FUNDAMENTOS DEL AIRE ACONDICIONADO Contenidos 1.1) Introducción 1.1) Introducción 1.2) Presión...

FUNDAMENTOS DEL AIRE

ACONDICIONADO

FUNDAMENTOS DEL AIRE

ACONDICIONADO

ContenidosContenidos

1.1) Introducción

1.2) Presión

1.3) Calor & Temperatura

1.4) Calor Sensible & Latente

1.5) Aire Acondicionado

1.1 Introducción

Al estudiar el Aire Acondicionado, es muy importanteimportante

conocer los principios básicos fundamentales de

Física y Termodinámica. También se han de conocer

las Unidades de medida, puesto que será necesario

para poder realizar los cálculos correspondientes.

1.2.1) ¿Que es la presión?

1.2.2) Unidades de Presión

1.2.3) Presión Atmosférica

1.2.4) Vacío

1.2.5) Presión Absoluta y Manométrica

Presión

Masai.i. Masa es la cantidad de materia que

compone una sustancia.

ii.ii. La unidad de Masa (sistema S.I.) es el Gramo y su múltiplo el Kilogramo.

1cm

1cm

1cm

En el caso del agua bajo condiciones normales de presión y temperatura:

1cm3 (volumen) = 1g (masa)

FuerzaFuerza• Puede definirse, comoPuede definirse, como “empuje” o “arrastre”“empuje” o “arrastre”

• La Fuerza tiene la tendencia a poner un cuerpo en movimiento, pararlo, hacer que cambie de dirección, de tamaño y hasta de forma.

• La unidad (sistema S.I.) es el Newton (N) que equivale a la fuerza capaz de comunicar a un cuerpo de 1 kg. De masa una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado (m/s2).

Force

1m

1kg

1m/s2

PesoPeso

• Es la medida de la fuerza ejercida sobre un cuerp por la atracción de la gravedad de la Tierra.

• La unidad (sistema S.I.) es el kilogramo fuerza (kgf)

Aceleración/Fuerza

9.807 m/s2

Peso1kgf

Mass 1kgMass 1kg

¿Que es Presión?¿Que es Presión?• Es la fuerza ejercida por unidad de superficie.

• Cuando se ejerce una fuerza sobre una área, la presión en todos los puntos de dicha superficie es la misma y puede calcularse por:

(P) Presión = (F) Fuerza total / (A) Área total

Área total

Fuerza Total

Área unitaria

Presión

¿Que es Presión?¿Que es Presión?

HIELO AGUA VAPOR

PRESIÓN

Unidades de PresiónUnidades de Presión

kgf/cm2

Pa (Pascal) o N/m2

psi (Libras por pulgada al cuadrado) o Ibf/in2

Fuerza (Peso) = 1kgf

1cm

1cm

Área de la superficie inferior = 1cm21kg/cm2

Presión = 1kgf/cm2

Presión AtmosféricaPresión Atmosférica Es la medida de la presión ejercida por la Atmósfera

sobre la superficie de la Tierra.

El valor de la presión atmosférica, es de: 1.033kgf/cm1.033kgf/cm22 o 760 mmHg760 mmHg.

PresiónAtmosférica1.033kgf/cm1.033kgf/cm22

Barómetro

Mercurio (Hg)Mercurio (Hg)

760mm

Vacío

Presión AtmosféricaPresión Atmosférica

VacíoVacío

Vacío: existe vacío, cuando el valor de la presión es menor que el de la presión atmosférica

Vacío Parcial: es una presión inferior a la atmosférica, pero que no alcanza un valor de vacío perfecto.

Vacío Perfecto: Es la presión que no puede reducirse más allá, también se denomina Vacío Absoluto, por ejemplo la que existe en el espacio exterior.

Presión Atmosférica Vacío Parcial Vacío Perfecto

Vacío Vacío

Tabla de Conversión de unidades Tabla de Conversión de unidades

Presión atmosférica

Sist. S.I

•kgf/cm•2 •atm •mmHg •kPa •psi •in.Hg

•1 •0.9678 •735.6 •98.07 •14.22 •28.96

•1.033 •1 •760 •101.3 •14.7 •29.92

•0.00136 •0.0013 •1 •0.1333 •0.0193 •0.03937

•0.0102 •0.0099 •7.501 •1 •0.145 •0.2953

•0.07031 •0.0681 •51.71 •6.895 •1 •2.036

•0.03453 •0.0334 •25.4 •3.386 •0.4912 •1

Sist. Métrico Sist. Angl.

Presión Absoluta & ManométricaPresión Absoluta & Manométrica

Kgf/cm2

absKgf/cm2 G

20 kgf/cm2 21.03 kgf/cm2

10 kgf/cm2 11 kgf/cm2

0 mmHg / 0 kgf/cm2 1.033 kgf/cm2 or 760 mmHg

360 mmHg0 mmHg760 mmHg

400 mmHg

Presión Atmosférica

Vacío perfecto

Abs = G + Atm (medio > atm)

OR

abs = 760mmHg - G (medio<atm)

¿Que es Calor?

Transmisión de Calor

Temperatura

Unidades de CalorUnidades de Calor

CALOR Y TEMPERATURA

¿Que es el Calor?¿Que es el Calor?

El Calor es una forma de Energía.

El calor fluye siempre de los cuerpos mas calientes a los cuerpos mas fríos.

Sustancia

Caliente

Sustancia mas Fría

CALOR

Conducción

2)2) Conducción - El calor se transmite por contacto directo

Transmisión del CalorExisten 3 formas de transmisión del Calor:

Convección

3)3) Convección - El calor se transmite utilizando el movimiento de un fluido o del aire

Radiación

1)1) Radiación – El calor se transmite por medio de ondas.

30°30°CC

-50°-50°CC

30°C30°C27°27°CC 27°27°CC

27°27°CC

27°27°CC

Transmisión del Calor

30°C

Aire Frío

27°C

5°Cliquidoliquido

vaporvapor

Transmisión del Calor

Temperatura Es la medida del nivel de intensidad de calor de una sustancia.

Hay 2 tipos de escalas termométricas:

a) Centígrada – El pto. de Congelación del agua es de 0°C

- El pto. De ebullición del agua es de 100°C

b) Fahrenheit - El pto. de Congelación del agua es de 32°F - El pto. de ebullición del agua es de 212°F

2 tipos de escalas de temperatura absoluta:

b) Rankin (R) - Usa la escala°F - pto. de congelación - 460°F

a) Kelvin (K) - Usa la escala °C - pto. De congelación -273°C

Temperatura

Conversion de TemperaturaConversion de Temperatura

1) °C °F

Temp. °F = (180/100 x Temp. °C) + 32

2) °F °C

Temp. °C = 100/180 x (Temp. °F - 32)

3) °C K

Temp. K = Temp. °C + 273

1) °C °F

Temp. °F = (180/100 x Temp. °C) + 32

2) °F °C

Temp. °C = 100/180 x (Temp. °F - 32)

3) °C K

Temp. K = Temp. °C + 273

4) K °C

Temp. °C = Temp. K - 273

5) °F R

Temp. R = Temp. °F + 460

6) R °F

Temp. °F = Temp. R - 460

4) K °C

Temp. °C = Temp. K - 273

5) °F R

Temp. R = Temp. °F + 460

6) R °F

Temp. °F = Temp. R - 460

Conversion de TemperaturaConversion de Temperatura

Calor & Temperatura

Unidades de Calor

Caloria (cal) / (kcal)

Joule (J) / (kJ)

British thermal unit (Btu)

18°C o °F

19°C o °F

1g o kg

Sist. Métrico convencional

Unidades S.I.Sist. Yard-

pound.

CalCal KcalKcal JJ KJKJ BtuBtu

11 0.001 4.186 0.004186 0.003968

1000 11 4186 4.186 3.968

0.2389 0.0002389 11 0.001 0.0009480

238.9 0.2389 1000 11 0.9480

252 0.2520 1055 1.055 11

Tabla de Conversión

Cambio de Fase (Agua)

Calor Sensible

Calor LatenteSobrecalentamiento & SubenfriamientoTemperatura de SaturaciónÁbaco de Saturación R22 & H2O

CALOR SENSIBLE Y LATENTE

Cambio de Estado

Sublimación

Solido

Liquido

Gases

Fusión

Solidifi

caci

ón

VaporizaciónCondensación

Cambio de fase en el Agua

-50

0

50

100

Tem

pera

tura

(°C

)

Presión Atmosférica

A to B B to C C to D D to E E to F

A

BC

DE

F

Calor SensibleCalor Sensible

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

CalorCalor

Calor LatenteCalor Latente

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

Calor

Calor Sensible & Latente

-50

0

50

100

Presión Atmosférica

Tem

pera

tura

(°C

)

Calor

Sensible

Calor

Sensible

Calor

Latente

Calor

Latente

Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento

Vapor sobrecalentado:Vapor sobrecalentado:

Cuando la temperatura del vapor aumenta sobre la temperatura de saturación, se denomina sobrecalentamiento y se dice “vapor sobrecalentado”

Líquido subenfriado:Líquido subenfriado:Cuando la temperatura del líquido disminuye por debajo de la temperatura de saturación, se denomina subenfriamiento y se dice “líquido subenfriado”

•Mezcla de• líquido-vapor

Líquido subenfriado

Vapor sobrecalentad

o

Líquido

VaporVapor

Líquido saturado

Vapor saturado

Calor Sensible

Calor Latente

Calor Sensible

Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento

Cantidad de sobrecalentamiento (S.H.)= temp. de vapor (SH) - temp.

saturación correspondiente a La presión de evaporación

[Temp. Aspiración - Temp. evaporación]

Cantidad de subenfriamiento (S.C) = Temp. de saturación correspondiente

a la presión de condensación – Temp. de líquido

[Temp. de condensación -Temp. de líquido ]

Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento

Es la máxima temperatura a la que una sustancia se halla en estado líquido o de cambio de estado (de líquido a vapor).

EEn estado líquido Cualquier aumento de calor (calor latente) dará lugar al cambio de estado en dicha sustancia.

La Temperatura es directamente proporcional a la presión.

Temperatura de Saturación

Gráfico de saturación del R-22 y H2O

00 40-40

5

15

Temperatura (°C)

Pre

sió

n A

bsolu

ta (

kg

f/cm

2 a

bs)

100

25 Zona de líquido subenfriado en R 22

Zona de vapor recalentado en R 22

Zona de vapor recalentado en H2O

Zona de líquido subenfriado en H2O1

R-22R-22

H2

OH2

O

¿ Que es el Aire Acondicionado ?

Carga Térmica

Refrigerante

Propiedades del Refrigerante

Ciclo de Refrigeración

Componentes del sistema de refrigeración

AIRE ACONDICIONADO

¿ Que es el Aire Acondicionado ?¿ Que es el Aire Acondicionado ?

Control de la humedad

Control de la temperatura

Limpieza del aire

Distribución del aire

Calo

r

Hu

med

ad

Polv

o

Carga TérmicaCarga Térmica

Es la cantidad de Calor que debe ser evacuada de Es la cantidad de Calor que debe ser evacuada de un local, para lograr mantenerlo en las condiciones un local, para lograr mantenerlo en las condiciones de confort deseadasde confort deseadas.

Carga Térmica Total = + + + Carga Térmica Total = + + +

Refrigerante

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

heat

heat

Exterior InteriorCalor

Calor

Calor

Calor

Calor

Calor

Calor

Calor

Económico

No Tóxico

No explosivo

No corrosivo

No inflamable

Estable

Gran calor latente de cambio de estado

Fácil de evaporar y condensar

Fácil de detectar (en caso de fuga)

Propiedades del refrigerante

Principio del aire acondicionado

Principio del aire acondicionadoEl refrigerante absorbe el

calor del local

Exterior Interior

Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior

Compresor

Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior

Expansión

Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior

Compresor

Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior

Expansión

El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior

Ciclo del Aire AcondicionadoCiclo del Aire Acondicionado

El ciclo está definido por 4 procesos fundamentales:

1)1) Expansión

2)2) Vaporización

3)3) Compresión

4)4) Condensación

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

Ciclo del Aire Acondicionado

Válvula de

Expansión

2)2) Vaporización Es el proceso mediante el cual, el lìquido refrigerante entrante en el evaporador, se evapora absorbiendo calor del espacio acondicionado.

Cooled air

Room air

Drainwater

•Ciclo del Aire Acondicionado

The heat is removed from the refrigerant to the outdoor

El calor del local, se absorbe por el refrigerante en la evaporación

Air-conditioning cycleAir-conditioning cycle

El calor se disipa desde

el fluido refrigerante hacia

el ambiente exterior Exterior Interior

Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior)

Condensación

Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior

Evaporación

Principio del aire acondicionado

Principio del aire acondicionado

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

Ciclo del Aire AcondicionadoCiclo del Aire Acondicionado

The heat is removed from the refrigerant to the outdoor

The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant.

Air-conditioning cycleAir-conditioning cycle

El calor se disipa desde

el fluido refrigerante hacia

el ambiente exterior Exterior Interior

Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior

Compresor

Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior

Expansión

Principio del aire acondicionadoPrincipio del aire acondicionado

Aire Aconditionado

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

Ciclo del Aire Acondicionado

The heat is removed from the refrigerant to the outdoor

The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant.

Air-conditioning cycleAir-conditioning cycle

El calor se disipa desde

el fluido refrigerante hacia

el ambiente exterior Exterior Interior

Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior

Compresor

Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior

Expansión

Principio del aire acondicionadoPrincipio del aire acondicionado

Ciclo del Aire AcondicionadoCiclo del Aire Acondicionado

ExpansionExpansion

CondensatioCondensationn

CompressionCompressionVaporizationVaporization

Válvula de Expansión

Condensador

Compresor

Evaporador

HPS

LPS

Filtro

Recipiente de

Líquido

Silenciador

Ventilador

Acumulador

Componentes del sistema de refrigeraciónComponentes del sistema de refrigeración

Ventilador