se detiene cuando ya no hay ¿rt"""r,cia en la temperatura' a nenos que el transmisor sea inpulsado por nedios necánicos.
FIGURA 6. Transferencia del calor
Aire caliente sube
ll
por convección.
2.
3.
Aire frío baja
Cambio debido al movimiento
L.4 FUNDAMENTOS DE REFRIGERACION
El trabajo del ciclo de refrigeración es remover calor no
deseado de un lugar y descargarl-o en otro. Para aLcanzar
esto el refrigerante es bombeado a través de un sistema com
p1-etanente cerrado. Si e1 sistema no fuese cerrado, estaría
usando refrigerante disipándolo al- aire; a causa de ser ce
rrado e1 mismo refrigerante se usa de nuevo, moviendoy des
cargando alguna cantidad de calor cada vez que se reaLiza el
c iclo .
L.4.1 E1 cicl-o ref rigerante
En la figura 7
tema típico de
puede verse un esquema sinplificado de un sis
accionador de aire.
1.4.1.1 El- Compresor
E1 compresor recibe e1 refrigeranter €n forma de vapor ca
liente, a través de una válvul-a de admisÍón y 10 conpríme
en el cilindro de manera que ocupe un volúmen l-o más rreduci
do posible. A continuación, e1 vapor comprimido entra en
el- lado de al-ta del- sistema. (ver f igura B).
L2
CONDENSADOR
L¡n.o dcodmicion
FIGURA 7 Ciclo típico de acondicionador de aire.
Lineo deliquido
13
FIGURA I Conpresor.
I.4.I.2 E1 condensador
E1 ventilador de1
ca una corriente
condensador ( ver
condensador, accionado Por un
de aire precedente de1 exterior
figura 9)
motor apli
sobre eI
FIGURA 9 Condensador
A 1o largo de, la
te cede el calor
densador y de lu:
aletas ceden este
conducción, e1 vapor comprimido y calien
a través, de las paredes del- tubo del con
aletas de refrigeración- A su Yez' las
calor aL aire circundante por convección'
E1 aire calentado se impulsa hacia la parte exterior del
L4
recinto con una temperaLura mayor que cuando 1o absorbió
e1 acondicionador.
1 .4. I .3 Dispositivos de ControL
L.4.1 .3. 1 Tubo capilar
El- refrigerante, al perder gran parte de su calor, pasa de
vapor a 1íquido y circula por la tubería de líquido. Para
que pueda mantener su presiónr s€ separa del evaporador me
diante un tubo capilar llamado reductor. Este tubo separa
el lado de alta del lado de baja del sistema siempre que el
compresor separa, e1 reductorriguala 1as presiones entre e1
lado de al-ta y el l-ado de baja.
De esta forma, cuando el compresor se pone en marcha de nue
vor la presión se el-eva igualment,e y permite una puesta en
marcha más suave. (ver figura 10)
L.4.L.3.2 Vá1vu1a de expansión
La válvula termostática de expansión es una vál_vu1a de expan
sión controlada por nedio de temperatura que se usa con frecuencia en 1as unidades comercialesr Estas vá1vu1as son dispositivos precísos que miden y controlan e1 flujo de refrige
15
FIGURA 10. Tubo capilar
rante que va aL evaporador, de manera exacta y en 1a proporción qug requiere la veLocidad de .u"porá.ión. En otras pa
labras ¡ e€ adecua auto¡náticamente a 1as variaciones de carga y mantiene una eficiencia máxima en todo tiernpo. (ver fígura ll). Este proceso se produce a entápiacs¡statte.
L.4.1.4 E1 evaporador
DEspués de
entra en el
salir del tubo reductor, e1 1íquido refrigerar¡teevaporador, en el lado de baja del sistena.
16
FIGURA 11. Vá1vula de expansión
Aquí su presión se reduce súbitanente. Tal co¡ro se ha men
cionado anteriormenterla presión y La temperatura están relacionadas directamente entre si. cuando 1a presión se ha
ce menor, 1as noLéculas de1 refrigerante tienen que recorrernayores distancias y necesitan mayor energía.
Esta energía 1a ttRobantt en
dea el evaporador. De esta
hervir, pasando nuevamente
forna de calor, del aire que ro
forna el refrigerante enpieza
del 1íquido a vapor.
a
L7
Como ya hemos dicho anteriormente, cual-quier cambio de esta
do va acompañado de calor l-atente r €o este caso calor La
tente de evaporación. UN cuerpo que experimenta un cambio
de est,ado absorbe calor latente sin que varíe su temperatu
ra. Por 1o tanto, 1-os vapores en expansión pueden absor
ber calor l-atente tápidament,e se convierte el- calor sobre
calentado, es decir más calienteque 1a temperatura para
pasar de 1íquido a vapor. La cantidad de calor sobrecalen
tado que puede contener e1 evaporador es cuidadosamete con
trolado en todo instante en el- proyecto del sistema.
A1 mismo tiempo, €1 ventilador evaporador tona aire de la
habitación del recinto que se acondiciona y 1o ob1-iga a cir
cular sobre la superficíe del- evaporador.
Este aire, más caliente que 1a superficie de1 evaporador,
cede su calor a 1as aletas de1 condensador por convección.
Estas al-etas ceden e1 calor por conducción, al vapor refri
gerante pobre en energía al- circular por e1 evaporador.
Después de pasar por encima del evaporador, el aire enfria
do se reintegra a la habitación. (ver figura L2)
1-.4.1.5. Línea de aspiración o lado de alta.
A1 salir del- evaporador, el- vapor sobre calentado en la 1í
nea de aspiración. Desde aquí es alinentado directamente
18
al conpresor pata emPezar el ciclo de nuevo '
Bn t,érruinos senciLlos, este es un ciclo refrigerante típi
co. La circulaci6n de1 refrigerante' a una velocidad bas
tante grander vd reduciendo gradualnente I-a temperatura
de un espaci-o cerrado o habitación'
FIGURA L2 Evaporador
1.5. LEYES DE REFRIGERACION
Las tres leyes que rigen
(ver tratado Práctico de
Kreus ) .
el sistena de
refrigeración
refrigeración son
autonática Alarcon
19 U,th,ttsidod autonomo Út ftti"oh0cpto libliorccc I
I
I
á.. Todos los 1íquidos al evaporarse absorven caror de
cuanto los rodean.
b.
C.
La temperatura a que hierve o se evapora un líquido de
pende de la presión que se ejercé sobre dicho líquido.Todo vapor puede volver a condensarse, convirtiendo en
líquido si se comprine y se enfría debidamente.
En otras palabras, estamos utilizando termodinánicanenteel ciclo de Carnot en una máquina térmica.
1.5.1 Procesos que comprenden un cicro (ver figura 13)
Tcmgeroluro
Procesos que comprenden un ciclo
20
FIGURA 13.
Entropio Cot/Kg oK
I-2 Conprensiói Adiabática2-3 Censión de calor Igoterna3-4 Expanslón Adiabática4-L Adicfón de calor fsoterma
Henos utilfzado el ciclo de CArnotr por ser
niento y podenos produclrlo en el equigo de
de aLre asl:
Trnpcroluro
FIGURA L4. Ciclo deun gas.
Refrigeración cuando el
a
el mayor rendi
refrigeración
Entropio CotlK9 oK
refrigerante es
Usando cono reflrgerantedo al de la figura L4.
La comprensión y expansión
l-2 y 3-4 respectivamente.
un Baa¡ tendrenos un ciclo parecf.
Isoentrópica, son los procesros
Locol trio
2L
Aunque no se pueden conseguir procesos reversibles, por
1o menos se conserva la forma rectangular del diagrama.
El cal-or se recibe a un nivel de temperatura y se cede en
otro;1os procesos 2-3 y 4 1 son los procesos de enfriamiento y calentamiento a presión constante respectivamente.
En 4 l-a temperatura debe ser más baja que la del foco frío,
de forna que el gas recibe calor en el proceso a presión
constante elevando su temperatura sin 11egar a exceder 1a
del foco frío. El proceso de conprensión L-2 se llama com
prensión huneda, porque el- proceso completo ocurre en Ia re
gión de las mezcl-as en presencia de goticas de líquido. otroposible peligro de La comprensión húmeda es que las goticas
de 1íquido pueden arrastrar e1 aceite de lubricación de l-as
paredes del cil-indro acel-erado hacia e1 desgaste.
Por l-as anteriores desventajas, 1a comprensión seca es pre
ferible a la humedad. si el refri-gerante que entra en el-
compresor es vapor saturado 1a comprensión desde t hasta 2
en la figura 15, se l-lama conprensión seca. con la compren
sión seca, el ciclo pierde la forma rectangul-ar deL ciclo de
carnot anterior; 1a conprensión de1 vapor seco termina en 2
a una temperatura de condensación.
Por 1o tanüo el- refrigerante
También se modifica e1 ciclo
sale recaléntado del compresor.
de carnot original, alterando
22
Tcnpcraluro
Entropio Cotll(g of
FIGURA 15 Ciclo de Carnot con la tenperatura seca
e1 proceso de expansión.
El ciclo de carnot exige que la expansión se realice isoentrópicamente y que el trabajo que se obtiene se utilice pa
ra mover e1 compresor. prácticanente hay dificultades en
la expansión, porque .e1 traba jo a obtenerse con I-a náquinaes fracción de1 que debe suministrarse a1 compresor. Adenás
surgen problemas prácticos en la lubricación cuando un fluido de dos fases enpuja el énbolo.
Trionguto drrrcolaafon¡anto.
23
Como sigue siendo necesaria La reducción de la presión del_
1íquido en el proceso 3-4, se hace mediante una válvula ex
tranguladora. El ciclo real de compresl6n de vapor no es
exactamente igual al ciclo standard y se diferencia en las
caidas de presión en el condensador y en el evaporador, en
el subenf riamiento deL líquido a l-a sal-ida de1 condensador
y en el recalentamiento de1 vapor a 1a saLida del evapora
dorl+. El standar supone que no existe caída de presión en
e1 condensador ni en el evaporador. Pero debido a la fric
ción, la presión del refrigerante cae en el ciclo real.
La presión de descarga o
un efecto semejante en l-a
deterninado natural-mente
y por la temperatura del
actúa sobre el mismo (ver
temperatura de condensación tiene
capacidad de la máquina y está
por 1a superficie de1 condensador
agente de enfriamiento (gas) que
figura 16)
STOECKER I{r.México,
F. Refrigeración y Acondicionamiento de Aire.M.C. Graw-HIl-1 1975 pp. 53,54
24
Coldo dc rcrion
Prcsion
FIGURA 16. Conparaciónvapor real y
Cicto c¡tondor
de 1os ciclos de conpresión devapor standard
Entofgio cot/Kj.
25
2 CARGAS DE ENFRIAMIENTO
2.T INTRODUCCION
Los cálculos de carga de enfriamiento en el equipo de refrigeración, pocas veces resulta de una sola fuente de ca
1or.
A continuación podremos apreciar que significa y luego co
mo se calculan l-as fuentes de calor más comunes que suminis
tran la carga de un equipo de refrigeración.
Para 1os cál-culos que a continuación detall-amos hemos toma
do como referencia e1 l-aboratorio de refrigeración de l-a
Unviersidad Autónoma de Occidente (ver plano l)
2.I.1 Las ganancias más importantes
2.1.1.1 A través de l-as paredes
La carga de ganancia de pared, 11-amada algunas veces carga
de fuga de pared, €s una medida de1 calor que se fil-tra a
26
través de las paredes de1 espacio refrigerado del exteriora1 interior.
A1 existir una diferencia de temperatura exterior y la interior son esencial-mente variables en e1 transcurso del díapor l-o que la intensidad del- flujo a través de 1a estructura exterior es inestable. por 1o tanto recurrimos a un conc
cepto de diferencia de temperatura, definida como l_a diferencia entre 1as tenperaturas de aire interior (22ec) y exterior(284c) capaz que resulta de1 flujo colorido total a travésde la estructura originado por 1a radiación sol_ar variablesy 1a temperatura exterior; est,a diferencia es equivalente de
temperatura a través de la estructura debe tener en cuenta1-os diferentes tipos de construcción y orientaciones, situaciones del laboratorio y condiciones de1 proyecto.
2.L.2 A través de techos y pisos
si localizamos un enfriador de un edificio y existe un claroadecuado entre 1a parte superior del enfriador y el cielo de1
edíficio para pernitir 1a libre circulación de aire sobre el_
aparato, €1 techo del enfriador se trata como una pared interior.
rgualmente, cuando 1a parte superior del enfriador está ex
27
puesta al exterior, el techo se trata como una pared exterior.Lo mis¡no se aplica para pisos, excepto cuando e1 piso der_ en
friador se coloca directamente sobre una rosa¡ €D er- suelo.Por regla general la temperatura de1 piso sobre una losar v6
ría sololigeramente durante e1 año y es siempre considerablemente inferior a 1a temperatura de diseño externo de bulboseco para l_a regiónr €n verano.
2.I.3 Por cambios de aire
cuando se abre 1a puerta de un espacio refrigerado, entra aire caliente al espacior para sustituir al aire frío nás den
so¡ que se pierde del espacio refrigerado, a través de lapuerta abierta. El calor que debe retirarse de este aire ex
terno caliente para reducir su tenperatura a l_a temperaturadel espacior s€ convierte en una parte de la carga total de
enfriamiento del_ equipo.
Esta parte de 1a cargo total se rlama carga de cambio de aire. La relación de la carga de cambio de aire a la cargade cambio de aire a la carga total de enfrianiento varíacon la apl-icación. Mientras que en alguna aplicación tra .éar
ga de canbio de aire no representa un factor en otras repreenta una parte considerable a la carga total. por otra part€, 1a inversa es cierta para ap1-icaciones de acondiconamiento de airer €D donde además de los cambios de aire producido
28
por aberturas de puertas, existen fugas consi_derables de
aÍre al espacio acondicionado, a través de rendijas en ven
tanas y puertas y en otras partes de l-a est,rucutra. Tan
bien en muchas aplicaciones de aire acondicionado, €l aireexterior se introduce a propósito a1 espacio acondicionadopara l1enar requisitos generaLes de ventilación.
2.I.4 Por ventanas y puertas (Vidrios)
La ganancia de calor a t,ravés de un vidrio ordinario depen
de de su situación geogiafica, der- instante considerado y
fina1mente, de su orientación. La compoenente de radiacióndirecta origina ganancia de calor en e1 espacio acondicionado só1-o cuando las ventanas slatravesada por los rayos solares' mientras que 1a componente de radiación difusa originaganancia de caLor cualquiera que sea la posición de la ventana en relación con el sol.
La carga transrnitida por 1-as ventanas tiene dos formas:
1. El calor que entra en el edificio por radiación directa2. El- calor que entra debido a que l-a temperatura de super
ficie interna de la ventana es superior a la temperatu
ra del local refrigerado. La temperatura de la superficie interior de la ventana se el-eva por conducción delcalor a través de 1a ventana, y también por absorción
29 Uniurnidod lutooomo de kciüllhDcgto Sibliotaca
fI
I
I
de parte de la energía radiante.
2.L.5 Por personas
Los seres hunanos y demás criaturas vivientes desprenden
constantemente ca1or. Un basto pero sensible r¡ecanismo
controla 1a temperatura de1 cuerpo, regulando 1a cantidad
de cal-or que desprende. El- cuerpo pierde calor sensible
por radiación, convección y conducción.
Si la canLidad de calor liberado es insuficienter s€ añade
a la capacidad de transmisión de calor el- enfriamiento eva
porativo, a1 permitir a 1as g1ándu1-as sudoríparas 1-iberar
humedad. El cuerpo humano libera también humedad en el pro
ceso de respiración. Por tantor €n un l-ocal refrigerado, €1
cuerpo humano constituye una carga tanto de calor sensibl-e
cono de cal-or latente.
2.L.6 Por alunbrado
E1 alumbrado constituye una fuente de cal-or sensible. Este
calor se emite por radiación, convección y conducción. Un
porcentaje de1 cal-or emitido por radiación es absorbido por
los materiales que rodean el- l-ocal, pudiendo tanbién produ
cirse estratificación de1 calor emitido por convección.
30
Las lámparas de incandescencia transforman en Luz un IOZ
de 1a energía absorbida mientras que e1 resto se transfor
ma en calor que se disipa por radiación, convección y con
ducción. Un 807" de la potencia absorbida se disipa por ra
diación y so1-o e1 IOZ restante por convección y conducción.
Los tubos fluorescentes transforman un 257" de la energía ab
sorbida en tuz, mientras que otro 257" se disipa por radia
ción hacia l-as paredes que rodean el loca1, y e1 resto por
conducción y convección. Debe tenerse en cuenta además, e1
calor emitido por reactancia o resistencia l-imitada, gü€ re
presenta un 257" de la energía absorbida por la lámpara.
2.I.7 Factor de Seguridad
La carga total de enfriamiento para un período de 24 horas
es la suma de las ganancias de calor calcul-adas. Es prácti
ca común eL agragar de 2 a LOZ a este valor, como un factor
de seguridad. E1 porcentaje empleado depende de 1a confian
za que se tenga en la información empleada para calcular la
carga de enfriamiento. Por regla general¡ s€ emplea el IOZ
pero en nuestro caso vanos a empl-ear el- 2Z (principios de
refrigeración por Roy y Dossot.)
2.2 CONVERSIONES MAS COMUNES EN ESTA UNIDAD
31
Para el- proceso de cálculo de ganancia de carga de enfriamiento, utilizamos 1a siguietne ecuación:
Q= AxUxAtx24 horas
a = cal-or ias / 24 horas
A = Area m2
(2 .1)
U = Coeficiente de t,ransmisión de cal-or en Cal-
?'cH'f = Variación de Lemperatura en aC
Para mayor facilidad en los cálculos util-izaremos el- sistema inglés, yd que l-a gran cantidad de información está en
este idioma.
TABLA 1 Conversiones
PARA CONVERTIRSE CONVERSION
BTU/hora . Cal-orias/hora^ Or25ZBTU/hora. PiezoF Kg.Cal /hora.12. oC 4.ggKglm¡ Lbs/pie3 0.06243calorias/horas BTU/hora 3.96g3n3/ke pie3/16" L6.o2m3 pie3 35.31p ies3 Lrs zg.3r.7gm3/seg. Cfm 21Ign/seg. Fpm 196.9BTU/hora Varios O.2g3LCfm m3lseg. 0.OOO47L1
32
2.3 CALCULO DE REFERENCIA
Las especificaciones y e1 pLano que aconpañan este proyec
to corresponden a los cálculos que se llevaron a cabo to
nando como referencia e1 laboratorio de 1a Corporación
Universitaria Autónona de Occidente.
Este proyecto se ha basado en 1as siguientes condiciones
de diseño, habiéndose tonado 1as exteriores, de infornaciones suninistradas por e1 ItServicio Colonbiano de Hidrología y Metereologíatt, según infor¡raciones de 1os últinosaños.
Las condiciones de ambiente interior son:
Tenperatura de bulbo seco 76eF 24eC
Tenperatura de bulbo húnedo 62aF 17eC
Hunedad reLativa 602 + 52
Las condiciones de ambiente exterÍor son:
Tenperatura de bulbo seco 86oF 30oC
Tenperatura de bulbo húmedo 76sF 26sC
A1tura sobre el nivel del. nar 1000 nts.
364 25t Norte
33
Latitud
Con la anterior infornación calculanos:
2.3.I A t,ravés de l-as paredes
Datos de entrada: Según
áreas:
e1 plano tenemos 1as siguientes
Pared
Pared
Pared
Pared
Norte
Sur
( 3.0
( 3.0
4.8) (
4.8) (
24.2 m2
24.2 m2
ñ^z
x
x
.7 x 4.8)T.7 x 4.8)T
L8.7 m2
2.9 m2
2L.6 mz
Oriente: (4.8 x 3.7)
Occidente:(3.3 x 9)
U = I.37 Kcal (ver anexo 1)h. m2 qC
28aC =
22eC =
f,=
Temperatura
Temperatura
280C 22eC
de diseño
de diseño
= 6aC
exteriorinterior
ec
oc
Reemplazando en 2.1 tenemos para la pared norte y sur:
a = 48.4 n?* 1.37 {eal x 6aC x 24 = 9.548 caL/24 hr.hrzrc
Paed oriente y occidente:
! = (28eC 22aC) + 2.2eC = 8.2eC
2.zec = Factor de corrección por radiación solar. (ver anexo z)
34
Entonces: de 2.L
a = 21.6m x 1.37 Kcal x 8.2eC x 24h = 5823 caL/24hh.m2 ac
2.3.2 A Lravés del piso
Datos de entrada : Según el 0L plano tenemos
[= LxLArea=4.8x4.8m=23
U = 0.88 Kcal /h.nZsc (ver anexo 3)
f = 28aC 22ec = 6ac
Reemplazando en 2.L tenemos:
a = 23 m x 0.88 Kcal x 6eC x 24h = Z,gL4 caL/24 hrh.m2qc
2.3.3 A través del techo
Datos de entrada: Según el plano 01 tenemos
Area=4.8x4.8=23
U = 4.76 Kcal- /h.n2eT (ver anexo 4)
! = (28eC 22eC)+5aC = l-le[
35
5eC = Factor de corrección por radiación solar (ver anexo 2)
Reenplazando en 2.I tenenos :
a = 23 n x 4.76 Kcal x lloc x 24 h = 28.902 caLlz4 H
h.n2oc
2.3.4 Por cambio de aire
Q = Volunen x cambio de aire x ganancia de calor
Datos de entrada del Plano 01
Volúnen (4.8x4.8x3) + (4.8 x 4.8 x.9) = 79 n3
2
79 m3 = Z7gB.7 pies3 = 78976 lts.
Caurbio de aire = del- anexo 6 por interpelación, eI número de
canbio de aire por 24 horas para un volunen de 79 n3
(78.975 lbs) es = 9.94 cambio de aire por 24 horas'
Cantidad total de canblo de aire Por 24 horas = volrinen x
canbio de aire = 79 n3 x g.g canbí/24 horas = 782 ^3124 hr.
deL anexo 7, ganancia de calor por netro cúbico = 7.56 kcal
sobre t3.
Carga de canbio de aire = ^3124 ht. x Kcal/m3 = 782 n3124 hr.
x 7.56 Kcal-/¡r3 = 591L.9 Kcal l24 l¡.r.
36
2.3.5 Por ventana (vidrio)
a = (area n) x K x (T exterior T interior) (2.2)
Datos de entrada de1 Plano 01:
2.L x 3.3 = 6.9 m2
T=(28-22sC)=6aC
K = 3 Kcal/ h.rn. sC (ver anexo 8)
Reempl-azando ! en 2.2
a = (2.g7 m) x 3Kcal /hora. r3og x 6eC x 24 hr = 2.993.7 cat/z4n
2.3.6 Por puerta (vidrio)
a =(m)xKxT
Datos de entrada del- Plano 01
area = (1.5 x 3) = 4.5 m
T=(28-22)=6oC
K = 2.7 Kcal-/h.13oC (ver anexo 8)Reenplazando en 2.3a = 4.5 mx2.7 Kcal- x 6eC x 24h = L749.6 KcaL/24 h
h.m3sc
2.3.7 Por personas
( 2.3)
Datos de entrada
37
Estudiantes 10
Profesor 1
Monitor It2
Calor sensible : 60 Kcal/h (ver anexo 9)
Calor latente : 40 Kcal/h (ver anexo 9)
Qs = L2 x 60 Kcal/h = 720 Kcal./h
Qr = 12 x 40 Kcal/h = 480 Kcal/hl-.200 Kcal-/h
La ganancia por calor sensibl-e y cal-or latente nos da 1- .200
Kcal/h pero una (1) hora y como son 24 horas, entonces:
1.200 Kcal-/h x 24 h = 28.800 KcaL/24 hr.
2.3.8Por aI-umbrado
Tenemos 2 lámparas de 3 tubos cada una y 40 vatios cada lám
para por lot anto:
E=2x3x40vatios
Formula :
a =.80 E x L.25 x 3.4 (Manual_ de carrier) (2.4)
38
.8 E = Potencia efectiva absorbida por la lámpara en trüatios
L.25 = Ganancia de calor cedida por el- balastro.
3 .4 = Factor de conversión: Irratios/h = 3.4 BTU/h
ReempLazand,o en 2.4
a = (.80 x 240 I,I) x I.Z5 x 3.4 BTU/h = 816 BTU/h
Como son 24 horas nos d,áz
816 BTU/h x 0.252 caL/BTtJ x 24 h = 4935 caI/24 hr.
2.4 RESUMEN DE CALCULOS
Pared Norte y
Pared oriente
A través det-
Sur =
I occ. =
piso =
9548 CaI/24.hr.
5823 CaLl24 hr.
29L4 CaL/24 hr.
A través del techo =
Por medio de aire =
Por ventanas (vidrio)=
Por puerta (vidrio) =
Por personas =
Por al-umbrado =
28.902 CaL/24 hr.
5912 CaLl 24 hr.
2.993 CaL/ 24 hr.L749 CaL/24 hr.
28.800 CaIl24 hr.
4935 CaLl 24 hr.89.866 CaLl 24 hr.
39
Factor de seguridad 2Z L797 CaL/24 hr.91.663 CaI/24 hr.
Ahora, por hora será:
9L.663 CaL/24 hr. = 3819 Kcal/hr24
Pasándola a BTU/hora tenemosi
3819 CaLlhora x 3.9683 = 15.135 BTU/hora
40
O..
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE
PLANTA.LABORATORIO
Diseño: Alfr¡do Otero L. Fccho: Encro dc 1.986
Discño: Joimc Reyes G. E¡colo: | :50Rcviso: H. Sotizobol Plono: Ol
EVAPORADOR
3.1 INTRODUCCION
El evaporador de un acondicionador de aire (o de cualquier
sistema de refrigeración) es exactamente l-o que su nombre
indica ¡ url recinto en el que se evaporan los líquidos re
frigerantes, pero quedando siempre combinados; de esta ma
nera, el refrigerante puede ser empleado una y otra vez.
La evaporación de un 1íquido va acompañado de abSorción de
cal-or del- aire u objetos circundant,es. Por tanto, €1 evapo
rador toma calor de su alrededor y 1o transfiere al vapor
refrigerante, én el cual se convierte en calor latente de
vaporización.
E1 evaporador de cualquier sistema de aire acondicionado pre
cede al compresor en el sentido del flujo de1 refrigerantey es la unidad que proporciona la superficie de calefacciónnecesaria para que e1 refrigerante se evapore y absorba ca
1or (ver figura 1-2).
4t
3.2 FUNCIONAMIENTO
Mediante el evaporador obtenenmos e1 efecto de frío que se
desea alcanzar.
Antes de 1a válvul-a de expansión,e1 refrigerante se hallaen estado l-íquido a al-ta presión y después se convierte en
un instante en 1íquido a baja presión.
A1 efectuarse este descenso de presión, tiene lugar la ebu
1lición y por consiguiente la absorción de calor¡ eo una
acción parecida a 1a ebul-1ición de agua, originando las bur
bujas.
Mientras avanza a 1o largo del evaporador, l-a masa del_ líquido conteniendo burbujas de vaporr s€ convierte en una masa
de vapor que arrastra gotas de líquido, mezcLa que se deno
mina vapor humedo. Finalmente, cuando r-as úl-timas gotas de
1-íquido se han evaporado, sol-o resta vapor saturado. si se
aumenta la presión o temperatura donde existe ya vapor satu
rado, sin 1íquido disponible para evaporarr s€ expedirá va
por, reduciendo 1-a densidad del mismo.
La temperatura del vapor saturado, aumenta debido a1 calorque absorbe de1 aire a enfriar y ¡ cuando llega a un punto
42
más alto, eu€ l-a temperatura de saturación, a la presión de
evaporación existente, se llana vapor recalent,ado.
En todo recorrido anterior de l-os tubos, l-a temperatura se
mantiene constante a1 punto de ebu11íción del refrigerante
y todo el- calor absorbido de1 exterior se emplea en eL cam
bio de estado 1íquido a vapor del fl-uido refrigerante. La
temperatura de ebullición de1 refrigerante, depende de 1a
presión reinante en e1 circuito interior del evaporador,
mantenida por La acción del compresor y puede ser variable
y regulada actuando sobre 1a vá1-vula de expansión para dosi
ficar el caudal de refrigerante que debe llegar al- evapora
dor, por unidad de tienpo.
3.3 CAPACIDAD
La capacidad de cual-quier evaporador o serpentín de enfria
mientor €s l-a cantidad'de calor que pasa a través de las
paredes de1 evaporador, de1 espacio o producto refrigerado
a1 1íquido en vaporizaciónr €n el interior y generalmente se
expresa en Kcal-orias por hora. Un evaporador seleccionado
para una aplicación específica cual-quiera, debe tener siem
pre la capacidad suficiente para permitir que el_ refrigeran
te al vaporizar, absorba calor con 1a rapidez necesaria para
adquirir e1 enfriamiento requerido cuando opera a 1as condi
43
ciones de diseño.
E1 calor 1J-ega al evaporador, por l-os tres métodos conoci
dos de transferencia de calor. En aplicaciones de enfria
mient,o de aire, la mayor parte del valor es ll-evada a1 eva
porador por corriente de convección que se forma en el espa
cio refrigerado; ya sea por la acción de un ventilador o
por la circulación de gravedad, gue resulta de la diferen
cia de temperatura entre el evaporador y el espacio. Igual
mente, parte de calor es radiado directamente al evaporador
del- producto y de las paredes del espacio.
3.4 FACTORES DE SELECCION
E1 factor más inportante a considerar para 1a selección
de1 evaporador apropiado para esta ap1-icación es la diferen
cia de temperatura (DT) del- evaporador. La DT se define co
mo 1a diferencia de temperatura, entre l-a temperatura del
aire que entra al evaporador y 1a temperatura de saturación
del refrigerante correspondiente a 1a presión en 1-a salidade1 evaporador.
Aun cuando son necesarios métodos más exactos de clasificación de evaporadores, con el objeto de seleccionar éstos
para aplicaciones de aire acondicionado en que 1a temperatu
44
ra del espacio y la humedad son especial-mente críticos, la
clasificación de mayor parte de lso evaporadores diseñados
para aplicaciones de enfriamiento de l-coales y de productos,
se basan en La DT del evaporador.
Mientras menos sea DT, nayor será la H.R. en e1- espacio. por
ta1 motivo para e1 acondicionamiento de este laboratorio se
recomienda una DT de 13 a L4 dadas Las dimensiones del l_ocal
y 1a capacidad de refrigeración necesaria, es conveniente
elegir un evaporador de convección forzada. La capacidad
de enfriamiento está directamente relacionada con 1a cantidadde aire 1m3/min) que circulan a través del- evaporador. Esta
cantidad de aire necesaria es fundamentalmente función de dos
f actores: La relación de cal-or sensibl-e y 1a caida de tempera
tura del aire al pasar a través del evaporador.
La rel-ación cle cal-or sensible es 1a reI_ación de 1a
sensible de enfriamiento de1 evaporador, respecto
cidad de enfriamiento total.
capacidad
de 1a capa
Está relación generalnente en la práctica se toma entre 0.60.8 según Estocker p. 307. ed. la. Mc Graw Hill 1958 Book, co.U.S.A.
La caída de temperatura de1 aire generalmente se tona como
el DT, del evaporador (que para nuestro caso es L4 ) (ver figura 1-7)
45
Entonces el evaporador necesario
guientes características:debe proporcionar lás si
oE-3ig!¡.O
E3!-€G
E:o(,
ro 15
DT rlrl
Diferencial de
aYoporodot
temperatura
20
FIGURA 17.
3.5 CALCULO Y SELECCION
:
3 .5. I Flu jo del aire (M3/rirr) = Q
tal r
La constante
que i-ncorpora
Caida temperatura aire x 17.3
Flujo de aire = 3819 Kcal/hr x 0,6 = 9.5 M3lnin = 570M3/hr.t4 x L7.3
L7.3 (dividiendo)
la densidad de1
es un factor
aire, e1 calor
=Q (3.1)
de conservación
específico del
46
aire y ninutos por hora
3.5.2 Velocidad del aire
La velocidad reconendada del
(ver anexo 10)
fluJo de aire será de 9OM/nin
3.5.3 El área de evaporación.
=-av
3.5.4 Selección
Con 1os anteriores
be tener una área
M3/hor.a-.a
En el comercio se
características:
Marca
A rea
Ca pac i dad
Refrigerante
Di men si ones
9.5 tf/min90 t'flrdn
cá1cu1os
aprox inada
0.10 M2
venos que nuestfo
de O.1O M2 y un
(3.2)
evaporador de
caudal de 57O
M?'inM/nln
consigue un evaporador de 1as siguientes
General Eléctric0.109 ü2
15.000 BTU/hr = 3780 callhrF22
Largo 0.50 m y alto 0.20 m.
47
CONDENSADOR
4.L INTRODUCCION
El condensador es un serpentín de diseño similar al diseño
del evaporador, pero que desempeña la función opuesta a és
t€, cual- es la de condensador refrigerante comprimido ca
l-iente que acaba de salir del compresor o unidad sellada.
En nuestro equipo vamos a utilizar un condensador de airetipo de tubo aleteador por ser el- más apropiado (ver vives
escuder).
E1 condensador debe tener suficiente vo1úmen para que ten
ga amplia cabidad para e1 refrigerante comprimido y la ne
cesaria superficie de radicación para obtener una rápida
transferencia de1 calor latente de dicho refrigerante. (ver
figura 19)
4.2 FUNCIONAMIENTO DEL CONDENSADOR
En condensador enfriado por el aire es una unidad hecha tu
48
bería y aletas de metal, como se muestra en la figura 19.
El vapor refrigerante pasa a través de lostubos y liberael calor hacia las paredes de los tubos y 1as aletas. Es
te calor se disipa luego al aire. El enfriamiento es ayu
dado por la superficie adecuada de1 condensador y la circul-ación máxima de aire sobre la superficie exterior deI con
densador. La superficie máxima de1 condensador para 1a
transferencia rápida der calor se obtiene mediant,e 1as aletas que hay en la tubería y espaciando estas aletas a cortadistancia las unas de las otras. El aire es rápidamente
empujado o aspirado sobre el- condensador (circulación forzad,a de aire), para arrastrar consigo e1 cal-or tan rápidamente como es l-iberado. En las unidades de refrigeraciónmovidas por correa, el abanico dd circulación de aire usualmente está directamente montado sobre l-a polea del mot,or.
4.3 FACTORES DE SELECCION
vamos a determinar 1a superficie de condensación para refrigerante 22, para una capacidad conocida de1 evaporadorde3780 Kcal- /hora, según los datos de diseño de1 conpresor tenemos: Temperatura de evaporación 7.2ec, Lemperatura de con
densación 54sC.
Y = Relación de calor eliminado en el- condensador al absor
lriiuüsldrd rrbnann &|lcptr üllldto
49
bido en el- evaporador, val-or que se obtiene nediante gráfico
(ver anexo 11), para nuestro caso el valor que nos correspon
de es:1.17; este vaLor nos indica la relación que existe
entre capacidad de1 evaporador y e1 condensador.
4.4 CALCULO Y SELECCION
4.4.r Capac idad
La capacidad de 1a unidad o conjunto compresor-condensador
necesario, ha de ser superior a la carga total_ de refrigera
ción del sistema. En la práctica todas las unidades de re
frigeración de L.25 H.P. usan el sistena de aire soplado a
través de tubos y aletas.
Generalmente¡ ün sist,ema de refrigeración que use un conden
sador enfriado por aire, funciona con una temperatura de con
densación ligeramente superior a 1a de un sistema con agua.
La raz6n está en que un condensador enfriado por aire, la
temperatura seca del- aire es l-a quecontrol-a 1a temperatura
de condensación cuando se utiliza un condensador de evapora
ción o torre de enfriameinto. Por otro 1ado, e1 condensa
dor enfriado por airer fio necesita agua y no existen 1os
peligros de formación de incrustación, corrosión o congela
ción.
50
Por otra parte, puesto que l-a carga del condensador siempre
es proporcional a 1a carga del evaporador (sistema), cualquier aumento o disminución de la carga en el evaporador
se refleja en l-a forma de un aumento o disminución respectivamente, de 1a temperatura y 1a condensación. La capacidad
de1 condensador se calcula como veremos a continuaciónx
q = t (50.4 Cal 60 min/hr) x y (4.1)(nin)(tcr)
q - calor que necesita transmitir por unidad de tiempo elcondensador.
! = capacidad de1 compresor seleccionado: 15.000 BTU/h
= I.25O toneladas.
Y = Relación de calor eliminado en el condensador aL absorbido en el evaporador (ver anexo 11)
y para nuestro caso es: L.L7 reempl_azando: Reenplazando en 4.Lz
q - L.25O ron. (50.4 callmin (ton) 60 min/hr t_.12
q = 4422,6 caI/hr.
4.5.1 Caudal de aire a través del_ condensador
El caudal de aire que pasa a través del condensador 1o pode
mos obtener según aLarcon p. 252 con la siguiente fórmula.
51
a=qtxl.13xA (4.2)
Donde:
a = caudal. del aire M3/tt
q = capacidad de enfrianiento del condensador cal/ht = diferencia de tenperatura del aire que entra y sale
deL condensador
54oC 22aC = 32oC
1.13 = Peso específico de1 aire a La ter¡peratura nedia
A = Calor específico del aire: 0.24lygog
ReenpLazando en 4.2 tenenss: Q = 4.422.6 caL/hr. = 509.6M3/h32 oCxl. 13 kglnxO. Z4caL/kgag
Q = 509.6 u3lnr = 8.49 M3/min + 0.14 r3/""g = 296.5 CFlf
4.5.2 Area de1 condensador : Area (m)2 = Q (n3/see (4.3)V (n/seg)
Reenplazando en 4.3 tenemos:
0.14 ¡n3 /seg. = 0.189 m2
0.74m/seg.
52
Donde :
a = caudal del aire m3/seg.
V = velocidad del aire n/seg.
A = Area del condensador
4.5.3 con los anteriores cálculos vemos que nuestro con
densador debe tener un área aproximada de 0.1g9 n2, un
caudal de 0.14 r3/""g. y una capacidad de 4.422.6 cal/hr.
En e1 conercio se consigue un condensador de las siguÍ.entescaracterísticas:
Marca
Area
Capac i dad
RefrÍgerante
Di¡¡ensiones
: General Eléctric: 0.L9 mZ
: 15.000 BTU
: Freon-22
: PrincipalLargo .50 n.
Alto .29 n
AuxLtr iar.20 n.
.28 n.
53
5 DIMENSIONAMIENTO DE LA TUBERIADE SUCCTON Y DE rrQUrDo
5.1 CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO
En general la tubería de refrigeración debe ser diseñada e
instalada de manera que:
a. Asegurar 1a alimentación adecuada a los evaporadores
b. Dimensionar La tubería de manera que produzcan pérdidas
de carga (presión) aceptables.
c. Que proteja al compresor :
evitando l-a acumulación de aceite en la tubería
- reduciendo al nínino 1as propiedades de aceite en el_
compresor
evitando que retorne refrigerante 1íquido al_ compresor
Las l-íneas de aspiración son 1as más críticas desde el punto
de vista del proyecto.
Este conducto se dimensiona de tal- manera que permita el retorno de aceite de1 evaporador al compresor, aún durante el
54
funcionamiento con carga nínima.
5.2 TUBERIA DE SUCCION
5.2.1 Criterios Generales
Instalación funcionando con F-22
Potenci.a' frigorífica 3819 Kcal/hora
Temperatura evaporador 7.2eC
Tenperatura de condensació.n 54e C
Longitud de tubería de aspiración según nontaje real4.1 nts.
Accesorios: L4 codos de 90 de L/2", una váLvula de r¡ano
de L/2n
Pérdida de carga adnisible leC 200 a 24OKe/cn2
sión para dinensionamiento de esta 1ínea se utiliza er-
método gráfico indicado por e1 manual de Carrier.
5.2.2 Procedimiento para calcular el diámetro de latubería de succión
Longitud de 1os tramos rectos = 4.I nts.Aumentando la longitud anterior en un 5oz para obtener
una primera aproximación de la longitud total equivalen
te obtenemos 6.15 mts.
Para poder entrar en 1os gráficos de potencia frigorífi.ca,
55
contra longitud equivaLente, prinero s debe corregir lapotencia frt¿orífica aplicandole unos factores de corrección correspondiente a la temperatura de evaporación y con
densación. -
El factor de corrección para tenperatura de succión de 7.2ec y de condensación de 54oc es de o.g4 (ver anexo Lz),e1 tonelaje corregido será!
3819 Kcal/hxO.94 = 3589.8 Kcal/h
Entrando en el gráfico (ver anexo 13) con ra potenciacorregida, podenos obtener de é1, el diánetro de tubo necesari.o, €1 cual debe ser de L/2n y tubo de cobre por ser násflexible y de baJo costo y fácil adquisición en el nercado.
En base a este dato, sabiendo el diánetro de los L4 codosy La válvula de mano que van en esta línea a las cuales recorresponde una Longitud equivalente de:
L4 x O.27 = 3.78 (ver anexo 14)
I x 0.18 = 0.18 mts (ver anexo 15)
Aumentando La longitud originaL 4.L mts. en una cantidadígual a la longitud equivalente de codos y las válvulas de
mano obtenemos una longitud equivalente real de g.06 mts.,
56
longitud con 1a cual se vuelve el- gráfico (anexo 13) donde
se comprueba que el diánetro e1-egido antes no es necesarío
modificarlo.
Siendo la pérdida de cTga directanente proporcional- a
l-a l-ongitud deduciremos de ella pérdida de carga real por sim
ple regla de tres y será:
laC x 6.L5 mts. / 8.06 nts. = 0.76oC
Con esto nos estamos dando cuenta que nuestro diánetro (I/2")
y nuestra 1-ongitud (4.lmts) están dentro del- rango estable
cido por Carrier p. 3-50 ofreciendo pérdidas mucho menores
0.76 < 10C
5.3 TUBERIA DE LIQUIDO
5.3.1 Criterios generales
Teniendo en cuenta que l-as vel-ocidades bajas y l-os sifo
nes en la tubería no producen probl-emas en el- retorno del
aceite por el- hecho de que el- aceite es nisible con el re
frigerante 1íquido.
Normalnente 1os conductos de liquido deben dimensionarse
para caidas máximas de carga de un grado (laC).
57
El principaL problema que se presente es evitar que el 1í
quido se vaporice antes de llegar a la válvula de expansión,
porque vaporización prematura genera una disminución de l-a
capacidad de l-a válvula expansión y causa erosión a 1a agu
ja y asiento de la válvula, 1-o cual conduce a un control
errático del fLujo de refrigerante al- evaporador.
Como el- 1-íquido que abandona el- condensador generalmen
te se subenfría de 2.}eC a 5.54C, la gasificación del- líqui
do no se producirá si la caida de presión no excede de 0.35
a 0.7 kg/cn2, cuando la caida de presión excede este límite
es necesario obtener a1-guna forma de subenfriamiento del
1íquido, si se desea evitar l-a :formación de gas (según
Dossat p. 666) .
La cantidad de subenfriamiento necesario puede deterni
narse calculando la caida de presión en l-a l-ínea de 1-íqui
do. Las pérdidas de presión no sol-amente son debidas a la
fricción sino también por la contra presión estática de la
columna de 1-íquido sobre todo cuando la vál-vula de expan
sión está colocada por encima de1 condensador.
5.4 PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL DIAMETRO EN LA TUBE
RIA DEL LIQUIDO
5.85 mts.Longitud considerada:
58
aproximada.
Para la 1ínea de líquido se selecciona una pérdida de carga de 0.5eC, standar tomado del manual del Aire Acondicio
nado de CArrier).
La potencia frigorífica corregida es de 3.8L9 Kcal-/hr x
0.9 = 3437 .L Kcal/hr. (r¡en aepl2)
Del anexo L6 de Carrier p. 3-59 se calcula el- diámetro
del tubo el cual resulta de 3/8" que nos produce 0.5oC de
pérdída en 3 mts. de longitud equivalente.
Accesorios a utilízar : (ver anexo L4)
a. 18 codos de 904 de 3/8" = 1-ong. equiv: 18x.18 = 3.24 nts.
b. 1 filLro secador de 3/8" = long. equiv:1x0.18 = 0.18mts.
c. I mirilla de 3/8" = long equiv: 1x0.18 = O.LB nts.
d. 2 válvulas de mano de 3/8" = long equivz 2xO.18=0.36mts.
Total 1-ongitud equivalente real =(5.85+3.96)mts. = 9.81
Volviendo al- an'exo' 16 con La longitud equival-ente realr s€
observa que esta longitud con diánetro de 3/8" produce una
pérdida de carga menor que 0,5oC.
Como l-a pérdida de carga es directamente proporcional a
1a longitud, la calcularemos por simple regla de tres:
U*tot¿o¿ Autonomo dg
Ocato Bibliofxo
I
:
I
j59
0,54C x 8.77 mts. / g.At mts. = O.44eC
cono podenos observar nos está dando una pérdida de carga
mucho menor y así nos estamos dando cuenta que nuestro diámetro (3/8") y nuestra longitud (5.85mts.) están dentro deL
rango establ-ecido en Carrier p. 3-50 (O.h4eCr(0.50C).
60
SELECCION DEL COMPRESOR
6.1 DESCRIPCION DE LA UNIDAD (ver fig. 18)
Los equipos de enfriamiento existentes actualmente en el_
comercio y aplicables eficiente y económicamente. El_ cam
po de acondicionamiento del- aire y del- tamaño que nos ocu
pa, funcionan de acuerdo a1 siguiente proceso: un sistema
de compresión, comprime un gas muy bajo punto de ebullición.(freon 22)z durante esta operación el gas caliente y se eva
pora, pero como está sometid.o a al-ta presiónr €s un 1íquidocaliente y para rebajarlo de tenperatura se 11eva nediantetubos a un intercambiador de calor (condensador) en e1 cualse le quita dicho calor a1 gas refrigerante comprimido ha
ciéndolo que se condense en 1íquido.
Del- condensador, eL gas 1íquido sigue por tubería hasta
otro intercambiador de cal-or a través del cuaL se hace pa
sar el aire recirculado que se requiere enfriar, este pro
pósito se logra cuando a 1a entrada deL intercambiador elgas pasa por una válvula que le pernite pasar de un estado
a al-t,a presión a una baja presión que es la que predomina
62
en el intercambiador de calor, comunmente llamado EvApoRAD0R.
Para poder efectuar este cambio de estado, €r gas por ha
llarse a baja presión y dentro der- evaporador, tiene que quitarLe calor del ambiente que 1o rodea, enfriando así eI aire que forzadamente está pasando por el exterior de l_os tubosdonde está el gas; der evaporador er refrigerante vuerve alcompresor para repetir el_ cic1o.
Es de anotar que la refrigeración aprovecha pues er_ hecho de
que un refrigerante necesita cal-or para pasar de su estado1íquido a un estado de vapor, este último proceso se llamavAPoRrzAcrON¡ €s el más usado debido a que tiene lugar en elconocido ciclo de compresión de1 vapor. controlando ra presión a La que se reaLiza 1a vApoRrzAcroNr s€ regula la temperatura del- proceso ya que ra expansión del 1-íquido alentrar al- avaporador origina eL descenso de su temperatura.(ver figura 18)
6.2 CICLO REFRIGERANTE
El 1íquido que entra en er- evaporador, está contror_ado porun dispositivo de estrangulamiento automático, llamado várvula que permite ra expansión der- refrigerante 1íquido a
elevada presión causando así la reducción de presión del condensador a1 evaporador.
63
La
de
válvula de expansión marca 1a división entre e1 rrLado
alta presióntt y el ttlado de baja presióntr.
La disminución de presión permite la ebullición o evapora
ción de1 refrigerante a baja temperatura. Esto ocurre Lan
pronto comienza a absorber calor del aire que fluye a través
de 1a superficie de1 evaporador. E1 refrigerante continúa
absorbiendo calor l-atente en la batería del- evaporador has
ta quedar completamente evaporado.
Debido a La acción aspirante del conpresor, el gas que pro
duce pasa por la línea de succión al cilindro del conpresor.
La carrera hacia abajo del- pistón admite un cilindro 11eno
de gas a través de la válvula de succión aI- que luego com
prime en su carrera hacia arriba, el-evando su temperatura
y presión.
La válvula de descarga del compresor evita que el gas com
primido entre nuevanente en el cilindro en la carrera hacia
abajo del- piston. La presión en l-a descarga del- compresor
hace fluir el gas caliente hacia el- condensador. La vál-vu
la de descarga del compresor, así como 1a de expansión, nar
ca l-a división entre e1 ttlado de alta presióntt y en el- ttl,a
do de baja presióntt. Después de que el gas comprinido pasa
por la válvul-a de descarga y entra en el condensador, el ca
64
lor fluye del gas caliente al medio condensador (aire o
agua). Esto enfría el gas y 10 canbia de líquido.
El líquido bajo presión pasa a1 depósiro de líquido y luego es forzado a través de l-a línea de líquido hacia l_a válvula de expansión y se repite el cicl_o.
&r el sistem de ¡eer.iggeióo Ecrd.o * reliaur s¡atro f unciones dif eren
tes:
a. Absorbe calor, evaporando un 1íquido refrigerante
b. Eleva la temperatura del gas por compresión
c. Expul-sa cal-or, condensando el_ gas refrigerante
d. Reduce l-a presión del- 1íquido refrigerante por medio de
una vá1vu1a de expansión,
6.3 FUNCIONES
Es necesario quitar continuamente e1 vapor del- evaporador
tan pronto se forma para mantener la presión y temperatura
deseada. Esta es una de las funciones der- compresor. La
línea que se conecta al evaporador con el compresor se l-l-a
ma ttLínea de succióntt.
si el compresor aspira eL vapor, con mayor rapidez de l-o
65
que l-a carga térmica del evaporador requiere, la presión y
por 1o tanto l_a temperatura en el evaporador baja.
si la carga es superior a la capacidad del compresor, 1a
presión y La temperatura en el evaporador aumenta. Esto reduce 1a diferencia de temperatura en e1 evaporador reduciendo su capacidad hasta aLcanzar un equilibrio con 1a capacidadde1 compresor, para convertir aL refrigerante en e1 1íquidoy así poderlo usar otra vez, se le debe quitar el calor.Para hacer esto se debe disponer de al-gún medio al cual fluya este calor y sea disipado. por 1o tanto l_a temperaturadel- refrigerante debe ser mayor que 1-a temperatura del medio.
La segunda función del_ compresor
del- refrigerante por encima de 1a
o agua) permitiendo así el flujodel- ref rigerante.
es elevar la temperatura
temperatura de1 medio (airedeL calor y 1a condensación
6.4 TRABAJO DEL COMPRESOR
El refrigerante sale del evaporador y entra en el compresoren forna de vapor saturado o sobrecalentado. EL refrigerante toma calor durante la compresión y deja el compresor en
forma sobrecalentado con mayor energía por 1o tanto con ma
yor calor que tenía cuando entro en el compresor.
66
Este calor adicional es el ttcalor equivalente al trabajo
del- compresortt. E1 calor de1- compresor varía nuy Ligera
nente con diferentes refrigerantes, pero varía enormement,e
con los niveles de temperatura y presión entre los que fun
ciona el cic1o.
6.5 FACTORES DE SELECCION DEL COMPRESOR
Los factores que intervienen en la selección de una unidad
de compresión incluye 1os siguientes:
6.5.1 Capacidad
La cantidad de cal-or que debe ser transferido e intercanbiado por e1 sistena de refrigeración en e1 evaporador.
6.5.2 Temperatura del evaporador
La temperatura de1 refrigerante necesaria para absorber calordel- medio o agente sometido a enfriamiento.
6.5.3 Temperatura de condensación
La temperatura de1 refrigerante que es necesaria para disipar el cal-or al medio de condensación.
67
6.5.4 Refrigerante
Los tres refrigerantes que principalmente se emplean en 1os
compresores alternativos son: R-L2, R-22 y R-500. En nues
tro caso hemos escogido e1 refrigerante 22.
6.6 SELECCION
Con los anteriores factores de selección vamos a los catál-o
gos para seleccionar e1 compresor, por 1ocual hemos decidi
do escoger un compresor marca TECUMSEH de una capacidad de
15000 BTU y que trabaja co.n freon 22 el cual presenta los
siguientes datos:
T de condensación : 54oC
T de evaporación ¿ 7.2eC
T de Líquido del freon z 46eC
Temperatura del- gas de retorno : 35aC
Capacidad de refrigerante : 48 onzas de F-22
68
CET.E¡^t
lErnos|^?oirERro
CEXñfi',GAAÍn{r|oot E iGooc@doc
atclorf,.fttxAAr$¡ilt€xlo
'ARTE FUA DEL
uorontEsfa?oBl
C}IUMACERA SUPERIOEPRIXCIPAL
VEXA OE
OEVA¡^DO¡'EAtn^rorrEo€Lro?ol
oCOPCFAOÓII
C¡rnOr3A
tEsonrE
CAAEZAOETcrLrrúoao
Uninnid¡d ¡ühnomo ds ftcidmr
|lcgtl Bibliot¿ro
eosruRAsor.oAo^
ilIVEL DE ACEITE
nPnoxtMADot
69
.FIGURA 18 Conpresor
7 SELECCION DE VENTILADORES
7.L AIRE REQUERIDO Y DESCRIPCION DEL EQUIPO
EL aire requerido para pasar el evaporador es:
570.3/ht = 9.5 m3lmin = 0.15 r3/""g = 3L7 CFM
El aire requerido para pasar por el- condensador:
509.6 r3/ht = g.49 r3/rir, = 0.14n3/seg =296.5CFM
El ventilador más adecuado para este equipo según asrahe
p. 32 es un ventilador axial.
El alcancce que ha de tdner el aire es la distancia horizon
ta1 que recorre una corriente de aire desde su boca de sali
da. Dicho alcance viene dado por l-a distancia nedida des
de 1a boca de salida hasta un punto donde la velocidad del-
aire aLcanza un valor mínimo definido según 1a tabla 20
p 2-78 de Carrier. (ver anexo 10)
El alcance o distancia de presión es proporcional a l-a velo
70
cidad del- aire primario a su salida de la boca de inpulsión,
siendo independiente de 1a diferencia entre 1a temperatura
del_ aire suninistrado y la del- aire de la habitación.
LOs ventil-adores axiales no producen presión estática por
fuerza centríf uga, sino por l-os cambios de vel-ocidad que
ocurren cuando el aíre es pasado a través del rotor donde
adquiere dicha presión.
7.2 SELECCION DE LAS ALETAS DEL VENTILADOR DEL CONDENSADOR
a = Caudal- del aire que debe circular a través del- condensador
A = Area del condensador
a =fit.6n3/nr = 8.49n3/nín = 0.14n3/seg.
A = (0,50 x 0.28) + (0.20 x 0.28) = 0.19 n2
a = VxAv = Qlt = 509.6#/frr = 2682n/hr = 44.7 m =Q.lt¡6f seg.
0.19m2 mr_ n
V = Velocidad requerida O,74n/seg.
Velocidad de1 aire = area del ventilador x RPM.
Area de1 ventilador = Velocidad del- aireRPM.
Area del ventilador = 44.7 m/min = O.O4 m2
1 .050
se requiere que 1as aspas del ventilador tengan un área de
7L
O.04 m2
7.3 SELECCION DEL VENTILADOR DEL EVAPORADOR
a = caudal del aire que debe pasar a través del evaporador
A = Area del- evaporador
a = S7On2/nr = 9.5m3/min = 0.fSm3/seg. = 3Ll CFM
A = 0.50 m x O.2O = 0.10m2
a = VxAv=A
A
V = Velocidad requerida del aire
V = lZ9g3/trr = 5700 m /min = 95m /nin = 1.5n / seg.0. 10m2
Sabemos que:
Velocidad del aire = area del_ ventilador x RpM.
Area de1 ventilador = Velocidad del_ aireFArea del ventilador = 95 m/nin = O.O5 m2
1600 RPM
se requiere que l-as aspas del ventil-ador tengan un area efectiva de 0.05 m2
72
DISPOSITIVOS DE CONTROL Y MANEJO
Los díspositivos de control- tienen por objeto regular el_
fl-ujo de refrigerante que pasa al evaporador, el cual pro
duce a diferencia de presión apropiada entre 1os lados de
alta y ba ja del- sistema.
Además de ser uno de los puntos divisorios entre los ladosde alta y baja su orificio permite que el- refrigerante se
expanda al pasar a través de 1a restricción con 1o cualdesciende la presión del refrigerante este entra en ebullic ión y corni er.za e1 cicl o de ref rigeración.
Existen dos tipos principales de dispositivos de controlusados en el aire acondicionado para residencias: (1) un tubo capil-ar, que es simplemente un tubo restirctor con diáme
tro interior pequeño; 2) una vá1-vu1a termostática de expan
sión que no requiere una crítica de refrigerante en el sistena y mantiene 1a plena actividad del- evaporador en todas
las condiciones de la carga.
EL tubo capilar restrictor fijo presenta una dificultad
73
cuando cambia la carga del- sistema o las condiciones de
operación. Es popular debido a su bajo costo y a que exige
sol-o un motor con bajo par de arranque. Los dispositovos de
control se seleccionan según e1 uso' tipo de refrigerante
ut,ilizando en el- sistema y 1a capacidad de1 sistema.
8.1 TUBO CAPILAR
8.1.1 Introducción
E1 tubo capiLar es e1 dispositivo de control eurpleado más
comúnmente para los refrigerantes domésticos, Las unidades
de pared A.C. y en las unidades paquete variando en capaci
dad hasta 20 toneladas, la taz6n de su popul-aridad en su bajo
costo (ver figura 10).
8. 1 .2 Funcionamiento
El tubo capil-ar consiste simplemente un tubo de cobre de
cierta 1-ongitud que tiene un pequeño diámetro interior.
E1 tamaño del- diámetro interior varía de 0.023tr. (0.66 m-n)
para un compresor de 20.OOO BTU/H. Normalmente están equipa
dos con un fil-tro deshidratador o con un filtro fino a la
entrada.
74
El filtro deshidratador remueve la
que puede tener e1 refrigerante.
suciedad y la humedad
Los vapores de aire aconcidionado tienen circuitos parale
los. Esto se debe a que si se usara una tubería de 1-ongi
tud contigua, existiría una gran caida de presión en el-
evaporador y se necesita una potencia mayor para bombear e1
refrigerante a través de la 1ínea. En consecuenciar €s más
factible usar un tubo capilar para cada circuito. Por ejem
p1o, una unidad para residencias, de 5 tonel-adas necesita
ría un compresor de 60.000 BTU/H. Si e1 evaporador tuviera
tres circuitos paralelos se necesitaria proveer tres tubos
capilares de 0.085 pulgadas de diámetro interior para pro
porcionar 1a restricción para e1 fLujo correcto.
8.1.3 Dimencionamiento
La longitud det- tubo capil-ar es tan inportante como su diá
metro. Si un tubo con cierto diámetro se sustituye Por otro
de un diámetro más pequeño, el tubo con diámetro mayor de
bería ser más 1-argo para proporcionar la misma restric
ción.
De el anero 1.7 podemos sacar el diámetro y la longitud
del tubo capilar que se necesita para nuestro caso es el
75
debe ser de 36'f de largo por 0.070 de diámetro.
Los tamaños sugeridos para tubos capilares que aparecen en
e1 anexo L7, se basan en temperaturas de condensación de
1304F (54.44C), con 1-íquidos a l-154F (464C) que entran a1
tubo capilar, y gas a 650F ( l-8aC) que entra el- compresor.
Estas Lecturas de temperaturas son el 1í¡¡ite superior que
selecciona un ingeniero de diseño para obtener una eficien
cia máxima. El rendimiento de 1a unidad decae rápidamente
si se exceden estas temperaturas.
Una unidad con tubo capilar debe tener carga de gas apropia
da de ref rigerante para un dia templado. Por l-o tanto r €It
un día caliente la unidad queda un poco escasa de refrige
rante a causa de la carga crítica que se pone una carga adi
cional de refrigerante en un día templ-ado no todo e1 refrige
rante entra en ebullición en el evaporador, por l-o cual el-
1íquido perjudicial e1 compresor hasta tal punto de arrui
narlo por compLeto.
8.1.4 Objetivo
E1 objetivo principal de 1os tubos capil-ares es e1 igualar
1as presiones de1 l-ado de al-ta y de1 l-ado de baja durante
los períodos que l-a unidad reposa, 1o que pernite usar un
76
motor de compresor conbajo par de arranque.
8.1.5 Comprobación de carga
Se puede conprobar éi un sistema
f iciente carga mediant,e diversas
con tubo capilar tiene
verificaciones a saber:
su
1. La temperatura
ser aproximadamente
te en el- caso de un
de condensación del lado de alta debe
30aF por arriba de 1a tenperatura ambien
condensador enfriado por aire.
2. Los codos de reLorno en el- evaporador debe estar rrsudan
dott, a menos que 1a humedad rel-ativa esté extremadamente ba
ja.
3. La diferencia de temperatura entre l-os codos de retornoal centro del evaporador y el fondo de la línea de succión,a unas cuantes pulgadas del conpresor, debe ser 15 a zs gra
dos. Diez grados indicaría una sobre-carga y 30 grados una
falta de carga. Más aún, una lectura máxima de temperatura
en el lugar donde se ubica el compresor no debe exceder los65aF ( 18.3aC) .
8.2 VALVULA DE EXPANSION
77
8.2.1 Descripción
Son los dispositivos que se us¡an para
el evaporador del agente refrigeranteprocede del condensador a través de laría llanada línea de liquido.
regular la entrada en
en su e,etado llquido,
correspondiente tube
En
se
en
banco de pruebas tenemos una váIvula de expansión qu,e
colocado para conocer un funcionanientor sü influenciaequipo y las ventajas o desventajas (ver ffgura 19)
Válvula de expansLón
e1
ha
e1
FIGURA 19
78
8.2.2 FuncionamÍento
Este tipo de válvula de expansión se distingue en que accio
na por temperatura, en lugar de hacerl-o por presión y su
construcción difiere casi exclusivamente en que se ahn su
primido tornillos y resortes reguladores, col-ocando en su
1-ugar un elemento termostático actuando mediante fuell-e y
un tubo capilar f l-exibl-e unido a un bulbo que se instala en
contacto con e1 tubo de sal-ida del- evaporador.
La vál-vula de expansión termostática mantiene una cantidad
de refrigerante casi constante en el evaporador como conse
cuencia del- casi constante grado de recalentamiento del- gas
de admisión. Si la cantidad de 1íquido en eL evaporadod,dis
minuye, habrá una mayor superficie transmisora de calor dis
puesta a recalentar el- gas de admisión, l-o que eleva la tem
peratura del- bul-bo palpador y de1 f l-uido de potencia. Por
1o tanto, la presión del fluido de potencia aumenta, con 1o
que se abre la válvula más ampliamente y aumenta e1 paso de
ref rigerante a1 elevador. Si l-a cantidad de 1-íquido en e1
evaporador disminuye, a1 disminuir e1 recalentamiento de1
gas de admisión,la presión del fluido de potencia baja y
1a váLvula se cierra.
E1 funcionamiento de 1a vá1vula de expansión termostática
79 lhiflsidlrl rutonüno da ftcidnll0cPh Bibliote'.0
estudiado hasta ahora e ilustrado en la figura 19. Corres
ponde al tipo de igualador Ínterno en el que La presión
del evaporador a la salida de la válvula actúa internar¡en
te sobre Ia parte inferior del diafragna. La válvula le lle
ga l-a tuberla de cobre que trae el- gas condensado a tenpera
tura casi anbiente y alta presión.
Dlofrcgmo
Ool oYoporodor
-llue¡lc
Al rroporodorP3
tEntroúo
P2
PZ - P3 = Presión del fuelle
FIGURA 20. Diagrana esquemático del fundamento de una válvula de expansión ternostática¡
En la tubería que sale de 1a válvula hacia el evaporadorr
existe #na baja presión ocasionada por la succión del com
presor. El refrigerante 1íquido freón 22, expande a través
de la válvula de expansión a la presión baja mantenida en el
A¡imto dcüolrulo
80
evaporador.
que en ese
te cambia a
prime hasta
A1 evaporarse allí, absorbe calor del airemomenLo para por e1 evaporador. El refrigeranfase de vapor y entra al compresor donde se com
1a presión mantenida en el_ condensador.
8.3 CONTROLES DE CICLO DE ACCION POR PRESION
Los controles de ciclo de accción por presión, son de dos
tipos: 1) de acción de baja presión;2) de acción de al_ta
presión. Los control-es de baja presión se conecLan altadode baja presión del sistema (generalmente en la succión del_
compresor) y operan con la presión del lado de baja.
Los controLes de alta presión, por su parte, se conectan al_
lado de alta presión del sistema (generalmente en 1a descarga
del compresor) y actúan con la presión del lado de al_ta.
El diseño de los control-es de baja presión y de alta presÍón,es similar a1 de termostátos de bulbo remoto. La diferenciaprincipal entre el- termostat,o de bulbo remoto, y los controles de presión, es la fuente de presión que acciona al_ fue1le o diafragma; pués mient,ras la presión que acciona al fue1l-e del termostato es 1a presión del fluido contenido en elbul-bor las presiones que actúan sobre el fuelle de los con
troles de al-ta y baja presión, son las presione" q" succión
81
y descarga de1 compresor, respectivamente. Igual que en e1
caso del termostato, ambos controles tienen puntos de cone
xión y desconexión y generalmente se pueden ajustar en e1
campo.
8.3. I Controles de presión dual-
Un control de presión dual es una vombinación de controles
de baja y a1-ta presión en un solo motor. De ordinario, so
l-o se una un juego de puntos de contactos el-écLricos en el
control, aún cuando se empleen en fuelles separados para
cada una de las dos presiones.
En La figura 2L se ilustra un control de presión dual típico.Este tipo de control de presión viene generalmente incluido
como tipo normal en 1-as unidades de condensación.
8.3.2 Funcionamiento del lado de alta del control
EL control de alta presión se usa solo como control de segu
ridad. Conectado a 1a descarga del- compresor, e1 objeto
de1 control de alta presión, es el desconectar e1 compresor
en caso de que la presión en e1 lado de alta del sistema,
sea excesiva. Esto se hace para evj-tar posible daño al equi
po.
82
Cuando la presión del- lado de alta deL sistema se eleva
más aLLá de una presión predeterminada, e1 control de alta
presión opera, abriendo e1 circuito y parando e1 compresor.
Cuando la presión del lado de alta del sistema regresa a
la norma, el control de alta presión cierra el- circuito
arrancando nuevamente e1 compresor. Sin embargo, algunos
controles de al-ta presión están equipados con dispositivos
de seguro de clesconexión, que requieren en reajuste manual
de1 control-, antes de que pueda arrancarse nuevamente el-
compresor.
Aún cuando los controles de alta presión son deseables en
todos los sistemas debido a la posibilidad de falla en el
suministro de agua, son esencial-es en sistemas que utili
zan condensadores enfriados por agua.
Puesto que l-as presiones de condensación de 1os diversos
refrigerantes son diferentes l-os ajustes de conexión y des
conexión de1 control de alta presión, dependen de1 refrige
rante empleado.
8.3.3 Funcionamiento del l-ado de baja de1 control
El control de baja presión se emplea tanto como control de
seguridad como control de temperatura. Cuando se usa como
control de seguridad el- controL de baja presión actúa abrien
83
do e1 circuito y parando el compresor cuando la presión en
el lado de baja es excesivamente baja y cerrando el circuito
y arrancando el compresor cuando l-a presión en el- lado de
baja regresa al valor normal. Igual que los controles de
alta presión, algunos controles de baja presión están equipa
dos con un dispositivo de seguridad que debe reajustarse ma
nualmente antes de que se pueda arrancar el compresor de nue
vo.
Los controLes de baja presión se usan frecuentemente como
controles de temperaturas en aplicaciones de refrigeración
comercial.
Puesto que la presión en la entrada de succión del compresor
está controlada por la temperatura de saturación de1 refrige
rante en el evaporador, los cambios en la temperatura del
evaporador, se ref 1e jan en l-a temperat.ura de succión. Por
l-o tanto¡ un cont,rol de ciclo operando por cambios en 1a pre
sión de succión se puede usar para control-ar indirectamente
1a temperatura de1 espacio, controlando l-a temperatura de1
evaporador en la misma forma que se usa un termostato de bul
bo remoto para este objeto. En tales casos, 1as presiones
de conexión y desonexión del control de baja presión son
l-as presiones de saturación correspondientes a l-as tempera
turas de conexión y desconexión de un termostato de bulbo
84
remoto, empleado en 1a misma palicación.
conforme se calienta e1 evaporador durante el- cicl-o fuera,
la presión en e1 evaporador aumenta de acuerdo. cuando l-a
presión en el evaporador se eleva al ajuste de presión de
conexión del control de baja presión, éste acciona de manera
que cierre el- circuito y dé arranque al compresor.
Muy pronto después de que ha arrancado el compresor, la tem
peratura y presión de1 evaporador se reducen aproximadamente
a la temperatura y presión de diseño del evaporador y perma
necen en esta condición durante la mayor parte del ciclo de
operación. cerca de1 final de1 ciclo de operación, 1a tem
peratura y presión del evaporador se reducen gradual-mente
abajo de las condiciones de diseño. cuando l-a presión del
evaporador se reduce a la presión de desconexión e1 control_
de baja presión acciona abriendo el circuito y parando el-
compresor.
Puesto que el vapor refrigerante sufre una caida de presión
al fluir a través de la línea de succión,la presión del va
por en 1a entrada de succión del- compresor, es general_mente
de o.L4 a o.2 kg menos que la presión desl-izado a cierta distancia de1 evaporador.
85
Puesto que e1 control de baja presión actúa por la presión
en 1a entrada de succión del compresor, la caida de presión
que se produce en l-a línea de succión, deben tomarse en
cuenta cuando se ajustan loscontroles de presión. Para con
pnesar por la pérdida de presión en la l-ínea de succión,
el- ajuste de presión de desconexión se reduce por una can
tidad igual- a l-a pérdida de presión en la l-ínea.
Las périddas de presión en la l-ínea de succión no afectan
Los ajustes de conexión delcontrol. Puesto que la caida de
presión es función de la velocidad del f1-ujo, no hay caida
de presión en la línea de succión cuando el- sistema está
parado . Tan pronto el- compresor s¡e desconecta ' l-a presión
en 1a succión se eleva a 1a presión de1 evaporador, de ma
nera que en e1 momento en que se conectan e1 compresor ' la
presión de la entrada es la misma que la presión del-e eva
porador.
POr 1o tanto, el ajuste de conexión de presión del control-
se hace sin tomar en cuenta la caida de presión en la l-í
nea de succión.
8.3.4 Modo de Calibrar (ver figura 2L)
El- indicador móvil señala la presión a la cual el compresor
86
arranca? El fljo señala la presión a la cual el compresor
.deJa de funcf.onar. La dLferencia entre los dos indicado
res es e1 diferencial.
Para aJustar el control se usa un
nura indicada para hacer girar el
dor B señale la presión a la cual
presor. Gire el tornfllo C hasta
la presión a la cual el conpresor
destornLllador en 1a ra
dial hasta que el indica
se requiere parar el con
que etr indicador L seña.le
debe enpeza a funcionar.
Control de presión dual
87
FIGURA 2L
ACCESORIOS
9.1 REFRIGERANTE
9.1. l- Efectos de refrigeración
El efecto de refrigeración de un refrigerante se mide, Por
la cantidad de calor que es capaz de absorber desde que en
tre al evaporador como 1íquido, hasta que sale como vapor.
Por 1o tanto 1os líquidos que poseen
de evaporación poseen un buen efecto
alto calor latente'
refrigeración.
un
de
EL punto de ebul-l-ición de un refrigerante a la presión at
mosféricar €s básico, e1 escoger e1 equipo requerido y e1
tipo de servicio para e1 que se va a usar.
EL coeficiente de comportamiento de un refrigeranter €s 1a
medida de su eficiencia en utÍ-Lizar La energía gastada en
e1 compresor, en rel-ación con 1a energía absorbida durante
l-a evaporación.
88
Míentras menos energía necesita eL refrigerante para compri
mirse, mayor será e1 coeficiente de comportamiento.
Si el refrigerante es de alta densidad, dI flufr en las tu
berías tendrá mayotr fricción y por Lo tanto, una caída de
presi6n considerable. Las pérdidas excesivas de presión
se reducen aumentando los diáñetros de las tuberías, mien
tras más pequeño sea el calor especf f ico del- J.lquido, mayor
será el efecto de refrigeración. EL refrigerante debe te
ner una temperatura crftica mayor que l-a más alta tempera
tura aI salir del compresor para que pueda ocurrir la con
densación independiehtemente del valor de presi6n.
9.1.2 Dactores de Se1ecci6n del Refrlgerante
El punto de congeLaci6n de uR refrigerante, debe ser bastan
te menor que la más bal a temperatura obtenida en eL evapora
dor.
Los contínuos cambios de presión y temperatura no deben efe.c
tuar sus propiedades
Los aceites y eI refrigerante deben ser compatihles qufmica
y físicamente.
89
No deben ser t6xicos, inf J-amables ni explosivos. Et Fredn
22 es un refrigerante de alta presi6n y baja temperatura.
Como conclusi6n, podemos decir que entre los refúigerantes
más comunes en nuestro medio, tenemos }os siguientes:
REFRIGERANTE EFECTO REFRIGERANTE PUNTO DE COEFICIENTEEBULI,ICION DE COMPORTAA LA PR,E - MIENTOSION AIT¡{OSFERTCA
1. Fre6n 11
2. Fre6n 12
3, Fredn 22
66,8 BTH/Hr.
50,0 BTH/Hr.
70.0 BTU/Hr .
230c
-2g.goc
-40 0c
5 .03
4.70
4.66
Densidad deL tlquido a
30oc. Kg/m3
1. Vapor a esa temperatura
2. 1 .292.23
3. 1.175.1
Temperatura de
descarga del compresor
1110 F
1010 F
1280 F
Coma se vé, el refrigerante 22 reúne las cualidades anterio
res, además con su empJ.eo se consigue aumentar en un 6Ot,
la capacidad de un compresor de R-12 con el mismo pistón,
recorrido y velocid,ad, u obtener 1a misma capacidad reduoi'en
do Ia velocidad de aquel. E1 refrigerante 22 es de fácil
consecuci6n en el comercio.
90
9.2 MTRTLLA ó vrson
La miriLla 8 visor permite ebservar l-a condici6n de1 refri
gerante en ese punto en particular. La miril-Ia usual-mente
consiste en una apertura con vidrio en l-a Lfnea de tfquido
del sistema. Frecuentemente se usa un vidrLo a cad,a lado
de Ia línea para asegurar l-a iluminacidn. Figura 22
Cuando l-a lfnea está completamente ll-ena con eI reftrigeran
te Iíquido no hay casi obstrucci6n cuando se mira a trayés
de l-a lÍnea. Sin embargo, ,si hay algo de gas'en Ia lfnea
de líquidor Sé mostrará LnmedLatamente en l-a forma de bur
bujas aI pasar por La mlriLla. Debe anotarse también se
mostrará claro cuando solamente hay gas presente.
Es irnportante, cuando se mira a trayés de l.a mirÍlla, que
un vidrio completamente lLeno no se confund,e con uno comple
tamente vacÍo; éste es un error fácil de cometer. Muchas
pero no todas Las nirillas tienen indicadores de fLujo palra
evitar tales errores.
Las burbujas en La mirilla, indican bien sea, una merma de
refrigerante en eI sistema o una caída de presi6n a una
restricción, elevaci.6n de 1íquido o Iínea de J-íquido subdi
mensionado. Asegúrese de determinar la caus¿ de las burbu
91
FTGURA 22 Mirilla o VLsor de lÍquido
jas antes de añadir reffigerantet de otro modo puede sJ.nple
mente sobrecarga el sistema.
9.3 VALVULAS DE PASO MANUAIJES PARA REFRIGERANTE
Se usa pára controlar manualmente eI paso
rante en todo eI sistema, hemos utilizado
tipo BM de diafragma y de conexidn roscada
cobre. Ver f l.gura 23.
del gas refrige
üálvulas DANFOSS
a la tuberia de
92
FIGURA.23 Esquema de válvula oanual
FIGURA 24 Componentes de una yá1vuIa nanual
93
9.3.1 Componentes de una váIvula (ver figura 24)
1. Tornillo fijación volante de maniobra manual
2. Arandela
3. Volante de maniobra
4. CastilLo
5. Vástago
6. Cabeza
7. Pieza de empuje
8. Diafragma
9. Resorte
10. Cuerpo de válvula
11. Soporte
12. TorniLlo
9.4 CONTROL DE TEMPERATURA O TERMOSTATO
EI termostato es eL nervio central- de los centros de con
trol de enfriamiento y calefacción. Es una unidad sensi
ble que reacciona a Los cambios de temperatura ambiente e
indica cuand.o se requiere más o menos calor de Ia planta de
cal-efacción. Trasmite su señaL indicadora aI control prin
cipal para que éste entre en acción. Esto se Logra cerran
do e interrumpiendo los contactos eléctricos que tiene el
interruptor de mercurio que hay dentro del- termostato misme.
94
Un interruptor de mercurio r és aquel en el cual los contac
tos eléctricos y una pequeña cantLdad de mercurio están
herméticamente eneerrados en un tubo corto de vidrio, tal
como se ilustra en la figura . La inclinación del inte
rruptor hace que el mercurio que está dentro del tubo cu
bra Ia parte descubierta de los contactos. Cuando se cubren
los contactos el circuito eléctrLco se eierra.
Estos controles de temperatura son de fáctl consecusi6n en
el comercio.
9.5 FILTRO SECADOR
Los peligros de Ia humedad dentro del slstema de refrigera
ción ya han sido dLscutidos. Solamente se repetJ.rá que no
debe haber humedad presente particularmente en aquellos
sistemas que usan refrigerantes de hidrocarburos halogena
dos, Sinembargo, sL entra humedad aL sfstema, debe reti
rarse. Un método de. retirar Ia humedad es mediante el fil
tro secador mostrado en la f,igura 25. Este accesorLo con
siste en una carcasa a través de la cual pasa el refri'geran
te 1íquido. Dentro de 1a carcasa hay material desecante;
cuando eI refrigerante cargado de humedad pasa por el seca
dor, el desecante retLra parte de la humedad. En cada pasa
da a través del secador se retira humedad adicional hasta
95
FIGURA 25, Fil.tro Secador
gue er refrigerante esté suficLenteDente seco o hasta que
el secador se sature. Cuando esto sucede eI secador debe
reemplazarse.
El filtro secador casi siempre se encuentra en ra rínea de
líquido y también realiza un segundo servLcio al firtrarlas partículas sóridas que contenga el 1.íquido refrigerante - Estas partícuJ.as son f irtradas en e1 nficleo desecante.
Dos importantes hechos deben notarse con respecto a los se
cadores. El primero es que deben reemplazarse cuando el
96
desecante se satura. El segundo es que crean al.guna cafda de presi6n; por consiguiente, deben dimensionarse apropiadamente para evitar excesiva caída de presi6n con larespectiva evaporaci6n.
9.6 REJILLA DE RETORNO
9.6.1 Introducci6n
La rejilta de retorno es un accesorio muy importante en un
montaje de aire acondicionado puesto que er- aire frÍo que
se introduce en er- cuarto que se está acondlcionando debe
retornar otra vez aI eyaporador para volver a cumplir su
cicl-o,
9.6.2 Forma y Constitucíón
La rejilla de retorno der banco de pruebas es fabricadoen aluminio anodizado con aletus fija de 10" x gn
9.6.3 Cá1cu1o
Datos
\,7= Velocidad de retorno (Ver anexo 5 ) = 2.3 t4/SeS.
= 453 FpM
97
q = Cantidad de
Se toma el 80t
pierde por las
aire de salida por eI- evaporador =317 CFM
de 317 CFIrt=254 CFM se supone que el 2Oz se
puertas-ventanas etc.
Con estos datos vamos a doctorador York. Confrontamos Ia
cantidad de aire 254 CFIII (dia1 móvil). Con 453 FPll y ob
servamos que nos dá una rejilla de retorno de 10" x gtr
9.7 REcIBIDoR DE LIQUIDO (Flgura 261
EI tanque recibidor de lfquido es un tanque de almacena
miento que normalmente se manüendrá con una pequeña canti
dad de llquido para que en eI momento que se abra la vál-vu
la y pueda salir eI lfquido eI presostato se dispara por
eI l-ado de aLta y viceversa, si recogemos llquido en el
recibidor se dispararía por eL Lado de baja.
Además en caso de que haya necesidad de un arreglo en la tu
bería como cambio de una váIvula, tubo capiJ-ar, filtro, etc.
Se puede recoger el gas en eL y de esta forma no perderlo.
9.8 CONTACTORES
Los contactores tripolares como los nuestres son apropiados
98
para maniobrar y mandar motores (de
y circuitos de corrLente alterna (o
tro de ciertos línites), tales como
De condensadores, de alumbrado y de
630 A) .
hasta 540 Hp a 44O V)
corriente contfnua den
circuitos magnéticos,
calefacci6n (de hasta
se caracterizan por su larga vida con una frecuencl-a de
maniobra elevada.
9.8.1 . ReIé Bimetá1-ico del contactor
Los reI-és binetáLicos con elementos térmicos de retardo
sirven para proteger motores y otros consumidores contra
sobrecargas. se instalan en combj-naci6n contactores o interruptores de protecci6n.
Las vías de corriente de estos relés se encuentran en el
circuito principal; eL contacto auxit-iar opera en eL cir
cuito de la bobina der contactor o de Los disparadores del
interruptor.
Los rerés bimetálicos están diseñados para carga trifásica y han sido equipados con una dispositivo que protege
los motores trifásicos contra el- calentamiento producido
por la marcha en dos fases ffaffo de una fase),
99 Uoiffi'dd Auhoomo d! 0ttid$t!
0cOlo Bibliohco :
FIGURA 26. Reclbidor de LÍquido
9.9 RELE DE SOBRECARGA
La protecci6n contra sobreintensidad en el motor y arran
cador se puede obtener por medio de una gran variedad de
interruptor, fusibles y contactores, o combinaci6n de los
tres. La protecci6n contra eL sobrecalentamiento det mo
tor se reál,iza por medio de relés de sobrecarga situadóe.
en e1 propio arrancador.
100
Los relés de sobrecarga pueden ser de una aleaci6n fusible
o binétálicas, estos rÍltimos pueden ser compensados, es de
cir, capaces de compensar 1as diferencias de temperaturas
ambiente entre eI local donde está eI sector y donde es€a
eI arrancador. El relé de sobrecargá-compensado protege
eI motor disparándose solamente en caso de sobreintensidad
9. 1 O TERMICO
Es un protector de Ia unJ.dad el cual consta de una resis
tencia interna (bimetáLico), el- cua a medida que se aumen
ta Ia corriente (amperaje) del compresor se calienta y abre
los contactos apagando Ia unidad y así evitando que esta
se queme.
9.1 1 CAPACITOR
9.1 1 .1 Capacitor de arranque
Sirve para elevar el torque o par lde arrangue del compresor
en eI momento del encendido, después del cual- se aisla.
Es muy útit sobre todo cuando eI compresor está caliente.
9.11 .2 Cap4citor de Marcha
101
Como su nombre 1o indLca slrve para mantener una estabili
dad en Ia corriente, el- cual entra a trabajar en eI instan
en que se aisla, €l capacitor de arranque y de esta manera
evitar los altibajos de corriente que ocasionarÍan que eL
compresor se apagara o en el peor de Ios casos se quemara.
9.12 TRANSFORMADOR
En las instalaciones eLécticas se utiLLzan transformado
res para el-evar o para reducir eI voJ-taje. Los transfor
madores en Las estacisnes generadoras elevan el voltaje a
niveles muy por encima de Los necesarios para usos indus'
triales y domésticos. A este vottaje es enviada Luego la
corriente a través del- país mediante l-ínea de transmisión
de aLto voJ-ta j e . Los transformadores reductores hacen
descender la electricidad de las lineas de alto voltaje a
niveles que todavia pueden reduclrse ulteriormente p@r me
dio de transformadores para usos particulares' caseros e
industriales. Este paso final permite aprovechar 1a elec'
tricidad en eI uso cotidiano.
La salida de un transformador es siempre de corriente alter
nar debido a que se establece un campo magnético cuando se
proporciona corriente alterna al devanado primario. Sin
embargo, el campo magnético se colapsa cada ciclo, Io cual
to2
significa que existe 60 colapsos en un segundo (60ttz). En
estas condiciones, cuando un conductor pasa a través de
un campo magnético, se induce un voltaje, Por ello eI cam
po magnético que se colapsa induce un voltaje en el secun
dario o bobina de saLida de potencia del transformador.
Et funcionamiento basico en nuestro sistema deI transfor
mador de 22O VoltLos de enfirada y 24 voltios de saLida
gue son utllizados en La instaLaci6n del termostato ya que
Ia mayoria de estos l-nstrumentos son de bajo voltaje-
103
DISPOSITIVO DE MEDICION
10.1 MANOMETROS
Los dispositovos que reaccionan por 1a presión están incorporados en lossistemas de refrigeración y acondicionamien
to de aire, para hacer funcionar y regular válvu1_as, con
troladores, dispositivos de funcionamiento, etc.
10.1.1 Funcionaniento
E1 tubo Bourdon. otro dispositivo reactivo a l-a presión,que se usa en un medidor de presión. En esta unidad, La
presión actúa dentro de un tubo hueco apl-astado y doblado
llamado tubo de resorte Bourdon. La presión dentro de1 tubo
tiende a enderezarl-o noviendo e1 mecanismo que hace girar I-a
aguja indicadora. El rnedidor de presión o manónetro nj_de
1as presiones en libras por pulgada cuadrada (ver figura 27).
En el simulador se ahn usado 4 manómetros en todo el recorrido de l-a tubería a la salida del compresor, a 1a salida delcondensador, a la entrada del- evaporador y a l_a entrada del_
10
104
compresor. De
de presión que
esta nanera
producen en
podenos apreciar
el recorrido de
los canbios
la tuberla.
FIGURA 27. Manónetro
LO.2 TERMOMETRO
Son dispositivos de control, los cuales deben ir locaLLza
dos en los sitios estratégicos que se necesite saber la tem
peratura del gas en su recorrido, para nuestro caso fueron
localizados a la salida..deL conpresor ' a la sal-ida del con
densador, a Ia entrada del evaporador, y a la entrada al
comPresor.
Con esta localizací6n podemos observar los diferentes cambios
de temperat,ura que el gas va sufriendo a medida que hace su
105
recorrido por 1a tubería.
Los datos pueden ser tonados como grados centrígrados,
grados Farenheith. (nuestro caso)
Son circulares de 6 6 ztt con un bulbo localizado en la par
te trasera de la carátula el cual va dentro de la tubería
y de esta rnanera censar la tenperatura del gas.
FIGURA 28, Termómetro
10.3 VOLTIMETRO
El voltímetro se usa para medir 1a diferencia de potencial
ff"ib;"""¿N!--óo Tsk W
",| ",':-q.'
106
o voltaje entre dos puntos de un circuito. El voltímetrotiene un galvanómetro conectado en serie con una unidad de
alta resistencia. El propósito de la resistencia es limitar el paso de la corriente a través del mecanismo del me
didor.
La mayor parte de 1os voLtíemtros dan una fl-exión de escal_a
conpleta cuando pasa de 0.0L de amperio a través del mecanís
no. como l-a resistencia del nedidor es fija, el flujo de lacorriente y 1a cantidad de fI_exión del indicador dependen
es del voltaje aplicado a Los terninales del nedidor. Asl,
l-a aguja indica el voltaje de uno a otro lado de la unidad
que se mide.
Siempre se debe conectar e1 voltlmetro en paralelo con los
aparatos que se van a probar; esto €Sr de uno a otro Lado de
La unidad o de uno a otro lado de los puntos entre l-os cuales
se va a nedir la diferencia en potencial.. Para obtener el
moviniento direccional correcto de 1a aguja' conectese e1
terminal positivo de1 voltlmetro a1 ladopositivo de1 circuito
o ite la undiad. Tengase cuidado de no conectar el voltlmetro
a una fuente de voltaje que sobre pase La escala deL nedidor.
Si se conecta accidentalnente e1 voltí¡¡etro en serie o en cir
cuitor no se producirán ningún daño al ¡¡edidor, la que la co
rriente estaÍa limitada por la resistencia de alta tensión
107
de1 nedidor. Sinembargo, como elflujo de 1a corriente
está limitado por e1 medidorr Do funcionarán las otras
unidades de1 circuito.
10.4 AMPERIMETRO
El anperínetro se usa para medir el flujo de corriente en
un circuito. Siempre conecte 1os amperínetros en serie con
1a carga. Para obtener novimiento direccional- correcto de
l-a aguja, conecte e1 terminal positivo de1 améríuretro al
lado positivo deL circuito o unidad.
Con esta conexión, la corriente es forzada a pasar a tra
vés del amperlmetro' el cual indica el valor de la corrien
te. Nunca conecte un anperímetro directanente de uno a otro
lado de los conductores principales de un circuito de ener
gía. Ta1 conexión ttquemarárr inmediatanente e1 medidor.
L08
1'1 . CONSTRUCCION DE UN SIMUI,ADOR DE FALLAS
Después de un concienzudo estudio sobre los elementos uti
Iizados en el equipo sq concluy6 rque era más econ6mico-
operativo hacerlo sobre un tabl-ero de madera puesto que
en lámina era muy costoso, pesado y además con un alto gra
do de vibración, dicho tablero se encuentra sobúe una--mesa
det mismo material-, la altura y J-argo fueron. escogidos te
niendo en cuenta eI aspecto didáctfco y funcionabilidad
gue tanto el tablero como la mesa se encuentra debidamente
reforzadas para evitar eI pandeo y Ia vibraci6n que se pro
duzca cuando se está llevando a cabo el laboratorio.
Los primeros elementos que se instalaron en el equipo fue
ron e1 condensador, evaPorador y compresor.
EI evaporador se instala en e1 lado izquierdo parte supe
rior buscando de esta manera una mejor distribución del
aire frío, fue asegurado con 4 torniLlos sobre el tablero.
El condensador se localiza en el- lado izquiertdo parte infe
rior asegurado con sus respectivas tornillos. EI compre
ir¡ tt t*o Ú! 0(Gldtt!
Deptt Siblidro
109
sor fué instalado en la
sus respectivos cauchos
tornillos.
EI ducto deL evaporador, viene desde
no hasta este por medio de un cuello
parte central de Ia mesa sobre
antivibradores asegurado con sus
rejilla de retor
cisne.
Entre el evaporador y el condensador se instal"6 Ia reji
l}a de retorno de aleta fija fabricada en aluminio anál-i
zad,o de 10 rx8 r
En el- evaporador y condensador se colocaron sus respecti
vos ventiLadores y Los ductos fueron fabricados en lcopor
recubierto con foil de aluminio para evl-tar Ia trasparen
cia de calor, €1 ducto del- condensador debe tener su des
carga a la parte externa del J-ugar que se va a acondicio
nar.
1a
de
Después de estar instalados estos elementos se procedid a
sóIdar la tubería ernpleando un equipo de soldadura axiace
tilénica y con soldadura de platar sé util-iz6 tubería de
3/8 para Ia lÍnea de Iíquido y de 1/2 para Ia Iínea de re
torno(ver capítulo 5).
EI primer tramo de tubería a soldar fu6 el comprendido
110
entre el coEpresor y la mirilla, a continuacL6n. se Lnsta
16 un vlsor (tubo de vidrio) de los 4 que se Lnstalaron
es de anotar que el dLseño de estos se 11ev6 a cabo basári
dose en investLgaciones hechas a personal experLuentado
en el ra¡o, pu€sto que eEtos constan de un tubo dE vLdrio
que.rsoporta presLones hasta 40O Psl aproxlmadanente el
cual tl.ene una longLtud de 20 cns, dos acoPles de bronce
con sus respectivas tuercas en cada lado, los cualei van
asegurados al tablerq con 4 tornlllos, tl,enen dos sellos,
uno que se coloca al fondo Para que además de sellar evL
te que el tubo de vidrio toque Detal al ser aJustado y
éste se quiebre, €1 segundo sello se coloca sobre el tubo
de vLdrio de tal modo que aI aJustar la tuerca este se ex
panda y produzca un sellado hermétlco, aI aJustar éste al
vidrio. (Ver flgura 29).
ruEO.OF VlORlO
FfGURA 29. Acople
111
En el primer visor por ser el que se encuentra en un tramo
,,rniás crítico debido a las altas temperaturas y presiones
que debe soportarse e instalarse unos tensores para evitar
que eI tubo pueda resbal-ar ocasiónandó ,de esta manera una
pérdida de gdsr también se instal6 en este primer tramo
un man6metro de 0-300 Psi y un term6metro o-400oF que van
a sensar Ias presiones y temperaturas respectivamente.
Después de instal-ados estos elementos se procedi6 a colo
car el tramo de tubería de entrada aL condensador.
EI siguiente tramo a instalar es eL que sale de1 condensa
dor al recibidor de Iíquido eL cual tiene Ia finalidad de
producir faLlas por alta y baja presi6n o recolector gas
en caso de alguna reparación que se te haga aI equipo,
aquí la tubería tiene dos desviaciones una que Ilega a es
te recibidor y la otra que Io anul-a según la necesidad con
la. ayuda de tres váIvulas de paso (ver fi5.gura 26) .
A continuación se instaló el tramo que t-lega al segundo yi
sor que su construcción es idéntica aI anterior y que tiene
Ia finalidad de mostrarnos el cambio de fase que tuvo eI
gas ya que este mostrará paso de tíquido.
Posteriormente se instalaron eI segundo térm6metro y el se
gundo man6metro que nos va a sensar 1a temperatura y la pre
LL2
si6n de condensación a
después de instalados
tro-secador el cual se
impurezas y de humedad
que ha sido sometido el freón 22,
estos dos elementos se coloc6 el fil
encargará de LimpJ-ar el equipo de
que éste recoja.
Siguiendo nuestra secuencia de instalaci6n procedemos a
colocar un tramo de tubería que tendrá dos desviacLones
controladas por 3 vályulas de pasor €D una de estas desvia
ciones se colocará la váLvu}a de expansión y en la otra se
colocará el tubo capilar, 1óS cuales funcionarán en forma
independiente con Ia ayuda de Las vál-vulas antes menciona
das pudiendo apreciar su respectiva eficiencia, aquí termi
na eI lado de alto, aquí eI líquido debido aL estrangula
miento que se Ie producirá con la Válvula de expansi6n o
el capilar se convertirá en gas con partícul-as de }íquido,
se aunenta la velocidad y se cae Ia presión, aquí Ia tube
ría cambia de diánetro(ver figura 30)
Ahora comenzariios a instalar el lado de baja con una tube
ría que tendrá un diámetro de 1/2 (ver capítulo 5) en el
cual está e.l- tercer visor que nos mostrará eL cambio que
se sucede en eL capitaÉ o en l-a válvula"de expansi6n yse
llega aL evaporador trayecto en eI cual hayamos al üaróer
üebm6mdtro' y manómetro.
113
F'¿ T
- U¿ EVAPORADaR
-.EC/¿E APA¿PA
U PASO CAPI¿AR
I rrouo
DE¿ COnY¿{rU&0OOR
FTGURA 30. BAY-PASS
At salir del evaporador se ha l.nstarado el cuarto ylsor elcual tiene la fLnaltdad de uostrar que del evaporador ya no
saldrán partfculas de lfquido sl,no gas saturado, ahora nos
encontraaos con la tubería de lgualacl6n de la válvura de
cxpansl6n y el bulbo de dl.cha válvula que harán que esta
abra o cierre segfin el caso € iguale la tenperatura.
ú eeio v.ExPAttstdtv
114
A continuación
eI cual lleva
rá ta presión
igual gue una
reparaci6n al
instalaremos el último tramo de tuberfa
un manómetro y un term6metro que nos mostra
y la temperatura de'J-Iegada del comPresor al
válvula de paso que. nos ayudará en casos de
cmPreso r .
La tubería fué soportada con abrasaderas metál-icas con sus
respectivos cauchos y de esta manera evitar l-a vibración
que se produce en La tuberfa.
Igualmente Ia tubería que va desde Ia válvula de expansión
f desde éI tubo capilar hasta eL evaporador se aisl6 con
una aleación de caucho y alquittár, forrado con foil de alu
minio para evitar que la tubería sude.
El simulador tanbién consta de dos breakers de 15 amperios
en su parte superior, debajo de estos lleva dos fusibles
también de 1 5 amperios, a la izquierda de los breakers es
tá tocalizado el voltímetro y el amperlmetro que me indi
can gue al equipo l-e está llegando voltaje y que amperaje
está consumiendo el motor ventiLador deL condensador, €1
motor ventilador del evaporador y eI comPresor' debajo de
estos elementos están ubicados en línea horizontal tres
contactores distribuidos de La siguiehte manera, €1 contac
tor de la izquierda (cr) gobierna todo el- sistema, éI cen
115
tral (c^) el compresor y eL contactor de Ia derecha (c')¿
el motor ventilador deI condensador, a coürtinuación en
contramos e1 transformddor de 22O a 24 voltios, que hace
que funcione el thermostato instalado a su lado, Por enci
ma del transformador está lócalizado el- relay que es eI
que gobierna el- motor ventiLador deL evaporador, y en Ia
parte inferior Ia regleta.
Como su nombre 1o indica (simuLador didáctj-co) de faLlas
de un equipo de alre acondicionado) este I-leva instalado
20 swiches los cuales al ser puestos en posici6n start
producen una fal-ta en eL equipo eI- cual- será detectado por
4 bombillos pilotos que están encima de éstos.
116
CONCLUSIONES
l. El equipo es más eficiente cuando se pone a funcionar
con válvula de expansión que con tubo capÍlar, aunque este
esmás usado por su bajo costo.
2. El estudiante debe saber manejar 1a pinza voltianperinétrica para facilitar la labor de detectar las diferentesfallas que se presentan en el equipo.
3. cuando se presenta la falla que apaga er notor ventflador del condensador se debe observar con nucho cuidado elnanónetro de la salida de1 compresor puesto que las presiones se suben excesivamente y podría dañarse.
4. cuando se vaya a ca¡¡biar de funciona¡niento del equipo
de válvuLa de expansión a tubo capilar o viceversa, se debe
ir cerrando las válvulas de un sistema lentanente e igualmente abriendo la del otro sistema.
5. At encender el equipo se debe observar prinero que losbreakers estén en posición on y que el voltínetro narque
L2
LL7
entrada de corriente, posteriormente con e1 swiche # 3 este
en posición apagador s€ debe girar hacia 1a izquierda e1
swiche general (deben encender los pilotos que dicen sistema
generaL, condensador y evaporador), después de unos diez se
gundos debe subirse el swiche # 3 y de esta forna arrancará
eI conpresor y conienza a funcionar e1 ciclo de refrigeración
(se debe encender e1 piloto de1 conpresor). conpruébese pre
via¡nente que las vál-vulas de1 paso de1 gústema esten abiertas'
6. Cuando el gas comprinido pasa a través del prinero y el
último visor podemos ttobservarl que este no se vé, mientras
queenlosotrosdosvisoresseobservaunflujoparejo.
7. El recibidor de líquido adenás de servir para ocasionar
una fal-la por baja presión puede servir para recoger e1 gas
en caso de que se desee hacer alguna reparación en el equi
Po.
118
BIBLIOGRAFIA
BOTERO, Car¡i1o. P'ef rigeración y Aire Acondicionado '
EditorialDoSSATS.A.}fadridEspaña.198]..
USAFScHoolFoRLATINAi'IERIcAN.AprendizdeEspecialistaen Refrigeración. Editorial' Departamento Fuerza
Aerea. Texas, 195E
pIli0, sALGADO, Antonio. l'íanual del Técnico Frigorista'
Eclitorial. Acridia ' Saragoza ' 1969
J.AlarconCreus.TratadoPrácticodeRefrigeración.Bditorial. iÍarconbo 9a. ed. Barcel0na-lÍéxico, 1981
DoSSAT,RoyJ.PrincipiostleREfrigeración.Edit'orialContinental, l'léxico L973
ESTOCKER rJ. Refrigeración y Aconrlicionamiento de Aire
)1éxico , :lcGrav F: i 1!' , I977
. CAF.RrER. lf anual de Aire Acondicionado y ventilación. Esta
dos lJnidos, L975'
Uninritd Auhnomo de ftcid.trh
Dcpto Bibliolaoi
I
{
119
AI{EIO I
cP¡n¡l¡¡ prl¡.
Drlc.doa (horÍrl.eóo o |r n.l20 ,2t cm(3eo, (.eo)
oAolomar.do
l0 cm. (fl61
oAdoquln
20 cm (5@l
Coeffcientealbañtlerla.
de TransnisiónKcal/h.m2eC
global K para Euros de
iclrESTtttEfrto tf,TEn|oi
coilsnn ctoÍroEl
t¡¿ilbda DLr|.ntotO cm (2t6l
oAdoquln
lO cm (2lolo
P.n.l.r p.rfa.bic¡do¡
góo o rrcn¡flOylScm
l¡dralblO cn (200,
ffi
tscu'c¡srr¡¡: G¡nrncir¡' tcel/h ' (An¡. ¡¡'¡ 'coot¡ci.nt. K r (Ditcrencie .quiv.r.nt. da t mp.rrtur., trbh lg),ptrid.¡. lcrl/l¡ - (Ar.r. m.) , Coehcicnt¡ f r (Tcmpenrrun ,"i.r¡o, _-f.ip.r.turr .rtor¡orr.
Yo lOnilo ¡frrr|.ab da
t¡o20 r¡t(tl,
119
ANEIO 2 Corrección por radiaclón solar
l' Irlur<¡j Ti¡ro de superficre este
I\luro l\tu¡o Techosur oeste plano
Superlicies dc colc¡ oscuro t&le:' comc: Te-eh¡¡ dc pizarra,¡echo dc asf¿l-to, pirrturas ne-g¡as . 4.4
Superli<'ies dt co-lor medio rele¡co¡no. M¡derasin pinter, rabigUCr te br queroju. cemenroos(rur(, Ptn¡u-ra roja, liris overdc 3.3
Superficics de co-lores claros, ta-les conlo: Pie-dra blanca, cc.mento claro,pintura .blanca 2.2
2A 4.4 tl.l
8.22-2
2.2l.t 5.O
3.3
Del ASRE Data Booh, Design Volume, Edi-ción 1957-1958, con permiso de la AmericanSociety of Heating, Refrigerating, and AirCondidoning Engineers.
L20
ANEIO 3 coeficfente de transnisión grobal K techo yperlretro. Kcal/h. r2oQ
ilo .condkion do
WF,-,.ES?ESOn
(qnlt 9aro(fgrrntt
@ilsrnucctoilsln forro ¡t¡pr¡rd¡do o coo bñ!.
D¡|ü¡üo lCnlr¡ddt
il¡l¡to12 rür
(tq
f¡|trrhdc¡r
' lao¡dú
Enmñ¡.bmúl¡ao¡lml¿rF
Y¡o lO nm ctr|fütadomadra
mh¡cldo
rurl tt]a||¡adamudoc con a¡lucfdcáa.mltb
la...h
12 n¡r
t¡l
La.a.at20 ¡rrn
t¡r
Enlucul¡ fa.r20iln
fttl
Enft¡dd([güo
20mn
||¡l
Cnft¡cHo Enl¡¡ddo& rt.x le.|otl r¡¡¡ 12 ¡nn
ftolnrt
t||lAlllm
?alrdIt||at2 nm
r2¡l
nnrrurlOE
{onl.|Gór¡¡t aÜ¡to
llol .dó
0¡¡¡dt.ll¡.lxtrr¡
lalr¡c¡.toda a¡ana
t ftrfrtmrt ttnt t¡rlÜ t¡s
¿,a,tot¡.tar.l.¡,¡
1tr.l0a.n,.ctt.r
l'r! l.¡r,,ra t.aaLaa t,ttr.ta t,¡,f.tf Ln
'.L r.rrtr|5 a,ral.¡t l.aal,ra t.'.l.aa t.tl
¿r¡ ¿¡1¡ r.ür.ta t.rat.at L..Ltr r.!a
l.r, r.r¡t,t f,aat.tt a.aat.tt c.atl,tt a,t¡EnluddoIt.r!
t Itilr fl¡ll| tül1xLtlr,tt
t.tot.(t, It
r,tf t.z,l,r2 l,o\A2u t 1,¡¡ -
l,aa t.tlt.tt t.¡t\n t.0'
|.il t.!af.l¡ r.2,t.ct t.ot
t.n a.t¡a.n qtta,tt !.€
?r4orl(rrrlrmloar md.n). t¡¡?rl¡rdlcb
a caia¡b
EnlucldoaL ¡.|na
||'Dtc flr¡tu tra, (trot¡t taarl
1tt|l¡.00l,ltt.ra
t,tct,ral...l,alr.ll
f.¡aa 1,2,f,.¿ taat,l' t ttt,i t.ttt,a2 t.0t
l.at t.aat,tt t.ttl.aa t.t¿f.lt \nr,t¿ t.¡t
t.al t,t,l,ta t,att,4 l,rar,at t aal,¡¡ t.ta
r.ct t t¡t.ar a.ta¡.0t a.ta1tt a,nqtt a.r¡Enlucldo[¡.fo
¡ ltrlI lr.r,r¡ Irot,rat.trt. t¡
¡,tlt,atLAt
t.2a. t 0tt.0, 0.t¡o.tt 0.tl
r.t, \at,tt . t,0¡qtt 0.t¡
l.ll t.ta¡.f¡ \nc,'l t,ot
o,rt c,r,a.o c.oo.n. G¡r
. llrúb¡t rr¡ to¡rrcorl.¡Il.-
r.ac l¡ ¡|n||lr. rl||r
Cnh¡aldoab rt||.
t ltcDlc t¡cs|| t¡oa¡c (,0ftt l.ro
t.Lr.tll,a2t.ttr,l¡
r,ttt.lt1,2,r.2at,tt
l.t¡ l,ott,t¡ otlt,or. qrtr,0¡ a.tto.ra o,tr
l.Í t.!tl.'aa l,l¡l,t, a,a,r,tt t.t¡In t,¡t
l.ta t,.al.aa l,tl.a¡ t.t¡t.t, t,2,r,2, t.22
o.lt a.aac,rt qa¡c.r¡ a.arc.a¡ O,ar0.r qar
*Enluc¡dollgf,o
¡oa¡a lt¡DIt t¡r4
t.t¡t.0t0,tt
t.tl0,t¡0,¡t
o,rr o.tlo,tt a,no,rt o,aa
In r,rtt,0t 0 ta0,x o.tt
r,a, t,t2l.c, t,oto,tl o,tr
0.tt 0.a00,.¡ 0,tc,a¡ Lu
?rnu¡l||¡darr
arrr ülnl¡¡llllü arcr¡hrlr
r[lra tl¡¡l
Enlscldoda arana
t (ilttlc til4l¡ lll2,t (arottt llorl
t,a,t,22l, Itl, t¡t,o,
t, Itt,o,t,0,t,0¡0,tl
o,tt 0,üo.tt 0,a¡0.tt 0,|ro,f¡ o,rao.tt o,tr
t,zt t. t¡t,tt t.ott,tt t,0¡l.o, t,021,02 0.rr
1,22 t,ttt,l, t, t¡f,n t.o,1,0, t.0¡f.0t l,o2
o.ú c..ro,ra !,ato,rt 0,tto,rt o,r,0,aa c.tEnlucido
lle.rot orlra ltatlrt l¡¡.t
t,0t0.rtqrt
o,ta0tt0.r¡
qf¡ o.rro,rt 0.xo,ar qar
1.0, o,n0,a¡ 0.tr¡ra o.rt
l,ot r,ot0,|| 0.a¡o,tf o,ra
o.at a,toc.€ a,!a0.!' 0,o
L22
AI{EXO 6 Coeffciente de conductividad térnica K.del eternit.
- .:Plec¡ Longllurt Ancho SuFrflcl¡ Tr¡¡l¡po p¡soNo. Total Ut¡l Tolal Ut¡t Totat Ulat Long- Lateral
mrnmmm2m2mmxg.45
68
t0
l.An 1.080 r.q)O 0.910 7.ZO 0.98? O.r¿tO O O9O tz.O
1.520 1.380 r.(DO 0.910 t.S2O t.ÉS O.t¡¡O O-O9O r3.O
1.&¡0 r.690 1.q)o o.9r0 t-&to r.ft7 0.r40 0.090 18.0
2.110 2.9 l.(n0 0.9t0 Z.uQ 2.093 O.r¡¡O O.O9O 2. O
3.f80 2-9tO r.q)o o.9r0 3.c50 2.64E 0-140 0.090 30.0
'Rrsirlüc¡¡ ¡ l¡ llc¡lón: 160 Xgf lcmzPcso promdb por unlrl¡fl óc rupcrliclc: tO.O KOf m?Cocfic¡cnt. rlc Cond¡rctlblli¡t¡rl Tó¡mlc¡ K: t.?6 Xcatrm2¡.C.
123
ANEXO 5 Velocidad del aire
golocacrÓr oE tA aSJtLt¡
Lc¡h¡ con¡¡ci¡h¡:. ?c ¡mim¡ d¡ ¡on¡¡ aupd.|' Danro d. ton¡ ocugada, ao G¡rcr
at¡anto¡O¡nro d¡ ror¡r c¡rprda, c.|ca da.to' ?rr¡irn¡¡ da F¡art. o da grrrd
¡ rl. f r,¡t{ nl¡2-3 ¡n/r
2.3.6 ¡nl¡' i nl¡''
a nfr t nfr-2m¡.
Ab¡nur¡¡ o ¡n¡¡¡c¡¡ ¡o b Drnr' da l¡| DUat ¡L.¡lü ¡ñdrñr¡¡Ltl¡c¡hr rid¡nci¡lcr
L24
ANEXO 6 Canbio pronedf.o de airer por 24 horas parael cuarto debldo a la abertura de puertasy filtraciones.
C¡nH<¡s Cambioc CambiosVolunrcrt, eirc Por
l¡ 2¿l bVolumen,
l3eirc por
24hVolumen,
halre por
24h
C¡mbio¡ doVolumen, etre por
Ir zAb
7 0ü) 38.OE 400 34.5
I I 200 29.514 000 26.0t6 800 2:¡.o22400 20.0
840 000r 120 q)oI 400 0002 r00 0002 800 000
2.72.32.0r.61.4
(No ¡c epüce a cua¡tos que usen ductos o rejiüar dc venülectón)
28 000 r7.542 000 l4.o56 000 r2.o84 000 9.5
lr2 000 8.2140 000 7.2
168 000 6.52:¿4 UJO 5.5280 000 4.9420 000 3.9560 000 3.5700 000 3.o
D€ ASAf, Dg,ta Oooh, Dc¡iÍn V¡¡lumc, Edición 1919,liof¡¡t(ru3¡nl. ¡¡¡d Alt CondltionioS En¡inccrr
I
cuu pcrroiyr dc l¡ Amc¡icrn Socicly of Hcrt¡nú. !
L25
ANEXO 7 Calorías pore1 cuarto.
n3 de aire, renovidas al enfrlar
l'ernperarura dcl
32.2.c
eire de.e¡¡¡rad¡ .C.
35.C 3?.9.clcnr¡rcratu-r¡ dt l cuar-¡o
.c
29.4.C
6050
Humedad relativa del aire, 7o
70 s0 60 ?o 50 605()60
18.3.¡s.6't2.8.¡o.o'
7.22.4.44.1.67.l.ll.
5.347.5(;9.96
rr.7413.3515.o4r6.5517.80
r3.7015..¡rl17.88t9.752r.s323.3124.8326.16
r4.ost5.9s18.3320.292r.9823.7625.36%i.25
17.3519.1 32r.7r23.5825.3G27.2328.8329.81
7.56 9.969.16 lt.2l
I1.92 13.9713.76 15.8,1r5.39 | 7.5317.08 19.2218.60 20.8219.93 22.t6
a.27 10.41¡0.05 t2.1912,54 t4,77l.¡,41 16.6410.02 18.33r7.80 20.t I19.31 2t.6220.1I 22.5t
t2.8t il.03t4.59 12.81r7.r7 t5.30¡9. r 3 17.r720.82 18.8622.60 20.5524.20 22.1625.09 23.49
Rcproducida de Ref-rige.rutiou Eugineering Dutu llta¡k ¡wr cortesía de la American so-cierl of llefrigerating Engineers.
L26
ANEXO 8 Coeficiente de transnisión global T porventanas, clgraboyas, puertas.
YroEto
Vrtlc.l Horltoild
lü*llb oota. lllel¡ 8¡rl¡lo \ Dot¡
I r¡¡¡or dr lr t&rún¡ d. dta (ñtn) a ll ,. Fa a [.I t. tÉ Yaalro lEUlüro Yaroo In¡st0
Ch.¡¡¡ ¡img¡aCh.r¡ doü¡.
l¡ta
lr 1t 1a u l.l L' 4'1l
1r1l
la la
'UERfA
1.1t1a1t
¿tL'lr0fl
l¡r¡a d¡ b p¡¡rrrr(cnl
V.lo. d. fgt t|r aloüla chr.¡r o ar.n|du.
lrll.t,tt,t
ttItlr{a
lt 'rItlrl
L.t.¡l'l1l
?ARCOÍ,S ;ORMAOAS ton trOOUl,S O EATOOSAS O€ VTORIO
l¡g.clllceloñ.a'
taO ¡ ta6 ¡ tt ñln.¡9.¡or, 0¡n oú0o.. noñ¡arLr túO ¡ lS t tú (70!l9t r t¡7 r el rnr .¡p.rc,. O||f|.ndoil. noñln l.. 20O ¡ ¡oo ¡ 100 l70l297 ¡ 2¡, ¡ 0t mn .¡p.¡d. O¡ñrrndcn r mnúñ.lr¡ 3@ ¡ 3OO ¡ t00 (Slt07 ¡ t07 ¡ 8t ¡rur ..p.Fr con 9.nt¡ll¡ fib. rl¡ vlüb (?01
2J, ' 2gl ¡ ¡t iltr .r9.ror oott grnnlh fitrl dr vldric lt0l
Ccurclón:Ornlnci¡¡oCrdld¡rlr¡l/lr-(Anr,n,¡rlr(fañgardwa.¡tarfq-lrrn¡rlttrfiht.'¡ofl,' Lo¡ núu¡rro¡ .ntf. F.fanb¡¡ 3o,ra.goñd.n .l p.¡o (fel Dor unkj¡d ¿r'¡u¡¡dlch (m,1.
Y¡b dr I
1r¿t1t1t¿l
L27
ANEXO 9 Ganancia deblda a los ocupantes
GRAOODE ACNUOAO IIP1O OE APUCACIOB
M.r¡boli¡.m
hor|tbr.adu¡to
Gc.l/h)
TEHPERATURA SCCA OEL LOC¡r (€)
¡Íronr.d¡o'(rcd/hl
, u I v ¡l
fc.Ulr fc.l/h fc.l/h fc.l/h fc.lrfr
ta ¡ aa u o taatro, fnman, tt It I I at ¡tü@a q.qlgñÍd.ó
Eacsal¡ ¡¡cundr¡¡ ||t ta at It aa tt ta aa a a a t¡
Emph.dod.olic¡n Oñcin , ñot.l, .p.rü.nürto. aacr¡ala |Ug.'iroi It
|D at a I at v t al t ,l a,O¡ 9tr, m¡rch¡hntr Al¡¡¡c¡nc+ dmd¡ rt
S.nodo, d. ri. f¡rm¡cl¡ Itt¡ at al I ,l lt ,l Í a, ¡t t!9a p.a, rurcha 8¡nco It
Srnudo Ra¡taurlnta ' t¡ It a rl tl aa a¡'l
,l a at t.I r¡oalo rgaro an albrnco d. t¡lln F¡bic¡. t.br¡o llg.ro tt ¡t a tat tt t¡ a, rt ,a ]|t rt l,8dh o d¡nrr E¡l¡ d¡ b¡il¡ m
'E¡t tu t |l¡ o tat at rfl nl l|¡
M¡rci¡. 6 tm/h Flbrlc.. ú¡b.io b..-Lnla oanoro 2tt ttt a L ta lra a¡ ta la tl. ila t¡
Tnbaio prnorc P¡¡l¡ d. bowl¡ng 'Fl)tle¡ D,. tat ltt tt¡ ||t ,a t¿ tat ltN ¡tt rt tlt
L28
ANEXO 10 Velocidades reconendadasevaporador.
en la sallda del
Olicln¡¡ p¡ílcul.r.¡. ¡r.t d.a .cot¡lc¡¡l¡¡t¡Oli¡:ln¡| p¡¡¡kul¡n¡, |ro tatad|¡S¡lo dr cln¡Oflcin¡r p{¡bl¡c|.A¡m.c.n ¡ comerc¡¡l¡+ C.nt¡rf t¡garlorall¡ltr.c.n r corna¡cirl.r, Cüt Flrdpal
Unirsiód Áutsnomo dr
Dcpto. Biblíotao
L29
ANEXO 1 I Relación de calora1'absorbido en e1
elininado en e1 condensadorevaporador.
130
ANEXO 12 Factor de corrección para tubería de aspiracióny descarga.
Lrs pótd¡drs dr ca.9a rstán c¡pr€sadss en cárd! de t6mpd¿tura ¿ hn dc ¡ener cn cuenta cl uso c¡tcn(t oo uc c5te metoüo L¿ úü,cld (le prssrón corr?spon-dirnlr, cxpresldr an kg,cm', sc pucdc lccr rn las tabbs de vapor srtundo del relrigrranre cons¡der¡do.Enlr¡r ¡n |ra cury!8 con la potencir frigorifica corregidl iguat !t producto de h potoncia lrigorllica real por el coc'ñcrcnte clcgrdo an l¡ tabl¡ d¿ rbr¡o, rnlunción dc bs cond¡c¡onrs da funcioñ8m¡onro consrdorsd.r (A - Aspiracirtn - R - Dcsc¡rg¡)
TrmpGraturroa
condons¡ciónoc
Tcmm¡¡tur¡ dG ¡lluf¡c¡ón Gn h rspiración oC
.r5 .rc .25-- l-a,FlA!RlArF' ^le
25
30
35
a0
as
¡.58a,f 9
5,0¡5.31
5,ó9
t,a5t,33r.23t,t35r.055
3.01
3. ló3,3?
3,a6
3.6a
1.38
¡.28r,r85t,o95|.0r5
2.6 I' rerl 2.0¡ ir,3¡s2.ó0 lr.2ó | 2.r5 ¡r.?r2.73 | r. r65 | 2.25 | r. r5?.8ó I¡.0r51 235 tt.0ó3,01 lJ?e5i 2.¡ó l0?8
I Perr pórdidar dc caryr difcrcnlcs dr t oc (conduclo¡ dc r3p¡rlción y dc dcscargr) o da 0,5 oc (conductos dc l¡qu¡do), lntr.r .n lo3 grál¡cos corrc¡.pond¡rnlrs con b longirud cquiv¡bnta concaidr, igual rl producto dr tr longirud rqu¡v.lonto rcal por dl coofic¡.ntG Glagido rn t! trbt! dr !b¡¡o.
conducto d. lhuido o,25 | o.ez 1,26Pórdid¡.dc crrg¡ .C
I C*d"",. d. d.*.rC.o¿5 o,60 0,75 r¡Conducto dc ¡¡pir¡ción LO
0,5
zúo,¡r I o,3
3,0
Cooficbntc | ..0 ¿o r3 r.0 | o.8 I o.,
I L13 dimrn¡¡oner contignrdar cn lor grlfrcos ¡c r¡ficrcn r¡ d¡lmGtro r¡tcrior dal fubo.
o,l2 t,ó0t,o
Nota¡
131
ANEXO 13 Conducto de asplración(pérdida permitlda hasta
tubo delsc)
cobre
,
IÉ
¡loC!
.: 30teaDtÉzoco
s s 3 39Por?nc¡r lrigoriftca (l0OO lg/h)
oooooo-o
L32
ANEX0 L4 Pérdidas de carga de los codós expresadosen longitud equivalente de tubo (n)
DIAMgfRO¡XTERIOR
9000ti.dio
p.qu.ño¡o. '
r-f1TT)-l
id¡o. ¡rrodrFl ,
¡.-.:--¡ttrb
ll.cütcllfirt.
-4.'t
--ttE
i.dloprr¡lño'
¡lC. '
A\
U.cto .
l{inür.at ..
"^.,/D
i.d¡oDact¡arlolüF'.
/'-\FffiAaarú Coür.
17,22t,326.9
t/zVt7/g
0,120,480.ól
0t270,300.12
0,700,760,98
0.210,2ro.2t
0,330,¡00.¡9
0,70o,760,98
33,742,1
tv¡tvs| 5/r
0,79t,01.2
0,510,700.80
t,21,71.9
0.390,510.6¡
o,6a0,91t.0
1,21,7t.9
ó0,37388.9
2 r/a2 5/a3 r/a
1,5lrg2.3
1,01,2l.s
2,53,03.6
o.790,99t,2
t,¡l,ó2.0
2,53,03.ó
t0l,óI t¡,3l¿t.3
sryEI t/Ss t/a
?,73,04.0
l,g2,0?,5
1165,16.1
lr4t,ó2,O
2,22,63.3
4,65,16.1
ló9,32lg, I273
6 tla8 r/a
1,9'ó, I7.7
3,0¡,01,9
,,: 2,13ro4.0
,,: 7,610,¡l| 2.8
323,9355,ó
lrl10,¡tI t,ó
5,87,07,9
1r9s,1ó,1
r5.3I ó,8| 8,9
157,2508ó09,ó'
lz,E| 5,3t 8,3
E,E| 0,¡12,2
7,07,99, 1
7r,12a,728,8
133
ANExo 15 Pérdidas de carga en 1as válvulas expresadasen longitud équivalente de tubo ,(n)
orAMstFoEXTtAtOR to.Y aó..Y v^LVUI¡s or
COMPUERTA
aaaaa
ACENO coEnE
fsFtntcAS.. ANGUI¡RES..
17,221,326.9
t/2la7t¿
5,r3,1ó.ó
2,12,'3.3
t,¡2,r2.1
l,g2,12.7
0,18.0,21o.?73t,7
12,aa8.3
tvrtyrtv8
8,7I r,a12,6
116ó,17,3
3,ó1,6s.a
t,61,6s..
0,300,4ó0,5.
ó0,37388.9
2Vt2vs3vt
I ó,520,725,2
9,1| 0,7t3.t
7,38,7
t0,7
7,38,r
| 0.7
0.700,8s0,98
101,6I l¡,3t¡t ^t
3v8a tla5 r/a
30,53ó,8a2.6
15,217,72t,6
l715la.ó17.7
| 2,5l a,617,7
l'21,1t.t
| ó9,321 9,1273
6 r/at r!,
52, o67,185,1
26,C35, Iaa,2
2l ,a76.032.0
21 ,'2ó,032.0
2,r2,73.ó323,9
355,ó106,1
97,5| 09,9| 25,0
50,45ó,56a,o
'9rU17,a55,0
40,0.1,155,0
3,94,6s,l157.2
508ó09.ó
| ¡tu, II s8,5t8ó
73,184,097.5
ó1. I71,68r.0
ó1, I7t,a8t.0
5'76,67.5
134
¡¡c
r00
ANEXO 16 Conducto de lfquido tubo de cobre(pérdida permitida hasta 0.59C),
!.-9P3e33g6t83333-ñrta-o!
Porcnc¡¡ frigorilicr (IOOO fglh)
50
s9aGaEo?30
.atoo
:20oco¿
rO
+T
t-
E
+F\ o
\ \ \ \ \ \
\ \ I
\ \ \ \ \ \ \ \ \ \
\\ \
f
135
ANEXO 17 Selección tubo capilar
Capacidad rlelcompresor
Btu/hNlimero de
tubos capileresTamaño de los tuboa eapllares
Corto [,argo{5005000550060006500
IIIII
ai'x.a225'x .U220'x.U240'x.04935'x.049
80'x.(xg64. x.O4g52. x.M9?5'x.05465" x.054
7000 |sooo Ieooo I10,000 |11,000 |----------.__--*t2,0m Il3,00fj i
14,000 i15.000 I
16.000 |
IIIII
IIII1
zfl. <.Mg36' x.0ó428'x.054 j
35',x.059 |28',x.059 |
32' x .064 |44'x .O7O I
36. x .070 |
30' x.070 I
52. x.O5465'x.05948, x.05964'x.06450'x.oaf68'x.07056'x.07070'x.ul'56'x.07648'x .0i75
17,00018,000r9,00020,000
-tItL
38'x .075 | 65" x .O8035" x .075 | 55, x.0802Á'x .075 i 48'x.09040' x .080 58' x.085
136
S$TILADOR DTDACTTCo DE FALLAS DE UN EQUTPO DE
AIRE ACONDICIONADO
Tol'fo rr
AMREUO OTERO LOPFZ
JAIME REYES GALVES
J Trabajo de grado presentado como re
-)= quisito parcial para optar al título,r ) de fngeniero Mecánico.()tJl(r( Director: IIIDOLFO SATIZABAL G.
tLrvt- I.M.
DIVISIO¡I DE INGENIERIA
PROGRA}IA DE INGBNIERIA MECANICA
Cali,1.987
i
Universidud u,, ¡.Gtrio do 0aidcnta
Ser'¡én Sibir¡¡tsrO
84 z r yI
trsH
'muüfffiüffiuumcoRpoRAcroN m;r\TRSTT-{P.rA AUToNoMA DE OCCrD+FIIE - -!!rrf
CORR)RACION UNIVERSITARIA AUTONOI.{A DE OCCIDF,I{TE
DIVISION DE INGENIERIAS
INGENIERIA MECANCIA '
MANUAL DE PRACTICAS
LABORATORIO DEL SIMT'IáDOR DIDACTICO DE FAI¿IIS
DE UN EQUTPo DE ArRE ACoNDTCT0NADo
ITBORAIORIO No. I
EIPERIllElflO lfo. I
OBIEIIVO: Que el estudiante pueda detectar las diferent,es falLasque se pueden producir en un equipo de aire acondicionado
y el control de las mismas.
IIERM!{IBNTAS:
Pínza voltiamperimétrica
PR(f,EDI}TIE{IU:
Estando el equipo en funcionamiento baje cada uno de los interruPto
res rle fallas (uno ¡ror uno) para cada falla.
Cada que se produzca una falla en el equÍpo que involucre el compresor
debe esperarsc a que igualen las presÍones enEre el larlo de alta y baja¡
1.- Falla 1-2 a) Qué sucerlió?
b) Cómo se localiza la falla?
2.- Falla 3-4 a.) Qué sucedió ?
b. ) Cómo ee localiza la falla?
3.- Fal1_a 5-6 a.) Qué está sucediendo en el manómetro Ib. ) Porqué se dÍspara el equipo?
4.- Falla 7-8 a.) Porqué se apaga el compresor?
b. ) Localice la falla.
5.- Falla 9 a.) Qué sucede en el nanómetro # I y eneI ternómetro # 1.
b. ) Porque se dispara el comPresor?
c. ) Localice l-a falla.
6.- Falla 10 a.) Qué sucedió ?
b. ) Localice la falla
7 .- Falla 11 a. ) Observe las presiones y temperaturas
en el punto I y diga que sucede.
b.) Localice la falla.
8.- Fa1la t2-L3 a.) Qué sucedió y porqué?
9._ Falla L4-L6 a.) Observe las presiones y temPcnrturas
3y4ydigaqúesucede?b. ) Porqué no es convenientc que esto suceda?
c. ) Localice la falla.
10.- Falla 15 a. ) /Qué sucedió y porqué?
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTT
DIVISION DE II'IGENIERIA
INGENIERIA }{ECANICA
MANUAL DE PRACTICAS
LABORAIORIO DEL SI}ÍITLADOR DIDACTICO DE FALLAS
DE UN EQUIPo DE AIRE ACoNDICIoNADO
LáBORAIORIO No. 2
Parte A
OBIETIV0: Determinar eI efecto refrigerante total del ciclo sobre
calentado.
IITIRODUGTOII TDORTCA:
La cantidarl de calor absorbida por el refrÍgerante en eI evaporador se
denomina efecto refrigerante.
PRMEDIFEIil{ITO:
Con les temperaturas a la saLidad del evaporador y a la entrada, 'con
estos dos datos buscar en la tabla de freon 22 Las entalpías correspon
dientes.
Por diferencia obtener el efecEo refrigerante:
4
E.R.N= h4t - h3
En el gráfico presión entalpía, deterninar los puntos, entrada al eva
porador y salida y encontrar sus respectivas entalpíqp.
Por diferencia de las dos obtener el efecto refrigerante para el ciclosobrecalentado
Efecto refrigerante = h4 - h3Total
PARTE B
Determinar el calor de comprensión para el ciclo sobrecalentado y eltrabajo de compresión.
I}ITRODUCCION TEORICA
En la práctica rara vez el vapor de succión llega a la entrada de suc
cÍón del compresor cono vapor saturado a la temperat,ura y presión de
vaporización, ya que el vapor saturado frío acaba de salir del evapora
dor, continuará absorbiendo el calor del medio ambiente y se sobrecalentará antes de Llegar al compresor.
Pn(rcEDf.ftE!¡'t{)
Tome las temperaturas de salida y entrada al connpresor y en el diagrama
preeión ental-pía halle las entalpías.
Por diferencia se obtiene el calor de compresión.
5
PARTE C
OBJEÍMS: Deterninar los calores disipados en el condensador para
los ciclos saturados y sobrecalentados.
IIITRODUCCION IBRICA:
Para iguales temperaturas y presiones de condensación la tenperaturadel vapor de descarga que abandona La cabeza del compresor, es nayorpara el ciclo sobrecallntádo que para eI saturado. Para el sobrecalentado debe disiparse una tnayor cantidad de calor por kilograrno.
El calor adicional que debe disiparse por kilogramo en el condensador
es todo calor sensible en el ciclo sobrecalentado, el latente es elnsimo para ambas.
Nótese que la presión del vapor de succión pernanece constante duranteel sobrecalentamiento, 1o cual hace que el volúmen del vapor aumente
con la temperatura' luego el conpresor debe comprimir un volúmen mayor
de vapor si está sobrecalenta<lo que si está sobresaturado y por 1o tanto debe ser mayor al igual que en el condensador.
PROGEX¡I}üEI{TO:
Tónese las tenperaturas de salida y entrada del condensador y el compre
sor respectivamente.
En el diagrama presión ental¡ría, localice las dos intersecciones de lascurvas respectivas de temperaturas con la línea de presión condensaci6ny hallamos la respect,iva entalpía.
Por diferencia encontramos el valor del ciclo sobrecalentado.
PARTE D
OB.JETMS: Determinar el caudal y Ia respecEiva potencia del conpre
sor partiendo del ciclo eobrecalentado de conpresión
II]IRODIIOGIOI TEORICA :
El volúnen se nide a la entrada del compresor. El caudal en volúmen
por tonelada da una idea aproximada del tamaño del compresor. Cuanto
mayor sea, mayor tiene que ser el desplazamienEo del conpresor en ne
tros cúbicos por minuto.
PTOGEIIDÍIEMIO:
El caudal de refrigeración se puede calcular dividientto la capacidad de
refrigeración en calorías por minuto por el efecto refri¿erante.
La potencia necesaria en el compresor en caballos de vapor, es el trabajo de compresión(h4 - h1), multiplicado por el caudal de refrigerantey convertido en llP.
7
CORPORACION UNIVERSITARIA AIJTONOI-IA DE OCCIDENTE
DIVISIOI¡ DE INGENIERIA
I NGEI{IERIA I.IECANICA
MANUAL DE PRACTICAS
LABORATORIO DEL SIMTII.ADOR DIDACTICO DE FALIAS
DE UN EQUTPO DE AIRE ACONDICIoNADO
I"IBORAIORfO No. 3
EIPERIHAüII) NU. I
OBJETIVO: Conocer las presiones y temperaturas del gas durante el ciclo de refrigeración.
PR(EEDDEEIÍTOS:
Reconozca el equipo de aire acondicionado y sus componentes y arranquelode la siguiente nanera:
1. Suba los breakers
2. i'lire eL voltímetro y asegúrese de que haya entrada de corrienEe3. suba todos los interruptores de falla a exce¡lción del # 3
4. Gire el interruptor dc perilla (roja), se debe encencler los dos ven
tiL¿rdores y se deben prender sus respect,ivos pilotos, al igual que
el piloLo que indica todo el sistema.5. Suba el interruptor # 3 y el compresor se clehe encender con su res
pectivo piloto.6. lincj.enda la ventilación del conr¡lresor (interrupt,or al lado del venti
larlor).
7. 0bserve todas las presiones y t,emperaturas y anótel-as.
bsllntas.:
a.) Describa el ciclo completo con sus respectivos estarlos del gas refrigerante en todo el equipo.
b.) Qué funci6n desempeña e1 condensador?
c.) Qué función desempeña el evaporador?
d.) Describa el cont,rol de alta presión (dual) e identifique en el equi.po el lado de alta y el larlo de baja.
e.) Qué observa en los cuatro visores ?
f.) Porqué se suceden Ios diferentes canbios de presión y temperaEura
en cada uno de los puntos del ciclo?
E¡mIilE¡IIO No. 2
OBIETMS: Conocer el funcionamiento de la válvula de expansión y el tubo capilar.
PROGEDNÍIEMO:
Con el equipo en marcha abra la válvula de paso de refrigerante al ca
pilar y cierre la válvula de paso de la válvula de expansión (simultánea
mente), aobserve el flujo del refirgerante en el visor rle entrarla y de
salida del evaporador al igual que las presiones y temperaturas después
de cinco minutos de funcionamiento abra las dos válvulas de la válvula de
expansión.
Preguntas:
a.) Para qué sirve la válvula rle expansión y el tubo capílarb.) Cuál es más eficicnte?
9
floluclonee laboratorlo ilo, I
Erperinento No. I
Fallas l-2
a.) Se apaga todo eI sistema
b.) Se colocan las puntas de la pinza volti-amperimétrica en los fusib1es, nos debe marcar cero o bajo voltaje, ya que no está pasanrlo
corrient,e por estos, se va una fase de fuerza de entrada de energía
al sistema.
Fallas 3-4
a.) Se dispara el compresor, se va una fase de alinentación al compresor,
se desenergíza el conEactor C2.
b.) Se colocan las punt,as de la pj.nza en la entrada y Ia salida del con
tactor, se observa que no da continuidad de corriente.
Fallas 5-6
a.) A1 apagarse el motor ventilador deL condensador, ocasionando de esta
manera que en el manómetro localizado a la salÍda clel compresor se
aumenta la presión. De no solucionarse el problema rápidamente se
dispara por alta (presostaEo)
b.) Se clispara el contactor C3, colocando las puntas de lg¡linza a l-a en
trada y observamos que no marca voltaje (marca algo rle voltaje por
la continuidad).
FaLlas 7-8
a.) Se va eI contactaC2, ya que se desenergíza la bobina de este porque
se aisló la fase rle entrada de energía al presostato.
t0
b.) conprobando si ra bobina del contactor c2 tiene energla
Falla 9
a.) A1 apagarse el notor ventilador del condensador ge acaba la condensación 1o que ocasiona que se aunenten las presiones y temperaturasdel punto 1.
b.) Se apaga el compresor'ya que se suben las presiones 1o que da lugara que el presostato se dispare. por el lado de alta.Después de que se igualen las presiones resetee el presostato y
este debe arrancar de nuevo.:
c.) La bobcina del contactor C3 no marca continuÍdad.
Falla 10
a.) Se apaga e1 compresor porque se aisló una fase de entrada al contactor C3.
b.) En la alinentación del contactor c2 y La entrada está aislado.
Falla 11
a.) Se'apaga el notor ventilador del condensador 1o que ocasiona que seaumente la presión y la temperatura de entrada al condensador.
b.) Se desenergíza la bohina del contactor C3r se prueba continuiclada la entrada y la salid¡r rle la bobina de ésta.
FÁllas 12-13
a.) Se apaga torlo el. sistcna, ya que se int,errurnpe la salida de energíaen cl transforrnador dc 220/24 voltios, puesto que el termostato prende y apaga todo el si.stena, se comprueba colocando las puntas de lapínza a 1a salida del. transfornnrlor y observamos que no marca los24 voltios.
ll
Fallas 14-16
a.) Se apaga el notor ventilador del evaporador ocasionando de esta
r¡ranera que la presión y Ia temperatura comiencen a bajar y de
esta manera se dispara el presostato por el lado rle baja. loscodos de retorno del evaporador se comienzan a cóngelar y el ser
pentin a salirle escarcha, ya que no se le está robando el fríoal refrigerante pulverizado que está pasando por el evaporador.
b.) Esto no es conveniente q.ue suceddt !4 que le puede entrar líuidoal compresor y dañarlo.
c.) El relay que está encima del transformador está aislado.
Falla 15
a.) Se apaga todo el equipo porque se desenergí-za el terr,pstator oca
sionando de esta manera que se aislen Los contactores Ct - CZ -Ca y se disparen, ya que están en serie.
l2
Eolucloses-I¿borstorlo-Uo.-2
YTLYIIIA DE E¡PAilSTOET
1.) Pl : 18.3 kglcnzTl : 95oC
2.) PZ . 17.9 kg/cn2
T2 z 38oC
3 . ) P3 3 3.L7 kgl cnz
T3 : 6oC
4.) P4 ¡ 2.8 kg/cmz
T4 : 18oC
Solución:
a.) Efecto refrigerante neto
E.R.N. =h4r-h3h2 = 57.5 Kcal/kg
E.R.N. = 57.5 - 24 - 33.5 Kcalkg.
Efecto refrigerante totslE.R.T=h4-h3h4 = 66 Kcal/kg
E.P..T. = (66 - 24) Kcal/kgE.R.T. = 42 Kcal/kg
b.) Calor de compresión
Q2=h1-hO
l3
hl = 74 Kcal/kg
92 = (74 - 66) Kcal/kg
q2 = 8 Kcal/kg
Trabajo de connpresión
w2 = qz x 427 **t
w2=8x427*ñ*
t¡l} = 34L6 kefmKG.
c.) Calor total disipado en el condensador
93=hl-hzq3 = (74 - 24) Kcat/kg
e3 = 50 Kcal/kg.
d.) Potencia del compresor
Caudal = 1.25 ton. (50.4 Callmin.ton.
h¿-hg
Cau<lal = 1-25 ton (50.4 caL/rnin.ton42
Caudal = 1.5 kg/nrin.
Potencia del cornpresor
Potencia = (1.5 kglmin) (h1 - h4)
t4
potencia = (1.5 kg/nin) (74-66)
= (1.5 kg/min) (8)
= 12 'cal/nin
Potencia = L2 caLlmín 4?7n-ks.lcaL
76(m-kg/see )/hp(60 seg/min )
= Potencia = 1.12 IIP
É'' Coeficiente de rendimiento Cop.
Cop=h¿-htHt-h4
Cop=66-24 = 42 = 5.2574-66 8
NMO C¡PIIáR
1.) Pl : 18.3 kglcnz
T1 : 95oC
2.) PZ' I L7.9
T2 : 38oC
3.) P3 = 2.8
T3=6
4.) P4 = 2.25
T4=18
Solución:
l5
a.) efecto refrigerante neto
ERN = h4t-h3
h4r = Jg
h2 - h3 = 25 Kca1-lkg
ERN = (58 - 25) = 33 Kcal/kÍl
Efecto refrigerante total
ERT=h¿-hg
h4 = 64 Kcal/kg
ERT = (64 - 25) KcaL/kA
ERT = 39 Kcal/kg
b.) Calor de compresión
92=hl-h4
hl = 72 Kcal/kg
e2 + (72-64)
92 = 8 Kcal/kg
Trabajo de compresión
WZ = g2 x 427 knfrnKcal
I{2=9x427llgfmKcal
hto - 341-6 Kzfrnkg.
ló
c. Calor total disipado en el condensador
93=hl-h2
93 = (72 - 25) Kcal/kg
Q3 = 47 Kcal/kg
d. ) Caudal
Caudal = 1.25 ton.(50.4 cal/min. tonh4_h3
caudal = 1.25 ton (50.4 cal/min.ton)39
Caudal = 1.6 kglnin
Potencia del compresor
porencia = (1.6 kglmin)(hf _ h¿)
P = (1.6 kglmin) (72-64)
P = 12.8 cal/min
P = 12.8 cal/min 427 n-ku/ca]-76(n-,!<g/ seg ) /ilp( 60seg/nin )
P = 1.19 H.P.
e.) Coeficiente rle rendimiento Cop.
Cop=94_+_ = rc4_25r = 39hr-h¿ @ 8
CoP = 4.9
t7
32oHU'2A¡xfi¡frlasF¡
iF¡
ÉÉ3c)t{()
,, ÉE.€i+EA€-€€.¡ ¡*-$otE-.g:.s3
_f.s9E"9r€t !q!:
E ÉF
iEi
E¡€"E E--'
E !,.i-h I*€¿sF¿-:E*g
zl¡¡ r,ltr
TIa:
L!8Eelt.r.iEs;
ESs=€Eits;IFt!,5ü
¡
zov)zA{xtr¡f¡¡aF¡
-t
F¡
t¡¡A
q6HC'
E E-i-= É""-á -t€¿HFú-:E+E
2.u¡.3,Tll
T?
3
0s
iE!iS.t'Esi
¡"s!=;;.;Etts;$E
sti
t Rrti: o 'r t3
e=*€* l-i. ir 3¡q! se 3:
--P if ¡c, -= !ú EÍ.,_ÍrñgEg.llt v'€ 1É¡95 1- =6..-G-=--
-- >- z-r i3i'E.,
g¡¡y'e¡r ¡ v¡nrosev Nots3u¿
'!raE5E.EE!d:€E¡€-€ñlN.Q.
sqE ..t¡.&i
-iEI É--9=*r .E6ú:-a.=6E -:i==<lE+
IetE !-:E s-"3--tg ¿EFos:E*E
zl¡¡ r
'l¡tTI
a:
ÉfAc)oFq
F{3
JtrtÉe
'c)H()
(,py'cn I Ylnlosgv t¡ol=lud
v3
Io€gtI
lr
A.a i)
Q-
:E€EÉ*'E fc-E :.sg ¿salt É-:ErE
=u¡.9,3¡r
TIa:
&,F¡HP{
ctoÍr¡pF3
>¡tr¡AH
3c,l{q)
r'i!RS
s:t-Eui
FS;E.;ttti:i€SE
e
- i'3'. - n¡ i3/-¡ -- =?l! cq a-;.4 a< o-r -á o._.- =
l¿.--:¡ !ü E:Éi;¡iÉñ=
- o .lll p! -á
f,l : ; ;9E--F=
-- rJl¡- ts!! oJEI AT
' i31-l>-
ET
$¡y'axl Yurosgv xo¡s3ud
a3 g
Soluclo¡ee laboratorlo lfo, 3
E¡perinento l{0. I
l.) Ihl compresor sale gas recalentado allega al condensador donde por mediotraldo el calor hasta convertirlo en
alta presidn y tenperaturade un ventilador le es ex1íquido.
Del condensador sale líquido a alta presión y a menos tenferaturapostefiornente llega al filtro secador donde se le extrae la hunedad y suciedad que este lleva para luego rlegar a la válvula de expansión o ar tubo capilar donde el llquirto es extrangurado y convertirlo en líquido a baja presión y alta tenperatura, comienza la ebullición para luego llegar ar evaporador donde le quita calor almedio ambiente por medio de un ventilador, cuando sare del evaporadorestá convertido nuevanente en gas hasta rlegar ar compresor y comenzar nuevamente el ciclo de refrigeración.
2.) condensador le extrae calor al gas refrigerante para convertirrolíquido a alta presión y temperatura.
3') El evaporador es por rlonde e1 líquido refrigerante le extrae caroral medio ambiente para convertirl0 luego en gas refrigerante.
4') Es un dispositivo de controL que tiene dos entradas una para la línea de alta y otra para ra r.ínea de baja, en su interior tiene dosfuelles los cuales se nueven cle acoerdo a los cambios de presiónlos cuales detectan las presiones de alta y baja para cuando se suban o se bajen según el caso apaguen el compresor. para encenderlode nuevo es necesario resetearlo.
5.) Se observa:
E1
en
r8
a.) Visor de entrada al condensador, no se observa nada debido a que
está pasando gas recalentado.
b.) Visor de salida del condensador, se observa líquido refiigerantedebido al cambio de estado de gas a líquido.
t
c.) Visor de entrada al evaporador, se observa líquido refrigerante en
ebullición debido a la caida de presión y tenperatura, ocasionadopor el extrangulaniento de la válvula de expansión o del tuvo capilar.
d.) Visor de salida deI evaporador, se observa que retorna gas al con
presor debido al car¡bio de estado que se suce<lió.
6.) Se sucede:
a.) En el condensador a la sal-ida se sucede por Ia fricción y el recorrido (presión). La temperatura porque el venEil-ador le roba calor algas.
b.) En eI evaporador a l-a entrada se debe por el extrangulaniento que
se sucedió en 1a válvula de expansión o tubo capilar al igual que latemperatura.
Droeri¡nento il6. 2
a.) [a válvula de expansión y el tubo capilar son dispositivos de con
trol que tienen por objeto regular el flujo de refrigerante que pasa
al evaporarlor, el cual prorluce la diferencia de presión apropiadaentre los lados de alta y baja del sistema.
Además de ser uno de los puntos divisorios entre los lados de altay baja su orificio permite que e1 refrigcrantc se expanda al pasar
a través rle la rcsEricción con la cual desciende la presión dcl re
9
frigerante este entra en ebuLLición y comienza el ciclo de refrigeración.
b.) Comparando las presiones de funcionamiento cuando el equipo traba
ja con válvuLa de expansión o tubo capilar observanos,que 1as presiones
con la válvula son mayores, por 1o tanto La válvula es nás eficiente.
20
eov,lr,É,A-o(,
tro<-foJ5dF<(,
€ot'tc
o3to¡¡J¡¡cr
J
Elr¡-l¡,(,
-
GI
C¡
2l