aire acondicionado y refrigeracion(curso)
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AIRE ACONDICIONADO Y
REFRIGERACIONEn 1842, Lord Kelvin inventó el principio del aire acondicionado.Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, el
científico creó un circuito frigorífico hermético basado en laabsorción del calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se
basó en 3 principios: El calor se transmite de la temperatura másalta a la más baja, como cuando enfriamos un café introduciendo
una cuchara de metal a la taza y ésta absorbe el calor.El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Por ejemplo,
si humedecemos la mano en alcohol, sentimos frío en elmomento en que éste se evapora, puesto que absorbe el calor de
nuestra mano.
La presión y la temperatura están directamente relacionadas. Enun recipiente cerrado, como una olla, necesitamos proporcionarmenor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que
en uno abierto
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HISTORIA DEL A/A
• En 1902, el estadounidense Willis Haviland
Carrier sentó las bases de la refrigeración
moderna y, al encontrarse con los problemas
de la excesiva humidificación del aire enfriado,las del aire acondicionado, desarrollando el
concepto de climatización de verano.
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HISTORIA DEL A/A
• En 1911, Carrier reveló su Fórmula Racional
Psicométrica Básica a la Sociedad Americana
de Ingenieros Mecánicos. La fórmula sigue
siendo hoy en día la base de todos los cálculosfundamentales para la industria del aire
acondicionado.
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SISTEMA DE REFRIGERACION
• Los denominados sistemas frigoríficos o sistemasde refrigeración corresponden a arreglosmecánicos que utilizan propiedadestermodinámicas de la materia para trasladar
energía térmica en forma de calor entre dos -omás- focos, conforme se requiera. Estándiseñados primordialmente para disminuir latemperatura del producto almacenado encámaras frigoríficas o cámaras de refrigeración lascuales pueden contener una variedad dealimentos o compuestos químicos, conformeespecificaciones.
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SISTEMA DE REFRIGERACION
• En el estudio acabado y diseño de estos
sistemas frigoríficos se aplican diversas
ciencias, tales como la química, en las
propiedades y composición de losrefrigerantes; la termodinámica, en el estudio
de las propiedades de la materia y su energía
interna; la transferencia de calor, en el estudio
de intercambiadores de calor
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SISTEMA DE REFRIGERACION
• La electricidad, desde los tradicionales
conocimientos en corrientes trifásicas para la
alimentación de los equipos, hasta
conocimientos relativamente avanzados enautomatización y PLC, para el control
automático que estos requieren cuando están
operando en planta frigorífica.
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CONCEPTOS BASICOS DE
REFRIGERACION
• Al estudiar y comprender los principios
básicos de refrigeración, usted será capaz de
comprender cualquier tipo de sistema de
refrigeración que podría encontrarse. Paracualquier sistema mecánico de refrigeración,
los principios y componentes esenciales son
los mismos no importa cuán grande o
pequeña, o la forma en que han sidoensamblados juntos.
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CONCEPTOS BASICOS DE
REFRIGERACION
• Aunque es más fácil pensar en refrigeración
como el proceso de enfriar las cosas, en
realidad es el proceso de transferencia de
calor de un lugar a otro. O de quitar energía,ya que en física, Energía = trabajo.
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CALOR
• El calor es una forma de energía que puede
existir por sí mismo y puede ser movido de un
lugar a otro. El calor no se puede medir por
peso o volumen. El calor también puedeprovenir de otras formas de energía. Por
ejemplo, los motores que utilizan la
electricidad generan calor.
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CALOR
• El calor se transmite desde un cuerpo que está
a mayor temperatura a otro que está a menor
temperatura.
• El calor existe a cualquier temperatura porencima del cero absoluto.
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CALOR
• Cero absoluto: Es el término usado
científicamente para describir la temperatura
más baja que teóricamente puede ser lograda
y a la cual no existe calor.• El cero absoluto se da a -273 grado Celcius ó -
460 grados Fahrenheit.
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TEMPERATURA
• TEMPERATURA: Término o patrón empleado paradiferenciar los niveles de energía calorífica de uncuerpo.
• Para medir la temperatura existen las escalas
Celsius, Fahrenheit, Rankine y Kelvin.• Las escalas Celsius y Fahrenheit tienen dos
puntos de referencias que son: el punto decongelación y de ebullición del agua al nivel delmar.
• Al nivel del mar el agua se congela a 0◦C 0 a 32 ◦f y hierve a 100 C 0 a 212 F.
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TEMPERATURA
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TEMPERATURA
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ESCALA DE TEMPERATURA
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FRIO
• FRIO: Es un término relativo que describe el
nivel de energía o de temperatura de un
objeto o área comparada con otro conocido (
frio no es la ausencia de calor).
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ESCALA DE TEMPERATURA
• R= ºF+460
• K= ºC+273
Ejemplo. Medir la temperatura de congelación
del agua en R
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MEDIDA DEL CALOR
• Para medir el calor se utiliza el BTU (unidadtérmica Británica) en el sistema ingles.
• Un BTU es la cantidad de calor necesaria paraelevar 1 ºF en la temperatura de una libra de
agua.
• En el sistema internacional se usa la caloría o lakilocaloría como unidad de calor.
• Un kilocaloría es la cantidad de calor que se
necesita para elevar 1 ºC a la temperatura de unkilogramo de agua
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CALOR ESPECIFICO
• Es la cantidad de calor que hay que agregarle
a 1 unidad de masa de una sustancia para
aumentarle un grado de temperatura.
• Esta expresado en : ud de calor/ud de masa xud de temp.
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TIPOS DE CALOR ESPECIFICO
• Hay dos tipos de calor específico, estos son:
• Calor específico a presión constante Cp
• Calor especifico a volumen constante Cv
• Cp= Cv+R
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CALOR ESPECIFICO DE ALGUNAS
SUSTANCIAS
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NOTAS SOBRE CALOR ESPECIFICO
• El calor específico de las sustancia varía con el
cambio de estado de la misma.
• En un circuito de refrigeración, es de especial
interés, la sustancia en su estado líquido ogaseoso y su capacidad de absorber o ceder calor.
• De igual modo , son importantes los cambios de
valores del calor específico para el estudio de la
distribución de aire para enfriamiento ocalefacción de determinadas zonas.
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CALCULO DE CALOR TOTAL
• En el manejo de diferentes sustancias en unproceso de transmisión de calor, para calcularel calor total transmitido en el proceso, sedebe tomar en cuenta: Cp, ΔT, la masa o pesoy el cambio de estado de cada una de lasustancia que intervienen.
• Q=m * Cp * ΔT
• Esto representa el calor agregado o extraido auna sustancia
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CAMBIO DE ESTADO EN LOS
MATERIALES
• Fusión
• Solidificación
• Evaporación
• Ebullición
• Condensación
• Sublimación
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CAMBIO DE ESTADO
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CALOR SENSIBLE•
Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo yhace que aumente su temperatura sin afectarsu estructura molecular y por lo tanto suestado.
•
Para aumentar la temperatura de un cuerpohace falta aplicarle una cierta cantidad decalor (energía). La cantidad de calor aplicadaen relación con la diferencia de temperaturaque se logre depende del calor específico delcuerpo, que es distinto para cada sustancia.
• Q=m * Cp * ΔT, Esto es calor sesible
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CALCULO DE CALOR SENSIBLE
• Qs = ΔH = mC p(t 2 − t 1) Si el proceso es a
presion constante.
• Qs = ΔU = mC v (t 2 − t 1) Si el proceso es a
volumen constante
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CALOR LATENTE
• El calor de cambio de estado es la energía
requerida por una sustancia para cambiar de
fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de
líquido a gaseoso (calor de vaporización)
• Se debe tener en cuenta que esta energía en
forma de calor se invierte para el cambio de fase
y no para un aumento de la temperatura; por
tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquidoa sólido se libera la misma cantidad de energía.
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NOTAS SOBRE CALOR LATENTE
• se refiere al calor "escondido", es decir que se
suministra pero no "se nota" el efecto de
aumento de temperatura, ya que por lo
general la sustancia a la que se le aplicaaumentará su temperatura en apenas un
grado centígrado, como un cambio de fase de
hielo a agua líquida y de ésta a vapor
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TIPOS DE CALOR LATENTE
• Hay tres tipos de calor latente, estos son:
• Calor latente de fusión, también se le llama :
• a)Calor latente de licuefacción
• b)Calor latente de congelación
• Calor latente de evaporación, también se le llama:
• a)Calor latente de ebullición
• b)Calor latente de condensación
• Calor latente de sublimación. Este es igual a la suma
del calor latente de fusión y el calor latente deevaporación.
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CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE
PARA EL AGUA
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CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE
PARA EL AGUA
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LEYES DE LOS GASES
• PV=MRT
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PUNTO DE EBULLICION
• Este es el concepto más importante que se
debe comprender al manejar los fenómenos
en un sistema de refrigeración, porque la
disminución del punto de ebullición delliquido refrigerante hace que este absorba
calor y se vaporice o hierva, del modo
contrario, si se eleva el punto de ebullición, el
vapor cede calor y se condensa.
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PUNTO DE EBULLICION
• El establecer un ¨punto de ebullición¨ en una
sustancia depende de una presión
determinada en la tabla siguiente podemos
observar la variación del punto de ebullicióndel agua según varía la presión con la altura.
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PUNTO DE EBULLICION Y PRESION
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PUNTO EBULLICION AGUA A
DIFERENTE PRESION
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• En la práctica no es posible bajar el punto de
ebulliciones de un líquido por debajo de la
temperatura sensible, sin que se presente la
evaporación.• Para que una sustancia permanezca como
líquido, el punto de ebullición debe estar por
debajo de la temperatura sensible.
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TEMPERATURA DE CONDENSACION
• En el caso de tener una sustancia en estado
de vapor, la temperatura sensible debe ser
mayor que la temperatura de condensación.
• Si extraemos calor al vapor, hasta lograr que latemperatura descienda por debajo de la
temperatura de condensación, el vapor se
licuará.
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TEMPERATURA DE SATURACION
• Es la temperatura a la cual el líquido y el
vapor pueden existir simultáneamente a una
presión determinada.
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TONELADA DE REFRIGERACION
• La tonelada de refrigeración (TRF) es la
unidad nominal empleada en algunos países,
especialmente de Norteamérica, para referirse
a la capacidad de extracción de carga térmica(enfriamiento) de los equipos frigoríficos y de
aire acondicionado.
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TONELADA DE REFRIGERACION
• Puede definirse como la cantidad de calor
latente absorbida por la fusión de una
tonelada corta de hielo sólido puro en 24
horas; en los equipos, esto equivaldría a unapotencia capaz de extraer 12.000 BTUs por
hora, lo que en el Sistema Internacional de
Unidades (SI) equivale a 3.517 W (3,517 kW).
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CALCULO DE UNA TRF
• Si partimos de que para convertir una libra de
hielo en una libra de agua líquida se ocupan
144 BTU's, y de que una tonelada corta
equivale a 2.000 libras, al multiplicar144*2.000, tenemos que durante el proceso
se absorberán 288.000 BTUs del ambiente
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CALCULO DE UNA TRF
• A efecto de convertir este valor en una
medida nominal, se consideró un período de
24 horas, por lo que al dividir los 288.000
BTUs por las 24 horas, el resultado es:288.000/24 = 12.000 BTU/h.
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SISTEMA DE REFRIGERACION
• Los Sistemas de refrigeración más utilizados
son:
• El sistema de refrigeración por combustión o
sistema de absorción• Sistema de refrigeración mecánica o sistema
de compresión.
•
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SISTEMA DE ABSORCION
• El sistema de absorción difiere del sistema de
compresión en que utiliza energía térmica en
lugar de energía mecánica para conseguir las
condiciones necesarias para completar unciclo de refrigeración.
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SISTEMA DE COMPRESION
• Estos sistemas utilizan energía mecánica para
conseguir las condiciones necesarias para
completar un ciclo de refrigeración
•La refrigeración mecánica hace posible elcontrol de la presión y de la temperatura del
refrigerante en ebullición y también del uso
repetido del mismo refrigerante con poca o
ninguna pérdida de este
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SISTEMA DE COMPRESION
• El proceso de refrigeración por compresión se lograevaporando un gas refrigerante en estado líquido através de un dispositivo de expansión dentro de unintercambiador de calor, denominado evaporador.[1]
•
Para evaporarse este requiere absorber calor latente devaporización. Al evaporarse el líquido refrigerantecambia su estado a vapor. Durante el cambio de estadoel refrigerante en estado de vapor absorbe energíatérmica del medio en contacto con el evaporador, bien
sea este medio gaseoso o líquido.
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SISTEMA DE COMPRESION
• A esta cantidad de calor contenido en el
ambiente se le denomina carga térmica. Luego
de este intercambio energético, un compresor
mecánico se encarga de aumentar la presióndel vapor para poder condensarlo dentro de
otro intercambiador de calor conocido como
condensador.
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SISTEMA DE COMPRESION
• En este intercambiador se liberan del sistemafrigorífico tanto el calor latente como el sensible,ambos componentes de la carga térmica.
• Ya que este aumento de presión además produce
un aumento en su temperatura, para lograr elcambio de estado del fluido refrigerante -yproducir el subenfriamiento del mismo- esnecesario enfriarlo al interior del condensador;esto suele hacerse por medio de aire y/o aguaconforme el tipo de condensador, definidomuchas veces en función del refrigerante.
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SISTEMA DE COMPRESION
• De esta manera, el refrigerante ya en estado
líquido, puede evaporarse nuevamente a
través de la válvula de expansión y repetir el
ciclo de refrigeración por compresión.•
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REFRIGERANTE
• Los refrigerantes son compuestos químicosusados para absorber calor por evaporación oebullición del estado liquido al estado de vapor yexpulsan calor en el caso inverso.
• Un refrigerante es un producto químico líquido ogaseoso, fácilmente licuable, que se utiliza comode medio transmisor de calor entre otros dos enuna máquina térmica. Los principales usos son los
refrigeradores y los acondicionadores de aire.•
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CICLO DE REFRIGERACION MECANICO
• Esta es la serie de procesos en una secuencia
definida por la cual pasa un refrigerante que
circula a través del sistema.
•El ciclo se inicia en algún estado o condición,pasa a través de una serie de proceso y
regresa a su condición inicial.
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CICLO DE REFRIGERACION MECANICO
• El ciclo de refrigeración simple, vapor-
compresor consta de cuatro procesos
fundamentales.
•Compresión.
• Condensación
• Expansión
•
Vaporizacion
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CICLO MECANICO DE REFRIGERACION
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CICLO MECANICO DE REFRIGERACION
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CICLO IDEAL DE REFRIGERACION POR
COMPRESION DE VAPOR
• Este es un ciclo de refrigeración saturado
simple, en el que se supone, que el vapor
refrigerante que sale del evaporador y entra al
compresor es vapor saturado a latemperatura, y presión de saturación, y el
liquido refrigerante que sale del condensador
y llega al control del refrigerante es un liquido
saturado a la temperatura y presión desaturación
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CICLO IDEAL DE REFRIGERACION POR
COMPRESION DE VAPOR
• Se hace este análisis porque en este ciclo, los
procesos fundamentales son la base para
entender e identificar el ciclo de refrigeración real
de compresión de vapor.
•
• Este análisis lo podemos entender mejor viendo
las diferentes gráficas de presión entalpía para el
freón 12 usando la temperatura vaporizantes de50 ºF y condensante de 120 ºF
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DIAGRAMA DE MOLLIER
• La grafica de Mollier(grafica de presión-
entalpia) proporciona a los técnicos de
servicio considerables ayuda para saber el
comportamiento del refrigerante y paracalcular las capacidades de los sistemas de
refrigeración.
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GRAFICO DEL CICLO DE
REFRIGERACION
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TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL
CICLO
• Si un trabajo especifico va a ser hecho en un
sistema o ciclo de refrigeración, cada libra de
refrigerante circulando en el sistema debe
hacer su parte de trabajo.• Este debe absorber una cantidad de calor en
el evaporador y debe disipar este calor, más
el que se le suma en el compresor , fuera del
condensador.
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TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL
CICLO
• El vapor que se sale del evaporador también
tendrá una cantidad dada de contenido de
calor (entalpia) según su temperatura.
•
La diferencia entre esas dos cantidades decontenido de calor es el trabajo que está
siendo hecho por cada libra de refrigerante a
medida que pasa por el evaporador y recoge
calor.
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EFECTO REFRIGERANTE
• La cantidad de calor absorbido por cada libra
de refrigerante es conocida como Efecto
refrigerante del sistema.
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COMPONENTES PRINCIPALES DE UN
SISTEMA DE REFRIGERACION• Los componentes normalmente encontrados en un sistema de refrigeración son:
• Condensador.
• Compresor
• Evaporador.
• Dispositivo de expansión.
• Accesorios entre los cuales están:
• Válvulas de control y cierre.
• Válvula solenoide.
• Válvula mantenedora de presión
• Válvula de cierre total.
• Válvula cheque
• Filtro secadores.
• Sight glass (mirilla).
• Separador de aceite.
•
Muffler• Acumuladores de líquido
• Resistencia calentadora de aceite
• Dispositivo de seguridad
• Refrigerante
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COMPONENTES
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CONDENSADOR
• Es un intercambiador de calor corriente cuya
superficie exterior está dotado de aletas de
enfriamiento que sirven para disipar el calor
del vapor (refrigerante)
• Estos pueden ser enfriados por agua o por
aire y el tipo evaporativo
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TIPOS DE CONDENSADORES
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CONDENSADOR
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CONDENSADOR
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CONDENSADOR
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COMPRESOR
• Este componente comúnmente llamado elcorazón de cualquier sistema de refrigeración;este tiene dos funciones principales dentro delciclo que son:
• Recibir o remover el vapor refrigerante delevaporador de modo que se pueda mantener lapresión y la temperatura deseada.
• Incrementar la presión del vapor refrigerantepor medio del proceso de compresión y
simultáneamente aumentar la temperatura demodo que pueda ceder su calor al condensador.
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CLASIFICASION DE LOS
COMPRESORES
• Los compresores son usualmente clasificados
en tres grandes tipos:
• Compresores reciprocantes (tanto hermético
como abierto para servicio).• Compresores rotatorios.
• Compresores centrífugos
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COMPRESORES
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COMPRESORES
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COMPRESORES
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COMPRESORES
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EVAPORADOR
• El evaporador o coil de enframiento es la partedel sistema de refrigeración donde el calor esremovido del producto sea esta agua, aire u otroproducto a enfriar.
• En este componente el refrigerante líquidohierve y se transforma en vapor. Los hay de trestipos diferentes, estos son:
• De tubo descubierto
• De superficie de placa
• Aletados
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EVAPORADOR
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EVAPORADOR
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EVAPORADOR DE PLACA
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EVAPORADOR ALETEADO
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DISPOSITIVO DE EXPANSION
• Los dispositivos de expansión son los
elementos que controlan o regulan la cantidad
de refrigerante que pasa al evaporador.
•
Se utilizan distintos tipos donde la válvula deexpansión termostática es el más utilizado en
los sistemas modernos de refrigeración.
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DISPOSITIVO DE EXPANSION
• Los propósitos principales de estos son:
• Mantener la presión correcta y punto de
ebullición en el evaporador para manejar la
carga de calor deseada• Permitir el flujo de refrigerante del
evaporador a la velocidad necesaria para
remover la carga calor.
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DISPOSITIVO DE EXPANSION
• Los tipos de dispositivos de expansión más
usados son:
• La Válvula de expansión automática
•La válvula expansión termostática
• El tubo capilar
• Flota lado de baja
•
Flota lado de alta
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DISPOSITIVO DE EXPANSION
VALVULA DE EXPANSION DE PRESION
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VALVULA DE EXPANSION DE PRESION
CONSTANTE
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VALVULA DE EXPANSIN TERMOTASTICA
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TUBO CAPILAR
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FLOTA LADO DE BAJA
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FLOTA LADO ALTA
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VALVULA DE CIERRE TOTAL
• Esta válvula siempre se instala en una tubería
para impedir completamente el paso del
fluido cuando está cerrada.
•
Se instala solo cuando un determinado delsistema debe aislarse del resto del sistema
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VALVULA MANTENEDORA DE PRESION
• La válvula mantenedora o reguladora de la
presión del evaporador, se instala en la tubería
de admisión para mantener una presión
determinada en el evaporador.
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VALVULA SOLENOIDE
• Son válvulas electromagnéticas, dirigidas por
corriente eléctrica .
• Se utilizan como válvula automáticas de cierre
total.• Se instalan generalmente en la tubería de
líquido y se cierra cuando el compresor no
está funcionando, o cuando son usadas para
control de la capacidad
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VALVULA DE CONTROL DE DIRECCION
• Estas válvulas generalmente se instalan en las
conexiones de admisión y escape del
compresor
•
Con ellas el compresor puede aislarse delresto del sistema.
• También se pueden usar para colocar aparatos
de medidas o mangueras de carga sin pérdida
del refrigerante.
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SIGHT GLASS (MIRILLA)
El indicador de líquido y humedad es un
accesorio ampliamente utilizado en los
sistemas de refrigeración, principalmente en
refrigeración comercial y aire acondicionado.
Es un dispositivo de metal con una mirilla de
vidrio, que permite observar la condición del
refrigerante.
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MIRILLA(SIGHT GLASS)
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Filtros secadores
• Los desecantes son materiales usados
principalmente para remover la humedad
excesiva contenida en la mezcla refrigerante-
aceite, tanto en forma de vapor como líquida,
ya sea en equipos nuevos o ensamblados en el
campo.
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FILTROS SECADORES
• Un filtro deshidratador por definición, es undispositivo que contiene material desecante y
material filtrante para remover la humedad y
otros contaminantes de un sistema de
refrigeración
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FILTROS DEHIDRATADORES
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FILTROS DEHIDRATADORES
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FILTROS (PIEDRAS DE SILICA GEL)
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SEPARADOR DE ACEITE
• El separador de aceite es un dispositivodiseñado para separar el aceite lubricante del
refrigerante, antes que entre a otros
componentes del sistema y regresarlo al cárter
del compresor.
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SEPARADOR DE ACEITE
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MUFFLER
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MUFFLER
• El propósito del muffler es disminuir oeliminar el sonido de las pulsaciones del gas
caliente y las vibraciones que este produce en
los motores reciprocante.
RESISTENCIA DE CALENTAMIENTO
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RESISTENCIA DE CALENTAMIENTO
• La resistencia es un elemento de calefacciónusado para prevenir la acumulación de líquido
refrigerante en el depósito de aceite mientras
el equipo está apagado
•
DISPOSITIVO DE SEGURIDAD
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DISPOSITIVO DE SEGURIDAD
• Los sistemas de refrigeración tienen variosdispositivos de seguridad los cuales
interrumpen el sistema si ocurre una
operación anormal
• Entre los más usados están: el switch de baja
presión y el switch de alta presión y el switch
de aceite.
SWITCH DE BAJA PRESION
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SWITCH DE BAJA PRESION
• Este switch se conecta en serie con el switchde alta presión y alimenta la bobina del
contactor o relay del compresor, si por alguna
causa hay baja presión en el sistema este se
abre y desconecta al compresor
SWITCH DE ALTA PRESION
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SWITCH DE ALTA PRESION
• Este switch se conecta en serie con el switchde baja presión y alimenta la bobina del
contactor o relay del compresor, si por alguna
causa hay alta presión en el sistema este se
abre y desconecta al compresor.
SWITCH DE ACEITE
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SWITCH DE ACEITE
• Este switch se conecta en serie con el switchde alta y baja presión y alimenta la bobina del
contactor o relay del compresor, si por alguna
causa hay baja presión de aceite en el sistema
este se abre y desconecta al compresor.
ACUMULADORES DE SUCCION
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ACUMULADORES DE SUCCION
• Una de las fallas más comunes en loscompresores de refrigeración, es la inundación;es decir, el regreso de refrigerante y/o aceitelíquidos en grandes cantidades. Esto puedecausar daños a los compresores, que van desde la
dilución del aceite con refrigerante líquido, hastael «Golpe de Líquido». Como es sabido, loslíquidos no se comprimen y los compresoresestán diseñados para comprimir vaporúnicamente, y tienen muy poca tolerancia para el
refrigerante o el aceite líquidos.
ACUMULADORES DE SUCCION
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ACUMULADORES DE SUCCION
• Un acumulador de succión es, básicamente,un recipiente a presión, diseñado para evitar
daños al compresor a causa de una
inundación repentina de efrigerante o aceite
líquidos, la cual puede llegar por la línea de
succión hacia el compresor.
ACUMULADORES DE SUCCION
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ACUMULADORES DE SUCCION
• Un acumulador de succión es un depósitotemporal para retener el exceso de esta
mezcla de aceite y refrigerante líquidos, y
posteriormente enviarla en forma de gas, a
una proporción que el compresor pueda
mane-jar de manera segura.
REFRIGERANTE
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REFRIGERANTE
• De manera general, un refrigerante es cualquiercuerpo o substancia que actúe como agente deenfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo osubstancia. Desde el punto de vista de larefrigeración mecánica por evaporación de un
líquido y la compresión de vapor, se puede definiral refrigerante como el medio para transportarcalor desde donde lo absorbe por ebullición, abaja temperatura y presión, hasta donde lorechaza al condensarse a alta temperatura y
presión.
REFRIGERANTE
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REFRIGERANTE
• Cualquier sustancia que cambie de fase devapor a líquido y viceversa puede funcionar
como refrigerante en un sistema de
comprensión de vapor.
• Sin embargo, solo las sustancias que tienen
esos cambios a una presión y temperatura útil
comercialmente son de valor práctico
PROPIEDADES DEL REFRIGERANTE
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PROPIEDADES DEL REFRIGERANTE
• El mantenimiento efectivo de cualquiersistema de refrigeración mecánica, dependegrandemente de la comprensión que se tengade las propiedades del refrigerante. La
dificultad para resolver un problema, se tornamás fácil, cuando se sabe cómo reacciona elrefrigerante a los cambios de temperatura yde presión. El comportamiento delrefrigerante frecuentemente es la clave paradetectar el origen del problema
PROPIEDADES DEL REFRIGERANTE
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PROPIEDADES DEL REFRIGERANTE
• . Existe una cantidad grande de refrigerantesactualmente utilizados en aplicaciones
comerciales e industriales. Cada refrigerante
tiene propiedades que difieren de otros, tales
como: puntos de ebullición, calor específico,
calor latente, densidad y otros factores que
afectan la habilidad del refrigerante para
transferir el calor.
TIPOS DE REFRIGERANTES
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TIPOS DE REFRIGERANTES
• Existe un número muy grande de fluidosrefrigerantes fácilmente licuables; sin
embargo, sólo unos cuantos son utilizados en
la actualidad. Algunos se utilizaron mucho en
el pasado, pero se eliminaron al incursionar
otros con ciertas ventajas y características que
los hacen más apropiados
TIPOS DE REFRIGERANTES
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TIPOS DE REFRIGERANTES
• Recientemente, se decidió descontinuaralgunos de esos refrigerantes antes del año2000, tales como el R-11, R-12, R-113, R-115,etc., debido al deterioro que causan a la capa
de ozono en la estratósfera. En su lugar, se vana utilizar otros refrigerantes como el R-123, elR-134a y algunas mezclas ternarias . Losgrandes fabricantes de refrigerantes, siguentrabajando en el desarrollo de nuevosproductos.
IDENTIFICACION DE LOS
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REFRIGERANTES
• Los refrigerantes se identifican por númerosdespués de la letra R, que significa
"refrigerante". El sistema de identificación ha
sido estandarizado por la ASHRAE (American
Society of Heating, Refrigerating and Air
Conditioning Engineers).
REFRIGERANTES CFCs
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REFRIGERANTES CFCs
• CFCs se refiere a la composición química delos refrigerantes que están compuestos porcloro, fluor y carbono llamadosclorofluorcabonado.
• Estos refrigerantes le hacen mucho daño a lacapa de ozono y por tal razón ya están endesuso y han sido reemplazados por otros.
• Entre estos tenemos:R11, R12, R13, R13B,
R114, R500, R502 Y R503
REFRIGERANTES HCFCs
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REFRIGERANTES HCFCs
• HCFCs se refiere a la composición química de losrefrigerantes que están compuestos por hidrogeno,cloro, fluor y carbono llamadoshidroclorofluorcabonado.
• Estos refrigerantes también le hacen mucho daño a la
capa de ozono, aunque menos que los CFCs y por talrazón también deben ser sacados del mercado para el2020 y ser reemplazados por otros.
• Entre estos tenemos:R22, R23, R124, R401A, R401B,R401A, R402B, R403B, R408A, R409B, R414B
REFRIGERANTES HFCs
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REFRIGERANTES HFCs
• CFCs se refiere a la composición química de losrefrigerantes que están compuestos porhidrogeno, fluor y carbono llamadoshidrofluorcabonado.
•
Estos refrigerantes le hacen mucho daño a lacapa de ozono y por tal razón ya están en desusoy han sido reemplazados por otros.
• Entre estos tenemos:R23, R134a, R404A, R407A,R407C, R410A, R422B, R422C, R422D, R507,R508B
REQUERIMIENTOS DE LOS
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REFRIGERANTES
• Para que un líquido pueda ser utilizado comorefrigerante, debe reunir ciertas propiedades,
tanto termodinámicas como físicas. El
refrigerante ideal, sería aquél que fuera capaz
de descargar en el condensador todo el calor
que absorba del evaporador, la línea de
succión y el compresor.
CARACTERISTICAS DE LOS
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REFRIGERANTES• Punto de congelación. Debe de ser inferior a cualquier temperatura que existe en el sistema,para
evitar congelamientos en el evaporador.
• Calor específico. Debe de ser lo más alto posible para que una pequeña cantidad de líquido absorbauna gran cantidad de calor.
• Volumen específico.- El volumen específico debe de ser lo más bajo posible para evitar grandestamaños en las líneas de aspiración y compresión
• Densidad. Deben de ser elevadas para usar líneas de líquidos pequeñas.
• La temperatura de condensación, a la presión máxima de trabajo debe ser la menor posible.
• La temperatura de ebullición, relativamente baja a presiones cercanas a la atmosférica.
•
Punto crítico lo más elevado posible.• No deben ser líquidos inflamables, corrosivos ni tóxicos.
• Dado que deben interaccionar con el lubricante del compresor, deben ser miscibles en fase líquiday no nocivos con el aceite.
• Los refrigerantes, se aprovechan en muchos sistemas para refrigerar también el motor delcompresor, normalmente un motor eléctrico, por lo que deben ser buenos dieléctricos, es decir,tener una baja conductividad eléctrica.
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• Aire Acondicionado Estacionario AireAcondicionado Automotriz ISCEON® MO29
Suva® 134a ISCEON® 39TC® ISCEON®
MO49Plus™ ISCEON® MO59 Suva® 123 Suva®
124 Suva® 134a Suva® 407C Suva® 410a
Freon® 22
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• Refrigeración ISCEON® MO29 Suva® HP81ISCEON® 39TC® Suva® 404A ISCEON®
MO49Plus™ Suva® 407C ISCEON® MO59
Suva® 408A ISCEON® M079 Suva® 409A Suva®
134a Suva® 507 Suva® MP39 Suva® 95 Suva®
MP66 Freon® 22 Suva® HP80 Freon® 23
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CAPACIDAD DE UN SISTEMA DE
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REFRIGERACION
• Es el flujo de calor que es capaz de eliminar elevaporador de la unidad del aire contenido enel espacio a refrigerar.
• Depende de dos factores:
• La masa del refrigerante que fluye en launidad de tiempo.
• El efecto refrigerante por unidad de masa quecircula
•
EFECTO REFRIGERANTE
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EFECTO REFRIGERANTE
• Es la cantidad de calor absorbido por elrefrigerante en el evaporador, representa la
capacidad del equipo por unidad de masa del
refrigerante
RAZON DE FLUJO DE MASA POR
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TONELADA
• Es la masa de refrigerante que debe sercirculada por minuto, por tonelada de
capacidad de refrigerante para las
condiciones dadas de operación.
CALOR DE COMPRESION
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CALOR DE COMPRESION
• Es la energía equivalente al trabajo efectuadodurante el proceso de compresión.
COEFICIENTE DE RENDIMIENTO
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COEFICIENTE DE RENDIMIENTO
• Es la relación del calor absorbido en el espaciorefrigerado con la energía térmica
equivalente a la energía suministrada al
compresor.
•
• CR = EFECTO REFRIGERANTE /CALOR DE
COMPRESION
RELACION DE COMPRESION
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RELACION DE COMPRESION
• Es la relación entre la presión absoluta en ladescarga sobre la presión absoluta en la
succión.
ANALISIS DE UN SISTEMA DE
REFRIGERACION BAJO DIFERENTES
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REFRIGERACION BAJO DIFERENTES
CONDICIONES.• En condiciones normales.
• Cuando la carga de refrigeración es mayor que lacapacidad del equipo.
• Cuando la carga de refrigeración es menor que la
capacidad del equipo.• Excesiva masa de refrigerante en el sistema.
• Baja masa de refrigerante en el sistema.
• Cambio de refrigerante en un sistema
•
TRABAJO EN CONDICIONES
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NORMALES
• Para que el equipo trabaje en condicionesnormales, es necesario que la rapidez devaporización sea equivalente a la rapidez decondensación.
•
Para lograr que una unidad trabaje en estascondiciones es necesario que en el evaporador elsobrecalentamiento se produzca dentro delespacio refrigerado y en la cantidad necesariapara evitar que llegue liquido al compresor.
• .
TRABAJO EN CONDICIONES
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NORMALES
• Las caídas de presiones que experimente elfluido deben ser mínimas, sobretodo en la
tubería de succión.
• Estas caídas de presión nunca debe ser mayor
de 3psi, para mantener la caída de
temperatura de saturación en un rango de 1 a
3ºF .
CARGA DE REFRIGERACION MAYOR
Q C C Q O
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QUE LA CAPACIDAD DEL EQUIPO
• En este caso la temperatura de vaporización seaumenta, siendo menor la diferencia detemperatura vaporizante y la temperatura.
• De esta manera se produce un mayor efecto
refrigerante por unidad de masa y un mayor calorde compresión.
• En este caso como aumentan el calor decompresión y el volumen de vapor desplazadodemanda de la carga con lo que se reduciría su
vida útil y trabajará en forma continua
CARGA DE REFRIGERACION MENOR
QUE LA CAPACIDAD DEL EQUIPO
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QUE LA CAPACIDAD DEL EQUIPO
• En este caso se disminuye la temperatura dela succión, disminuye la diferencia de
temperatura del evaporador y la capacidad del
equipo
CARGA EXCESIVA DE REFRIGERANTE
EN EL SISTEMA
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EN EL SISTEMA
EVALUACION DE LAS CARGAS TERMICAS
“INVISIBLE” EN SISTEMA DE CLIMATIZACIO
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INVISIBLE EN SISTEMA DE CLIMATIZACIO
ARTIFICIAL• Esta evaluación tiene por objeto establecer la
magnitud de la carga térmica no estimada en
el análisis de estado estable, que constituye la
norma de evaluación de la carga térmica parasistema de climatización y de la forma que
incide en la obtención de bienestar en función
del tiempo para el espacio de aire
acondicionado.
EVALUACION DE LAS CARGAS
TERMICAS “INVISIBLE”
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TERMICAS “INVISIBLE”
• En el análisis de la carga térmica para unespacio con climatización artificial, se usa el
criterio de estado estable, es decir, la
condición o estado para la cual ya se han
establecido las condiciones de bienestar en elespacio del aire acondicionado, evaluada la
transferencia de calor cuando se tiene la
mayor temperatura en el espacio exterior.
EVALUACION DE LAS CARGAS
TERMICAS “INVISIBLE”
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TERMICAS “INVISIBLE”
• Para esta condición evidentementeobtenemos la máxima carga térmica quetendrá que remover el equipo y, enconsecuencia , con esto podemos determinar
la capacidad mínima del equipo que se vaya aseleccionar para climatizar ese espacio de aire.
• La selección de equipos se hace para unacapacidad desde 0 al 10% por encima de este
valor, usualmente un 5%.
CARGA TERMICA INVISIBLE
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• Es la carga no contemplada en el análisisconvencional y que en algunos casos puede
incidir en el sistema.
• Entre esta carga tenemos: El calor latente de
las personas, la energía interna de los objetos
etc.
EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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METODO CONVENCIONAL DE
EVALUACION DE LA CARGA TERMICA
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EVALUACION DE LA CARGA TERMICA
• Insolación por paredes, piso y techo(transferencia de calor por paredes)
• Infiltración del aire por ventanas y puertas
exteriores.
• Aporte por los equipos
• Calor generado por las personas.
• Calor aportado por el aire de ventilación.
ALTERNATIVA DE INSTALACION DE
EQUIPOS
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EQUIPOS
• El horario de uso de los locales, suindependencia, las facilidades requeridas y los
aspectos estéticos definen las alternativas a
elegir, también el consumo de energía influirá
en la selección.
ALTERNATIVA DE INSTALACION DE
EQUIPOS
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EQUIPOS
• Los casos de instalación que se puedenpresentar son:
• Uso de equipos individuales por cada área o
local.
• Uso de un equipo por piso.
• Uso de un equipo único para todo el edificio.
•
TIPOS DE EQUIPOS DE AIRE
ACONDICIONADO
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ACONDICIONADO
• La selección de equipos que se usan en losproyectos están contemplados en tres grupos
de equipos:
• Equipos paquetes.
• Equipos separados Split).
• Equipos generadores de agua helada o chiller.
AIRE DE PAQUETE
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• El sistema de aire acondicionado tipo paquetees muy utilizado en restaurantes, centros
deportivos, bancos, sala de juntas, oficinas,
etc. Esto se debe a su buena eficiencia de
enfriamiento y se puede tener una mejordistribución de aire dentro de las zonas
acondicionadas.
AIRE DE PAQUETE
.
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• Los equipos de aire acondicionado tipopaquete tienen un diseño de fabrica en el cual
todos sus componentes están integrados en
un mismo cuerpo, es decir el condensador y el
evaporador están juntos y este equipo debeinstalarse al exterior por el motivo de una
recuperación de aire ambiente y también para
expulsar todo el calor de las zonas enfriadas.
AIRE DE PAQUETE
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•Estos equipos trabajan con gas refrigerante (R-22), tienen en su interior un serpentín decobre con aletado de aluminio, en el cualcircula el gas refrigerante y por medio de un
ventilador de alta capacidad es expulsadohacia las zonas acondicionadas, este aire esconducido por medio de ductos de láminagalvanizada de primera calidad, también cabemencionar que este aire debe ser retornado
hacia el equipo tipo paquete.
AIRE TIPO PAQUETE
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AIRE TIPO PAQUETE
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SISTEMA SPLIT
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• Los equipos de aire acondicionado tipo mini-split y multi-split son recomendados para todo
tipo de obra ya sea nueva, remodelación o
habitada y por su diseno del sistema son muy
prácticos.
SISTEMA SPLIT
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• Estos equipos constan de dos unidades queson: evaporadora (interior) y condensadora
(exterior). Además de proporcionar aire
acondicionado los equipos pueden
proporcionar calefacción según elrequerimiento del cliente.
AIRE TIPO PAQUETE
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SISTEMA DE AGUA HELADA
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• Este tipo de sistema se utiliza mucho enedificios, restaurantes, hoteles,
departamentos, oficinas o construcciones con
poco espacio en plafones que impide la
instalación de ductos.
SISTEMA DE AGUA HELADA
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•
Los sistemas de agua helada consisten en instalar unequipo central denominado como enfriador de líquidos(chiller o mini-chiller), que este mismo va a suministraragua helada por medio de una red de tuberías a lasunidades interiores (evaporadoras) que se instalandentro de la zonas acondicionadas, estas unidades
cuenta en su interior con un serpentín de cobre conaletado de aluminio en el cual circula agua helada y pormedio de un ventilador silencioso forza a pasar el airede la zona por el serpentín de la evaporadora y de estaforma se disipa el frío en la habitación.
• .
SISTEMA DE AGUA HELADA
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• El sistema tiene la opción de poder tener lasevaporadoras aparentes u ocultas, por diseno
y gusto del cliente y sobre todo para darle
mejor estética a sus espacios ya sea de una u
otra forma le garantizamos que tendrá elconfort que se merece y nosotros la
satisfacción de poder cumplir con nuestro
objetivo...
CHILLER
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