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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE GRADUACIÓN
TESIS DE GRADO
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE
INGENIERO INDUSTRIAL
ÁREA
SISTEMAS ORGANIZACIONALES
TEMA
“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN
ACONDICIONADOR DE AIRE ECOLÓGICO”
AUTOR TORRES ORDÓÑEZ JUNIOR PAUL
DIRECTORA DE TESIS
ING. IND. LIZARZABURU MORA ANNABELLE
SALLY, MSC.
2014 GUAYAQUIL – ECUADOR
ii
La responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuestos
en esta Tesis corresponden exclusivamente al autor.
Torres Ordóñez Junior Paul
C.C. 080269403-4
Autor
iii
DEDICATORIA
Este proyecto se lo dedico a Dios quien supo guiarme por el
buen sendero, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los
problemas que en el camino se fueron presentando.
De igual manera a mis padres y familiares ya que me apoyaron
y me seguirán apoyando siempre en la parte psico-emocional, moral,
académica y económica para enfrentarme a este gran reto profesional.
iv
AGRADECIMIENTO
Todo en la vida tiene un principio y un fin y hoy siento que
estoy llegando al término de mi nivel superior-profesional.
Es por ello que no quisiera, pasar por alto mediante este
proyecto de inversión social dar el agradecimiento a todos los seres
terrenales; pero principalmente quiero, darle gracias al ser supremo, Dios,
por darme la vida, la salud, y la oportunidad de hoy poder llegar hasta
donde estoy, pidiéndole a mi padre celestial las fuerzas necesarias para
continuar en un gran reto profesional-laboral.
A mis padres que son el pilar de mi vida, sin ellos no pudiese
avanzar, ni llegar hasta donde lo he hecho y hasta donde quisiera llegar.
A ustedes queridos padres gracias, mil gracias por todo ese
apoyo que sin interés alguno me están brindando, nunca dejen de
apoyarme, puesto que ese es el deber de ustedes; y la obligación mía, es
llegar al éxito deseado.
A mi establecimiento universitario y por ende a mis maestros
catedráticos, y en especial a la Sra. Ing. Ind. Lizarzaburu Mora Annabelle
Sally, MSC, la cual ha sido un gran apoyo y aporte moral, emocional,
psicológico y académico para la realización de mi trabajo de titulación.
Gracias por toda esta ayuda que desinteresadamente me
brinda como asesora, siendo su único afán el desear que yo triunfe.
v
A todos los familiares y amigos, en especial a mis hermanas,
sobrino y Dra. Marianela Colombia Ordóñez Zúñiga, que siempre
estuvieron conmigo, nunca me dejaron solo, gracias a todos ustedes.
No quiero terminar mi agradecimiento, sin antes mencionar y
hacer partícipe al técnico Eduardo Marrett, quien fue el asesor técnico
para que este proyecto se pudiese dar.
Y a un joven que cuando llegó a las aulas universitarias entro
con muchas expectativas, grandes interrogantes y pocos temores, el
único afán era él avanzar para triunfar, hoy siente que cumplió sus
expectativas en lograr la meta de la primera etapa a la vida profesional.
Este joven que con sacrificio y tesón llegó, y no dará marcha
atrás, sino que será ejemplo para los demás, gracias mil gracias,
infinitamente gracias a mi padre que en el cielo está, por haberme
colocado el nombre de Junior Paul Torres Ordoñez,
para mí, mil gracias.
vi
ÍNDICE GENERAL
No. Descripción
Prólogo
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
No. Descripción
1.1 Planteamiento del problema
1.1.1 Ubicación del problema en contexto
1.1.2 Situación conflicto
1.1.3 Causas y consecuencias del problema
1.1.4 Formulación del problema
1.1.5 Evaluación del problema
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
1.2.2 Objetivos específicos
1.3 Justificación e importancia de la investigación
1.4 Marco teórico
1.4.1 Fundamentación teórica
1.4.2 Fundamentación legal
1.4.3 Interrogantes a la investigación
1.5 Metodología y diseño de la investigación
1.5.1 Criterios para la elaboración de la propuesta
CAPÍTULO II
EL PRODUCTO
No. Descripción
2.1 Identificación del producto
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1
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3
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6
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7
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16
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18
vii
No. Descripción
2.1.1 Características del producto convencional:
Acondicionador de aire habitual
2.1.2 Conocimientos teóricos para el desarrollo del nuevo
producto: Acondicionador de aire ecológico
2.1.3 Descripción y funcionamiento del nuevo producto:
Acondicionador de aire ecológico
2.1.3.1 Innovación del acondicionador de aire ecológico
2.1.3.2 Aporte medio ambiental con el uso del gas refrigerante
R-410A para el sistema de climatización
2.2 Tipos de sistemas de acondicionador de aire
2.2.1 Sistema de acondicionador de aire compacto
2.2.1.1 Características generales
2.2.1.2 Formas de operar
2.2.1.3 Requisitos de ubicación
2.2.1.4 Instalación
2.2.1.5 Mantenimiento
2.2.1.6 Requisitos eléctricos
2.2.1.7 Requisitos hidráulicos
2.2.1.8 Requisitos estructurales
2.2.2 Sistema de acondicionador de aire portátil
2.2.2.1 Características generales
2.2.2.2 Formas de operar
2.2.2.3 Requisitos de ubicación
2.2.2.4 Instalación
2.2.2.5 Mantenimiento
2.2.2.6 Requisitos eléctricos
2.2.2.7 Requisitos hidráulicos
2.2.2.8 Requisitos estructurales
2.2.3 Sistema de acondicionador de aire tipo split
2.2.3.1 Características generales
2.2.3.2 Formas de operar
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31
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33
33
33
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No. Descripción
2.2.3.3 Requisitos de ubicación
2.2.3.4 Instalación
2.2.3.5 Mantenimiento
2.2.3.6 Requisitos eléctricos 2.2.3.7 Requisitos hidráulicos
2.2.3.8 Requisitos estructurales
2.2.4 Sistema central separado
2.2.4.1 Características generales
2.2.4.2 Formas de operar
2.2.4.3 Requisitos de ubicación
2.2.4.4 Instalación
2.2.4.5 Mantenimiento
2.2.4.6 Requisitos eléctricos
2.2.4.7 Requisitos hidráulicos
2.2.4.8 Requisitos estructurales
2.2.5 Sistema tipo paquete
2.2.5.1 Características generales
2.2.5.2 Formas de operar
2.2.5.3 Requisitos de ubicación
2.2.5.4 Instalación
2.2.5.5 Mantenimiento
2.2.5.6 Requisitos eléctricos
2.2.5.7 Requisitos hidráulicos
2.2.5.8 Requisitos estructurales
2.2.6 Sistema tipo chiller
2.2.6.1 Características generales
2.2.6.2 Formas de operar
2.2.6.3 Requisitos de ubicación
2.2.6.4 Instalación
2.2.6.5 Mantenimiento
2.2.6.6 Requisitos eléctricos
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55
55
ix
No. Descripción
2.2.6.7 Requisitos hidráulicos 2.2.6.8 Requisitos estructurales
2.3 Información complementaria de los acondicionadores de
aire
2.3.1 Usos más comunes
2.3.2 Eficiencia de los sistemas de acondicionador de aire
CAPÍTULO III
ESTUDIO TÉCNICO
No. Descripción
3.1 Equipo
3.1.1 Equipo ecológico
3.1.2 Técnica y tecnología como parte del desarrollo del
nuevo equipo: Acondicionador de aire ecológico
3.2 Descripción del proceso de investigación y construcción
del sistema de climatización del equipo: Acondicionador
de aire ecológico
3.2.1 Etapa de iniciación: Descripción de la investigación y
construcción del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
3.2.1.1 Diagrama de bloque del proceso de innovación del
sistema de climatización del equipo: Acondicionador de
aire ecológico
3.2.2 Gas refrigerante que se utilizará en el sistema de
climatización del equipo: Acondicionador de aire
ecológico
3.2.3 Pruebas iniciales del sistema de climatización del
equipo: Acondicionador de aire ecológico
3.2.3.1 Primera prueba del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
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69
69
x
No. Descripción
3.2.3.2 Segunda prueba del sistema de climatización del
equipo: Acondicionador de aire ecológico
3.2.4 Etapa de mejoramiento: Descripción de la investigación
y construcción del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
3.2.4.1 Diagrama de bloque del proceso de innovación del
sistema de climatización del equipo: Acondicionador de
aire ecológico
3.2.5 Prueba final del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
3.3 Descripción del proceso de investigación y construcción
del sistema eléctrico del equipo: Acondicionador de aire
ecológico
3.3.1 Diagrama de bloque del sistema eléctrico del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
3.4 Prueba del sistema de climatización y del sistema
eléctrico del equipo: Acondicionador de aire ecológico
3.5 Alternativas adicionales para el funcionamiento del
equipo: Acondicionador de aire ecológico
CAPÍTULO IV
DETERMINACIÓN DE COSTO
No. Descripción
4.1 Inversión económica
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
No. Descripción
5.1 Conclusiones
5.2 Recomendaciones
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76
78
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79
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81
Pág.
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86
xi
GLOSARIO DE TÉRMINOS
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
87
90
139
xii
ÍNDICE DE ANEXOS
No. Descripción
1 Sistema de acondicionador de aire compacto
2 Detalle interior de acondicionador de aire compacto
3 Instalación de equipo para facilitar drenaje de agua
4 Instalación de sistema de acondicionador de aire
compacto
5 Vista frontal de acondicionador de aire portátil
6 Vista posterior de acondicionador de aire portátil
7 Vista de tubo flexible de acondicionador de aire portátil
8 Requisito de ubicación de acondicionador de aire
portátil
9 Detalle de instalación de tubo flexible a la ventana
10 Alturas máximas y mínimas de colocación de tubo
flexible
11 Drenaje por medio de depósito
12 Detalle de tubería de drenaje
13 Tipos de unidades evaporadoras
14 Sistema de acondicionador de aire tipo Split
15 Formas de instalar la unidad condensadora
16 Instalación y distancias mínimas de sistema de
acondicionador de aire tipo split
17 Soporte de unidad evaporadora
18 Unidad evaporadora y condensadora de sistema central
separado
19 Componentes del sistema de sistemas de
acondicionador de aire separado
20 Ubicación de equipos y distribución de ductos del
sistema de acondicionador de aire separado
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100
101
101
xiii
No. Descripción
21 Detalle instalación tubería desagüe
22 Sistema tipo paquete
23 Detalle de formas de operar de sistema tipo paquete
24 Ubicación de equipos y distribución de ductos del
sistemas de acondicionador de aire tipo paquete
25 Detalle de descarga horizontal
26 Detalle de descarga vertical
27 Sistema de acondicionador de aire tipo chiller
28 Tubería instalada para sistema de acondicionador de
aire tipo chiller
29 Estructura del equipo
30 Cuadrante de acero
31 Tubos conduit en forma de “U”
32 Vista superior del evaporador
33 Vista frontal del evaporador
34 Vista lateral del evaporador
35 Vista frontal de los compartimientos
36 Vista lateral de los compartimientos
37 Vista frontal de cavidad para la turbina
38 Vista lateral de cavidad para la turbina
39 Tanque reservorio de gas refrigerante
40 Accesorios adaptados al tanque
41 Conexión de codo con cañería
42 Cilindro estabilizador
43 Conexión del cilindro estabilizador
44 Conexión del cilindro estabilizador y la recamara de
calentamiento
45 Recámara de calentamiento
46 Recamara de calentamiento con las resistencias con
revestimiento de porcelana
47 Salida de gas refrigerante de la recamara de
calentamiento
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115
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No. Descripción
48 Válvula check conectada al condensador
49 Tubos conduit con placas de tol
50 Condensador
51 Tubería conduit soldada con codos de cobre
52 Conexión del condensador al filtrador o filtro-secador
53 Nuevo tanque de gas refrigerante
54 Conexión del filtro-secador al evaporador
55 Evaporador con los capilares
56 Retorno del gas refrigerante por cañería de 7/8 de
pulgadas
57 Ingreso del gas refrigerante al tanque reservorio
58 Cavidad para el motor de la turbina
59 Gas refrigerante R-410A
60 Fuga de gas refrigerante en recamara de calentamiento
61 Fuga de gas refrigerante en recamara de calentamiento
62 Fuga de gas refrigerante en recamara de calentamiento
63 Disociación de recamara de calentamiento del sistema
de climatización
64 Nueva recamara de calentamiento
65 Resistencia con revestimiento de porcelana
66 Nueva recamara de calentamiento con la resistencia
con revestimiento de porcelana
67 Colocacion de la nueva camara de calentamiento en el
equipo de climatización
68 Tanque abastecedor con válvula celenoide
69 Recorrido desde el filtro-secador hacia el evaporador
70 Retorno del gas refrigerante al tanque reservorio
71 Manómetro en tanque reservorio
72 Cilindro estabilizador conectado con válvula celenoide
73 Válvula check conectada con nueva recamara de
calentamiento
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126
127
127
128
128
xv
No. Descripción
74 Recorrido del gas refrigerante hacia el evaporador
75 Distribución de capilares en el evaporador
76 Recipiente para evacuar agua del evaporador
77 Contactor
78 Breakermatic
79 Tymer
80 Capacitor
81 Botoneras para encendido y apagado del equipo
82 Panel solar casero
83 Baterías de automóvil de 12 voltios
84 Lagartos para arranque de baterías
85 Inversor de 24 a 110 voltios
86 Transformador de 110 a 220 voltios
87 Breaker para conectar tablero solar casero o baterías al
inversor
88 Vista en perspectiva superior del acondicionador de aire
ecológico
89 Vista en perspectiva lateral del acondicionador de aire
ecológico
90 Vista frontal del acondicionador de aire ecológico
91 Acondicionador de aire ecológico con sus accesorios
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136
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xvi
ÍNDICE DE TABLAS
No. Descripción
1 Capacidades y medidas del acondicionador de aire
compacto
2 Capacidades y medidas de acondicionador de aire
portátil
3 Medidas de sistema tipo split
4 Medidas y capacidades de unidad condensadora en
sistema central separado
5 Medidas y capacidades de unidad evaporadora en
sistema central separado
6 Medidas y capacidades de sistema de tipo paquete
7 Medidas y capacidades de sistema de tipo chiller
8 Dimensiones de tuberías dependiendo de capacidad de
chiller
9 Tabla comparativa de usos más comunes de tipos de
acondicionadores de aire
10 Tabla comparativa de usos más comunes de tipos de
acondicionadores de aire
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xvii
ÍNDICE DE DIAGRAMAS
No. Descripción
1 Proceso de innovación del sistema de climatización
2 Proceso de innovación del sistema de climatización
3 Proceso del sistema eléctrico
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67
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xviii
ÍNDICE DE CUADROS
No. Descripción
1 Materiales y costos para la construcción del
acondicionador de aire ecológico
2 Gastos adicionales para la construcción del
acondicionador de aire ecológico
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83
xix
AUTOR: TORRES ORDÓÑEZ JUNIOR PAUL TEMA: “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ACONDICIONADOR
DE AIRE ECOLÓGICO” DIRECTOR: MSC. LIZARZABURU MORA ANNABELLE SALLY
RESUMEN Esta investigación adopta un análisis específicamente a nivel de equipo, tomando en consideración, que lo que se desea desarrollar es un equipo innovador; a nivel de una invención casera, pero con proyección y visión de industrialización y tecnología para su comercialización. Invención esta, que no únicamente se la proyecta con finalidad futurista de lucros económicos; sino más bien de ser también un portador a la conservación del medio ambiente, para la protección de la capa de ozono; puesto que el elemento que se utiliza para el funcionamiento del acondicionador de aire ecológico no es a través de compresor de oxigenación contaminante sino por medio de un cilindraje de gas refrigerante ecológico, el cual no es pesada su carga de oxigenación. Se quiere dejar en claro que al hablar de acondicionador de aire ecológico; nos referimos a que es un aire que no prolifera más la contaminación, sino que más bien la disminuye puesto que el refrigerante mismo que en él se va a utilizar, el R-410A es un gas ecológico, a ello el nombre, contribuidor de la conservación del medio ambiente, el cual es utilizado en todas las áreas físicas. En el entorno actual es necesaria la ampliación de nuestros conocimientos y el desarrollo de nuevos y mejores equipos, en las que el propósito es explotar las oportunidades que nos brinda la vida. Por tal, razón y convicción se está seguro que con esta creación, se estará ayudando a disminuir la destrucción de la naturaleza, y de esta manera tener mejor calidad de vida. Palabras claves: Innovador, invención, acondicionador, aire, ecológico, conservación.
Torres Ordóñez Junior Paul Msc. Lizarzaburu Mora Annabelle Sally Autor Directora de Tesis
xx
AUTHOR: TORRES ORDÓÑEZ JUNIOR PAUL TEMA: “DESIGN AND CONSTRUCTION OF A GREEN AIR
CONDITIONER” DIRECTOR: MSC. LIZARZABURU MORA ANNABELLE SALLY
ABSTRACT
This research adopts an analysis specifically at the team level, considering that what is desired is an innovative development team; level a homemade invention, but with projection and vision of industrialization and technology commercialization. This invention, which is not only futuristic projects with purpose of economic profit; but of also being a carrier for the conservation of the environment, for the protection of the ozone layer; since the element that is used to operate the air conditioner is eco through compressor contaminant oxygenation but through a displacement of ecological refrigerant gas, which is not heavy your load oxygenation. You want to make it clear that when talking about eco air conditioner; we mean that it is air that does not grow more pollution, but rather decreases since we coolant itself to be used on it, the R-410A is an environmentally friendly gas, to it's name, contributor to conservation of the environment, which is used in all natural areas. In the current environment the expansion of our knowledge and the development of new and better equipment, in which the aim is to exploit the opportunities that life offers us is necessary. For this, reason and conviction is sure that this creation, will be helping to reduce the destruction of nature, and thus have a better quality of life. Keywords: Innovative, invention, conditioner, air, ecological, conservation. Torres Ordóñez Junior Paul Msc. Lizarzaburu Mora Annabelle Sally Author Thesis Director
PRÓLOGO
El presente trabajo de titulación, se basa en dar a conocer un
nuevo equipo de climatización, dejando totalmente claro que el desarrollo
del proyecto es netamente para la demostración de la invención que se ha
realizado, mas no para su comercialización inmediata en el mercado.
El desarrollo de este proyecto está estructurado en cinco capítulos:
En el Capítulo I, se realiza el planteamiento del problema, para
saber e indicar porque se realiza este proyecto.
En el Capítulo II, se mencionan los diferentes acondicionadores de
aire que están actualmente en el mercado y cuál va a ser nuestro aporte
con el desarrollo del acondicionador de aire ecológico.
En el Capítulo III, consiste en la explicación detallada de todo lo
que se realizó para el diseño y construcción del equipo, que en este caso
es el “Acondicionador de aire ecológico”.
El Capítulo IV involucra lo referente a el costo de cada uno los
materiales y equipos utilizados para la construcción del acondicionador de
aire ecológico.
Concluimos con el Capítulo V, y se recomienda que la intención de
este proyecto y experimentación, no es con la finalidad de dañar o
indisponer a las empresas de industrialización y tecnología, sino más bien
de darles a conocer esta nueva invención para que sean ellos quienes
ayuden a la no degradación ambiental.
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1 Planteamiento del problema
En la actualidad se está concientizando a la sociedad para la
protección del medio ambiente por lo que se plantea la ejecución de un
proyecto innovador.
Este proyecto consiste en la construcción y diseño de un
acondicionador de aire ecológico.
Se menciona que es un proyecto innovador porque los
componentes y dispositivos indispensables para hacer funcionar este
acondicionador de aire, es distinto a los convencionales.
En nuestro país el consumo de la energía eléctrica en residencias u
oficinas en ocasiones se incrementa por el uso de equipos de
climatización, ocasionando que muchas personas no puedan costear el
consumo que genera un equipo acondicionador de aire por los altos
valores de los kilovatios/hora.
Se quiere proponer para el funcionamiento del equipo, el uso de
energía eléctrica pero en menor porcentaje con relación a los
acondicionadores de aire que están actualmente en el mercado, y
también energías limpias que son proporcionadas de manera inagotable,
y esta fuente es el sol, que sabiéndola utilizar se la puede aprovechar de
diversas maneras.
Introducción 3
La radiación entregada por el sol a la tierra podría satisfacer
muchas necesidades energéticas en el mundo, si fuera acumulada de la
mejor manera.
1.1.1 Ubicación del problema en contexto
Los acondicionadores de aire utilizados en la actualidad se basan
en los prototipos ya realizados, siendo la prioridad a investigar, de qué
manera se puede hacer funcionar el acondicionador de aire ecológico,
basado en los mismos principios de climatización, pero con otro sistema y
que usen otras fuentes de energía para su funcionamiento.
En nuestra ciudadanía hay mucha dependencia de las energías no
renovables o combustibles fósiles, cambiando estas costumbres se
fomentará el uso de la energía solar, que servirá también para el
funcionamiento de un acondicionador de aire, que en esta iniciativa es
ecológico.
1.1.2 Situación conflicto
Con el uso de los equipos de climatización actuales no se logra
contribuir con el cuidado del medio ambiente, y se consume energía
eléctrica de manera considerable, propósito que sí se lograría y sería
evidente con el acondicionador de aire ecológico que se propone en este
proyecto.
El equipo de climatización que se desea desarrollar tendrá la
ventaja de que su funcionamiento no estará condicionado con el uso de
energía eléctrica provista por las hidroeléctricas, también será por medio
de otras dos alternativas, un panel solar casero que está construido con
mini baterías que unidas en serie y paralelo suman 24 voltios y a través
de 2 baterías de automóvil que conectadas entre sí obtenemos 24 voltios.
Introducción 4
1.1.3 Causas y consecuencias del problema
Con la constante modernización e industrialización, se quiere
incentivar al uso de acondicionadores de aire de bajo costo energético, y
que no deterioren la capa de ozono con el gas refrigerante que usan en
su proceso de climatización.
Utilizando para el funcionamiento del acondicionador de aire
ecológico un tipo de gas refrigerante que no sea nocivo para la capa de
ozono, adicionándole el consumo de energía eléctrica a menor costo y/o
el uso de energía renovables, en este caso la solar, que es
completamente gratis, y otros complementos necesarios para que el
equipo cumpla su función la cual es de climatizar, se obtiene un
acondicionador de aire notablemente distinto en su funcionamiento a los
actuales.
1.1.4 Formulación del problema
¿De qué manera se puede diseñar y construir un sistema de
climatización ecológico que contribuya con la protección del medio
ambiente, con un menor consumo energético y/o el uso de energía
renovable?
1.1.5 Evaluación del problema
Delimitado: El lugar en el que se encuentra la problemática de la
contaminación a la naturaleza y como ahorrar energía eléctrica es a nivel
nacional, pero el sitio específico que se considerará para dar a conocer la
ventaja de este proyecto es en la ciudad de Guayaquil; porque al ser una
de las ciudades de constante crecimiento poblacional, industrial y
tecnológico, se dará a conocer mucho más los beneficios del desarrollo
de un nuevo proceso de un acondicionador de aire ecológico.
Introducción 5
Evidente: El propósito es dar a conocer el uso de otro tipo de gas
refrigerante que contribuya con el medio ambiente, energía a menor costo
y nuevas energías para el funcionamiento de un acondicionador de aire
ecológico.
Original: El enfoque es el desarrollo de un sistema no
convencional para el equipo de climatización, porque se utilizará para su
proceso y funcionamiento un gas refrigerante ecológico, energía eléctrica
convencional, energía continua por medio de baterías de automóvil y/o
energía renovable provista por un panel solar casero construido con mini
baterías doble A.
Factible: La realización de este proyecto se podrá cristalizar
porque se tiene la iniciativa y predisposición necesaria para su ejecución.
Todo proyecto para su inicialización y culminación requiere tanto de
tiempo como de presupuesto económico, pero hay que tomar muy en
cuenta las eventualidades que se puedan presentar en la ejecución del
mismo.
Identifica los beneficios esperados: Su utilidad será
concretamente para la climatización de ambientes, sean estos
domiciliarios, residenciales, oficinas o comerciales, o de la que mejor se
crea conveniente, porque dependiendo de la cantidad de gas refrigerante
que tenga almacenado y la manera en que se realice la distribución del
aire frio ya sea de manera directa o indirecta, obtendremos los beneficios
esperados.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Diseñar y construir un acondicionador de aire ecológico.
Introducción 6
1.2.2 Objetivos específicos
Desarrollar un sistema de acondicionador de aire diferente a
los convencionales.
Lograr climatizar habitáculos de una manera totalmente
innovadora.
Contribuir con el cuidado del medio ambiente utilizando un
gas refrigerante que no sea tóxico.
Realizar el funcionamiento de un acondicionador de aire
ecológico mediante un menor consumo energético con el uso de otras
fuentes de energía y/o con energía renovable.
1.3 Justificación e importancia de la investigación
El presente proyecto nace con la finalidad de cuidar la madre
naturaleza que está deteriorada por la contaminación excesiva, y se ha
creído necesario idear un sistema de climatización menos convencional.
Lo primordial es que no afecte al medio ambiente, tomando en
cuenta que se puede utilizar un gas refrigerante ecológico.
Desde que el hombre apareció en el mundo se preocupó por
mantener y mantenerse en condiciones de confort para poder vivir en las
cambiantes condiciones climatológicas a las que se enfrenta durante todo
el año.
A medida que una sociedad es más desarrollada más
contaminación se evidencia, porque no se toman los cuidados necesarios
para la conservación del espacio en el que nos encontramos.
Introducción 7
El consumismo es constante en lo que se refiere a energía, pero la
energía que se obtiene del petróleo, del carbón y del gas no se renueva y
se va agotando año tras año.
Lo idóneo es aprovechar otras fuentes de energía, como las
renovables, porque estas no se agotan y además no contaminan el medio
ambiente, lo que constituye un doble beneficio para los ciudadanos.
El mercado constantemente busca nuevos acondicionadores de
aire, por ello este tema trata del diseño y construcción de un
acondicionador de aire ecológico, basado en un sistema innovador.
Este equipo funcionará con gas refrigerante no nocivo para el
medio ambiente, con energía eléctrica y/o con energía renovable.
Lo que se desea es aprovechar el mayor beneficio que se pueda
obtener con el uso de un refrigerante que no sea tóxico, y que ayude a la
protección ambiental.
1.4 Marco teórico
1.4.1 Fundamentación teórica
Uno de los grandes sistemas para suprimir el calor fue sin duda el
de los egipcios. Se utilizaba principalmente en el palacio del faraón, cuyas
paredes estaban formadas por enormes bloques de piedra, con un peso
superior a mil toneladas.
Durante la noche, tres mil esclavos desmantelaban las paredes y
acarreaban las piedras al Desierto del Sahara. Como el clima desértico es
extremoso y la temperatura disminuye a niveles muy bajos durante las
horas nocturnas, las piedras se enfriaban notablemente.
Introducción 8
Justo antes de que amaneciera, los esclavos acarreaban de
regreso las piedras al palacio y volvían a colocarlas en su sitio. Se supone
que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de los 26° Celsius,
mientras que afuera el calor subía hasta casi el doble.
Si entonces se necesitaban miles de esclavos para poder realizar
la labor de acondicionamiento del aire, actualmente esto se efectúa
fácilmente.
En 1842, Lord Kelvin inventó el principio del acondicionador de
aire. Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, el
científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la absorción del
calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se basó en 3 principios:
El calor se transmite de la temperatura más alta 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 el
momento en que éste se evapora, puesto que absorbe el calor de nuestra
mano.
La presión y la temperatura están directamente
relacionadas. En un recipiente cerrado, como una olla, necesitamos
proporcionar menor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura
que en uno abierto.
Un aparato acondicionador de aire, sirve tal y como indica su
nombre, para el acondicionamiento del aire. Éste es el proceso más
completo de tratamiento del ambiente en un local cerrado y consiste en
regular la temperatura.
Introducción 9
Sea calefacción o refrigeración, el grado de humedad, la
renovación o circulación del aire y su limpieza, es decir, su filtrado o
purificación.
Después de varios años nació Willis Haviland Carrier, el 26 de
noviembre de 1876, en una ciudad estadounidense llamada Angola
(Nueva York) a la orilla del lago Erie, y heredó el amor de su madre para
"ocuparse vanamente", con relojes, máquinas de coser, y otros
dispositivos de la casa. Amó las matemáticas, y las estudió en cada
oportunidad que tuvo, cuando no estaba enfrascado inventando sus
propios dispositivos.
En 1895 recibió una beca en la Universidad Cornell y se graduó en
1901 en ingeniería eléctrica. Fue un ingeniero e inventor, y es conocido
como el hombre que inventó el acondicionador de aire. Es considerado al
menos parcialmente responsable del auge económico del sudoeste
americano, ya que su invención significó que la gente podía moverse en
las áreas previamente consideradas inhabitables en los meses del
verano.
Después de la universidad, trabajó para Buffalo Forge Company,
compañía que fabricaba calentadores, sopladores y dispositivos de
extracción y escape de aire, en su departamento de ingeniería de
calefacción diseñaba sistemas de calefacción para secar la madera y el
café. Carrier pronto desarrolló un mejor modo de medir la capacidad de
los sistemas de calefacción y fue nombrado director del departamento de
ingeniería experimental de la compañía.
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 acondicionador aire,
desarrollando el concepto de climatización de verano.
Introducción 10
Por esa época, un impresor de Brooklyn, Nueva York, tenía serias
dificultades para fijar los colores en la impresión, debido a los efectos de
calor y humedad en el papel y la tinta.
Carrier, recién graduado de la Universidad de Cornell con una
Maestría en Ingeniería, acababa de ser empleado por la Compañía
Buffalo Forge, con un salario de 10 dólares semanales. El joven se puso a
investigar con tenacidad cómo resolver el problema y diseñó una máquina
que controlaba la temperatura y la humedad por medio de tubos
enfriados, dando lugar a la primera unidad de acondicionador de aire de la
Historia.
A sus 25 años de edad, ideó su primera invención importante, un
sistema para controlar el calor y la humedad para Sackett-Wilhelms,
compañía litográfica y de publicaciones en Brooklyn, que tenía serias
dificultades durante el proceso de impresión, debido a que los cambios de
temperatura y humedad en su taller alteraban ligeramente las
dimensiones del papel, impidiendo alinear correctamente las tintas,
consiguiendo imprimir una imagen no decente a color.
El invento hizo feliz al impresor de Brooklyn, que por fin pudo tener
un ambiente estable que le permitió imprimir a cuatro tintas sin ninguna
complicación. El “aparato para tratar el aire” fue patentado en 1906.
Aunque Willis Haviland Carrier es reconocido como el “padre del
acondicionador de aire”, el término "acondicionador de aire" fue utilizado
por primera vez por el ingeniero Stuart H. Cramer, en la patente de un
dispositivo que enviaba vapor de agua al aire en las plantas textiles para
acondicionar el hilo. Carrier recibió en 1906 una patente para su método.
Él se puso a trabajar con ahínco en otras invenciones sobre
refrigeración y control de humedad.
Introducción 11
Fue eventualmente el jefe de una parte de la empresa nombrada
Carrier Air Conditioning Company subsidiaria de Buffalo Forge en su
honor.
Las industrias textiles del Sur de los Estados Unidos fueron las
primeras en utilizar el nuevo sistema de Carrier. Por ejemplo, la fábrica de
Algodón Chronicle Mill en Belmont, Carolina del Norte, que tenía un gran
problema. Debido a la ausencia de humedad, se creaba un exceso de
electricidad estática, haciendo que las fibras de algodón se deshilacharan
y fuera difícil tejerlas.
El sistema Carrier elevó y estabilizó el nivel de humedad para
acondicionar las fibras, resolviendo así la cuestión.
Debido a su calidad, un gran número de industrias se interesaron
por el aparato de Carrier. La primera venta que realizó al extranjero fue en
1907, para una fábrica de seda en Yokohama, Japón.
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 cálculos fundamentales para la industria
del acondicionador de aire.
El inventor dijo que recibió su “chispa de genialidad” mientras
esperaba un tren. Era una noche brumosa y él estaba repasando
mentalmente el problema del control de la temperatura y la humedad.
Para cuando llegó el tren, ya había comprendido la relación entre
temperatura, humedad y punto de condensación.
Las industrias florecieron con la nueva habilidad para controlar la
temperatura y los niveles de humedad durante la producción, lo cual fue
algo muy beneficioso.
Introducción 12
Películas, tabaco, carnes procesadas, cápsulas medicinales y otros
productos obtuvieron mejoras significativas en su calidad gracias al
acondicionador de aire.
Cuando llegó la Primera Guerra Mundial, la Buffalo Forge fue
forzada a recortar gastos, y eliminó su división de acondicionador de aire.
Carrier, con seis colegas, invirtieron 32.600 dólares en su propia
compañía, Carrier Engineering Corporation, dedicada a la innovación
tecnológica de su único producto, el acondicionador de aire.
Algunos de los primeros clientes de la compañía fueron el Madison
Square Garden y los departamentos del Senado de los Estados Unidos y
la Cámara de Representantes.
Instaló el primer acondicionador de aire doméstico en una casa en
Minneapolis, Minnesota en el año 1914. Carrier trasladó su compañía a
Syracuse, Nueva York en los años 1930, y la compañía llegó a ser una de
las que más empleados tenían en Nueva York. En 1930, inauguró Tokyo
Carrier en Japón.
Japón es ahora el mayor mercado de acondicionadores de aire en
el mundo.
Durante aquellos años, su objetivo principal fue mejorar el
desarrollo de los procesos industriales con máquinas que permitieran el
control de la temperatura y la humedad.
Por casi dos décadas, el uso del acondicionador de aire estuvo
dirigido a las industrias, más que a las personas.
La compañía fue pionera en el diseño y fabricación de máquinas de
refrigeración para espacios grandes.
Introducción 13
Aumentando la producción industrial en los meses del verano, el
acondicionador de aire revolucionó la vida americana.
La introducción del acondicionador de aire residencial en los años
1920 ayudó al comienzo de la gran migración a las zonas cálidas del sur.
En 1921, Willis Haviland Carrier patentó la máquina de
refrigeración centrífuga. También conocida como enfriadora centrífuga o
refrigerante centrifugado, fue el primer método para acondicionar el aire
en grandes espacios.
Las máquinas anteriores usaban compresores impulsados por
pistones para bombear a través del sistema el refrigerante, a menudo
amoníaco, tóxico e inflamable. Carrier diseñó un compresor centrífugo
similar a las paletas giratorias de una bomba de agua. El resultado fue un
enfriador más seguro y eficiente.
El nuevo sistema se estrenó en 1924 en la tienda departamental
Hudson de Detroit, Michigan. Los asistentes a la popular venta de sótano
se sentían mareados por el calor debido al pésimo sistema de ventilación,
por lo que se instalaron tres refrigerantes centrifugados Carrier para
enfriar el piso.
Una multitud de compradores llenó “el almacén con acondicionador
de aire” y poco tiempo después fueron instalados aparatos en toda la
tienda. Su uso pasó de las tiendas departamentales a las salas de cine.
La prueba de fuego se presentó en 1925, cuando el Teatro Rivoli de
Nueva York solicitó a la joven empresa instalar un equipo de enfriamiento.
Se realizó una gran campaña de publicidad, que provocó que se
formaran largas colas de personas en la puerta del cine. Casi todas
llevaban sus abanicos, por si acaso.
Introducción 14
La película que se proyectó aquella noche fue olvidada, pero no el
refrescante confort del acondicionador de aire. La industria creció
rápidamente. Muchos estadounidenses disfrutaron por primera vez la
experiencia de no tener que sufrir en los cines por el calor, ya que los
propietarios instalaron los equipos para incrementar la asistencia durante
los cálidos y húmedos días de verano.
La industria creció rápidamente y cinco años después, alrededor de
300 salas de cine tenían instalado ya el acondicionador de aire. El éxito
fue tal, que inmediatamente se instalaron este tipo de máquinas en
hospitales, oficinas, aeropuertos y hoteles.
En 1928, Willis Haviland Carrier desarrolló el primer equipo que
enfriaba, calentaba, limpiaba y hacía circular el aire para casas y
departamentos, pero la gran depresión en los Estados Unidos puso punto
final al acondicionador de aire en los hogares. Las ventas de aparatos
para uso residencial empezaron hasta después de la Segunda Guerra
Mundial.
A partir de entonces, el confort del acondicionador de aire se
extendió a todo el mundo.
El calor y el frío que sienten las personas no sólo dependen de la
temperatura ambiental, sino también de la humedad y de la apropiada
distribución del aire.
En el año 2000 Carrier Corporation tenía ventas de más de 8 mil
millones de dólares y daba empleo a unas 45.000 personas. En la
actualidad el invento de Willis Haviland Carrier ya tiene más de 100 años
de creación.
Willis Haviland Carrier falleció el 9 de octubre de 1950.
Introducción 15
1.4.2 Fundamentación legal
De acuerdo a los estatutos vigentes en el Ecuador, se aplicará la
siguiente norma y reglamento, referente a la “EFICIENCIA ENERGÉTICA
PARA ACONDICIONADORES DE AIRE DE USO DOMÉSTICO”
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2495.-
Esta norma establece los requisitos de eficiencia energética y las
características de la etiqueta informativa en cuanto a la eficiencia
energética de los acondicionadores de aire de uso doméstico.
REGLAMENTO TÉCNICO ECUATORIANO RTE NTE 072.-
Este reglamento técnico ecuatoriano establece los requisitos de
eficiencia energética que permitirá clasificar los acondicionadores de aire
de acuerdo a su desempeño energético. Adicionalmente, especifica las
características de la etiqueta informativa en cuanto a la eficiencia
energética para acondicionadores de aire, a fin de prevenir los riesgos
para la seguridad, el medio ambiente y prácticas que puedan inducir al
error o crear una confusión a los usuarios de la energía eléctrica.
1.4.3 Interrogantes a la investigación
¿Cuál será la ventaja de utilizar un acondicionador de aire
distinto a los convencionales?
¿Cómo se puede logra climatizar un habitáculo de una
manera innovadora?
¿En que contribuye el uso de un gas refrigerante ecológico
con el medio ambiente?
Introducción 16
¿Cómo hacer funcionar un acondicionador de aire con
menor consumo energético, con el uso de otras fuentes de energía y/o
con energía renovable?
1.5 Metodología y diseño de la investigación
1.5.1 Criterios para la elaboración de la propuesta
En la actualidad, un proyecto innovador requiere una base que lo
justifique. Dicha base es precisamente un proyecto bien estructurado y
evaluado que indique la pauta que debe seguirse.
De ahí se deriva la necesidad de elaborar este proyecto que será
de gran aporte para el medio ambiente, porque es necesaria su
conservación y para beneficios económicos porque utilizará un bajo
consumo energético para su funcionamiento.
Uno de los aportes significativos en la construcción del
acondicionador de aire, será el uso del gas R-410A, este es un gas que
comercialmente recién se lo está incorporando a los sistemas de
climatización, a diferencia del gas R-22 que es aún utilizado en ciertos
equipos pero el propósito es no seguirlo comercializando por su alta
toxicidad, ocasionando deterioro al ecosistema.
En los tiempos modernos el ser humano se ha hecho muy
dependiente de las energías contaminantes o también llamadas energías
no renovables, ocasionando que el medio ambiente se vaya deteriorando
con el paso de los años.
El funcionamiento de muchos electrodomésticos, máquinas,
equipos etc., que el ser humano necesita para su vivir cotidiano requieren
de energía eléctrica, la que esencialmente proviene de las hidroeléctricas.
Introducción 17
La fuente de energía eléctrica que servirá para el funcionamiento
del equipo de climatización ecológico, será por medio de las
hidroeléctricas pero en menor porcentaje que los equipos actuales,
también podría utilizar otro tipo de fuente de energía y/o energía
renovable.
La alternativa de utilizar un tablero de mini baterías es para
receptar la energía solar que posteriormente es transformada en energía
eléctrica, la que ayudará para que el equipo de climatización funcione.
Otra opción sería el uso de dos baterías de automóvil.
Tomando en cuenta que para usar estos otros tipos de energía es
necesario un inversor de 24 a 110 voltios y un trasformador de 110 a 220
voltios para elevar la corriente y obtener la necesaria para hacer funcionar
el equipo de climatización ecológico.
El uso de estas otras fuentes de energía únicamente será en casos
prioritarios, en circunstancias que no haya energía eléctrica o no se
cuente con una corriente de 220 voltios, porque uno de los beneficios del
acondicionador de aire ecológico será su bajo consumo energético y por
ende se obtendrá una conveniencia económica muy rentable.
CAPÍTULO II
EL PRODUCTO
2.1 Identificación del producto
El acondicionador de aire es un sistema utilizado para controlar la
temperatura en un espacio, las ventajas son varias, control de
temperatura, control de salida de aire, eliminación de la humedad del
ambiente, la circulación y limpieza de aire.
En el mercado se encuentran distintos tipos de acondicionador de
aire, de diferentes marcas y distintas funciones, con sistemas de frío, frío-
calor, purificadores, etc.
La unidad de medida de energía con la que comúnmente se
caracteriza a los equipos de acondicionador de aire es el BTU (British
Thermal Unit) y se define como la cantidad de energía que se necesita
para aumentar la temperatura de una libra de agua a un grado fahrenheit.
El BTU es fundamental a la hora de hacer planes de instalación de
acondicionadores de aire, ya que de esta unidad dependerá la comodidad
y confort; si no es el adecuado, no se obtendrá el clima deseado
provocando así un incorrecto uso del sistema, lo cual puede llevar a un
eventual daño parcial o total del equipo.
En algunos países especialmente en Norte América se emplea las
Toneladas de Refrigeración (TRF), como unidad nominal para referirse a
capacidades de aires acondicionados.
El Producto 19
2.1.1 Características del producto convencional: Acondicionador
de aire habitual
Generalmente, los acondicionadores de aire funcionan según un
ciclo frigorífico similar al de los frigoríficos y congeladores domésticos; al
igual que estos electrodomésticos, los equipos de acondicionamiento
poseen cuatro componentes principales que son:
Evaporador
Compresor
Condensador
Válvula de expansión
Entre los aparatos de acondicionamiento están los autónomos y los
centralizados.
Los primeros producen el calor y el frío y tratan el aire, los
segundos solamente tratan el aire y extraen el calor o el frío de un
sistema centralizado.
El acondicionador de aire o clima toma aire del interior de una
recamara pasando por tubos que están a baja temperatura estos están
enfriados por medio de un líquido que a su vez se enfría por medio del
condensador, parte del aire se devuelve a una temperatura menor y parte
sale expulsada por el panel trasero del aparato, el termómetro está en el
panel frontal para que cuando pase el aire calcule la temperatura a la que
está el ambiente dentro de la recamara, y así ir regulando que tan frío y
que tanto debe trabajar el compresor y el condensador.
Considerando que en este funcionamiento el ciclo de refrigeración
tiene su importancia.
El Producto 20
El ciclo comienza con la expansión en la cual el refrigerante está en
estado líquido y a una temperatura y presión alta y fluye del receptor
hacia el control del flujo del refrigerante.
La presión del líquido se reduce a la presión del evaporador
cuando el líquido pasa por el control de flujo de refrigerante, de tal forma
que la temperatura de saturación del refrigerante que entra en el
evaporador es inferior a la temperatura del ambiente refrigerado. Una
parte del líquido se evapora al pasar por el control del refrigerante para
reducir la temperatura del líquido hasta la temperatura de evaporización.
La siguiente etapa es la evaporación, en el evaporador el líquido se
evapora a una temperatura y presión constante, mientras el calor
necesario para el suministro de calor latente de evaporación pasa de las
paredes del evaporador hacia el líquido que se evapora.
Todo el refrigerante se evapora en el evaporador.
En la tercera etapa, por la acción del compresor el vapor que
resulta de la evaporación se lleva por la línea de aspiración desde el
evaporador hacia la entrada de aspiración del compresor.
En el compresor, la temperatura y presión del vapor aumenta
debido a la compresión.
El vapor de alta temperatura se descarga del compresor en la línea
de descarga.
Y por último tenemos la condensación en la cual el vapor fluye por
la línea de descarga hacia el condensador donde evacua calor hacia el
aire relativamente frío que el ventilador del condensador hace circular a
través del condensador.
El Producto 21
Cuando el vapor caliente evacua calor hacia el aire más frío, su
temperatura se reduce a la nueva temperatura de saturación que
corresponde a la nueva presión y el vapor se condensa, volviendo al
estado líquido. Antes de que el refrigerante alcance el fondo del
condensador se condensa todo el vapor y luego se enfría. A continuación
el líquido enfriado pasa al receptor y queda listo para volver a circular.
2.1.2 Conocimientos teóricos para el desarrollo del nuevo
producto: Acondicionador de aire ecológico
El aparato innovador que se va a construir involucra varios
conocimientos, como son: refrigeración, electrónica, mecánica de
soldadura, Ley de Newton y Ley de Gay Lussac (comportamiento de los
gases), Ley de Faraday (capacidad de adquirir energía), entre otras.
2.1.3 Descripción y funcionamiento del nuevo producto:
Acondicionador de aire ecológico
2.1.3.1 Innovación del acondicionador de aire ecológico
La innovación y curiosidad del equipo es que no lleva compresor,
no lleva motor, se lo sustituye por un tanque reservorio del gas
refrigerante, en donde el gas queda almacenado.
Lleva varias válvulas, el gas refrigerante por variación de
temperatura produce el cambio de presión, continua su recorrido, y por la
característica misma del gas y ayudado con varios accesorios ayudan
para que se produzca el frio, cumplido el enfriamiento el gas refrigerante
retorna al punto desde donde salió y así se repite el ciclo. El gas
refrigerante circula por cañerías de cobre y una vez que se produce el frio
este es enviado por medio de una turbina hacia el espacio a climatizar, ya
sea de manera directa o indirecta.
El Producto 22
El equipo es parecido a los acondicionadores de aire que ya están
en el mercado, porque da el mismo resultado, con la diferencia de que el
sistema es distinto.
El gas refrigerante va a circular por medio de una corriente de
calor, que va a trabajar y a utilizar las características propias del gas
refrigerante, que por su naturaleza misma al ser sometido a altas o bajas
temperaturas hace que se cumpla el proceso de climatización.
Se considerarán también los principios termodinámicos porque la
termodinámica es una rama de la ciencia que trata sobre la acción
mecánica del calor.
Hay ciertos principios fundamentales de la naturaleza, llamados
Leyes Termodinámicas, que rigen nuestra existencia, varios de los cuales
son básicos para el estudio de la refrigeración.
La primera y la más importante de estas leyes dice: La energía no
puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de
energía en otro.
Otra innovación relevante son las diferentes formas de energías
que se pueden utilizar para proveer de la corriente necesaria para que el
equipo de climatización llamado acondicionador de aire ecológico
funcione.
Estas alternativas de fuente de energía son limpias y serán
generadas con la ayuda de:
Un tablero solar casero
Dos baterías de automóvil de 12 voltios cada una o
Una betería de automóvil de 24 voltios
El Producto 23
2.1.3.2 Aporte medio ambiental con el uso del gas refrigerante R-
410A para el sistema de climatización
Desde hace algunos años existe debate acerca del uso de gases
refrigerantes ya que por su liberación en la atmósfera, inciden de manera
desfavorable sobre la capa de ozono que protege la Tierra de los rayos
UV del sol. Estos debates se centraron sobre los efectos nocivos de los
refrigerantes como CFC (clorofluorocarbonos), que se prohibieron.
Los problemas provocados por CFC están unidos al hecho de que
contienen componentes de cloro (Cl), que son responsables de la
destrucción del ozono (O3).
Destrucción que lamentablemente se sigue efectuando pero en
menor porcentaje, pero lo que se desea lograr es que no se dé por la falta
de cuidado por el uso de estos componentes nocivos.
El Protocolo de Montreal, acuerdo internacional para la protección
de la capa de ozono, especificó en sus directivas, primero la eliminación
de los clorofluorocarbonos (CFC) de mayor contenido en cloro y ahora, la
retirada gradual de los HCFC (hidroclorofluorocarbonos).
El refrigerante R-22, que es un HCFC, era hasta hace poco el gas
refrigerante más utilizado en el sector del aire acondicionado, tanto para
instalaciones de tipo industrial como domésticas, pero se quiere logar su
total producción.
Actualmente se prohíbe su uso en equipos e instalaciones de
nueva fabricación. Según la legislación desde el 1 de enero del 2004 hay
prohibición de fabricar todo tipo de equipos con HCFC, aún se permitirá el
uso de R-22 regenerado hasta el 2015, para cubrir la demanda en
instalaciones existentes.
El Producto 24
Este refrigerante R-22 ha sido sustituido por el R-407C y por el R-
410A, los sustitutos cumplen ciertas características que son tan
relevantes porque su utilización es de gran beneficio, para la naturaleza
que nos rodea como para cada uno de los habitantes que de ella se sirve.
Estas características son:
No dañan la capa de ozono
Tienen bajo efecto invernadero
No son tóxicos ni inflamables
Son estables en condiciones normales de presión y
temperatura
Son eficientes energéticamente.
2.2 Tipos de sistemas de acondicionador de aire
Sistema de acondicionador de aire compacto.
Sistema de acondicionador de aire portátil.
Sistema de acondicionador de aire tipo split.
Sistema de acondicionador de aire central separado.
Sistema de acondicionador de aire tipo paquete.
Sistema de acondicionador de aire tipo chiller.
El Producto 25
2.2.1 Sistema de acondicionador de aire compacto
2.2.1.1 Características generales
Comúnmente también conocido como sistema de ventana o
autónomo. Es un equipo unitario, compacto y de descarga directa, es
decir el aire enfriado es expulsado directamente al espacio a través de la
unidad.
Generalmente se utilizan para acondicionar espacios pequeños e
individuales. A continuación se exponen las capacidades y medidas más
comunes:
TABLA No. 1
CAPACIDADES Y MEDIDAS DEL ACONDICIONADOR
DE AIRE COMPACTO
CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO
Hasta 8000 BTU 0.45m 0.53m 0.30m
12000 BTU 0.56m 0.65m 0.40m
24000 BTU 0.66m 0.77m 0.45m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
Sistema de Acondicionador de Aire Compacto. (Ver ANEXO No. 1).
Ventajas:
Puede ser instalado en cualquier ventana o pared que dé hacia
el exterior.
El Producto 26
Asegura la ventilación del espacio, ya que introduce aire fresco
al interior y renueva el aire viciado.
Su precio es accesible en comparación con otros equipos de
acondicionador de aire.
Bajo costo de instalación.
Fácil mantenimiento.
No requiere instalación eléctrica especializada.
Desventajas:
La vista al exterior es obstruida por el equipo de
acondicionador de aire, cuando es ubicado en una ventana.
Limita el ingreso de luz a través de la ventana al espacio.
Suelen consumir más electricidad, en comparación a otros
equipos de acondicionador de aire.
Por lo general son bastante ruidosos.
Poco estético.
Su instalación en pared requiere hacer un hueco.
Deben estar protegidos en la parte exterior para evitar el robo
del aparato.
El Producto 27
El aparato debe ser instalado de modo que el ruido o el aire
caliente procedente de la unidad condensadora no cause
molestias a las edificaciones colindantes.
El sistema debe contar con un drenaje para el condesado, ya
que en caso contrario estará goteando hacia el exterior.
2.2.1.2 Formas de operar
El equipo de acondicionador de aire compacto consta de una sola
unidad, donde se encuentran sus componentes principales que son:
Compresor.
Válvula de expansión.
Condensador (parte externa).
Evaporador (parte interna).
Dos ventiladores.
Unidad de control.
Este equipo toma el aire desde el interior del espacio, siguiendo el
funcionamiento básico de refrigeración, para después inyectar aire
refrigerado de nuevo a este. Expulsando por la parte que da hacia el
exterior el calor removido. (Ver ANEXO No. 2).
2.2.1.3 Requisitos de ubicación
Debe de ser ubicado en una ventana o muro, siempre y cuando
estas den hacia el exterior. La dimensión del hueco se tiene que
ajustar a las dimensiones del equipo.
El Producto 28
Debe contar con suficiente espacio en la entrada y salida del aire
para que este no sea obstruido.
2.2.1.4 Instalación
Su instalación requiere hacer un hueco en la pared y cuando es
ubicado en una ventana será necesaria la desinstalación de vidrios.
Para mayor eficiencia, el equipo deberá ser colocado de manera
estratégica para evitar la incidencia solar sobre el equipo, ya que esta lo
puede llegar a dañar.
Generalmente se protegen mediante defensas para evitar el robo
de la unidad.
2.2.1.5 Mantenimiento
El acondicionador de aire compacto requiere de un mantenimiento
sencillo, el cual consiste en limpiar periódicamente el filtro de aire, como
también la parte externa de manera superficial.
2.2.1.6 Requisitos eléctricos
Los equipos compactos están disponibles en potencias que oscilan
entre 110 - 115 voltios y 215 - 220 voltios.
2.2.1.7 Requisitos hidráulicos
El equipo se instala con una inclinación de 5 a 10 milímetros hacia
abajo, (Ver ANEXO No. 3), para la correcta evacuación del agua
producida por el condensador, a través de una manguera de drenaje.
El Producto 29
2.2.1.8 Requisitos estructurales
La pared donde es instalado el aparato debe tener la suficiente
resistencia para soportarlo y así evitar el aumento de ruido y vibración.
El equipo debe ser fijado a la parte exterior de la pared mediante
soportes de hierro. (Ver ANEXO No. 4).
2.2.2 Sistema de acondicionador de aire portátil
2.2.2.1 Características generales
Es un equipo unitario, compacto, de descarga directa, es decir el
aire enfriado es expulsado directamente al espacio a través de la unidad y
es transportable de un espacio a otro.
La mayoría de estos equipos poseen una salida al exterior a través
de un tubo flexible el cual es colocado en ventanas para la expulsión del
aire. Resuelve de forma adecuada las necesidades mínimas de
acondicionamiento en habitaciones de viviendas y en pequeños locales.
A continuación se exponen las capacidades y medidas más
comunes:
TABLA No. 2
CAPACIDADES Y MEDIDAS DEL ACONDICIONADOR
DE AIRE PORTÁTIL
CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO
4000 BTU – 18000 BTU 0.40m 0.45m 0.85m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
El Producto 30
Vista frontal de acondicionador de aire portátil.
(Ver ANEXO No. 5).
Vista posterior de acondicionador de aire portátil.
(Ver ANEXO No. 6).
Vista de tubo flexible de acondicionador de aire portátil.
(Ver ANEXO No. 7).
Ventajas:
Se puede trasladar de un espacio a otro.
Brinda aire limpio, filtrado y exento de impurezas, humos y
olores.
Ocupa poco espacio.
No requiere de instalación especializada.
Desventajas:
Su movilidad depende de la longitud que tiene el ducto del
equipo a la ventana.
La ventana debe permanecer parcialmente abierta para darle
lugar al tubo flexible.
Esto hace que se pierda parte de los beneficios de la
refrigeración.
Suelen ser bastante caros si se toma en cuenta la relación
calidad-precio.
El Producto 31
Poco estético.
Ruidoso porque el compresor está en la unidad interior.
No son muy potentes.
2.2.2.2 Formas de operar
Su funcionamiento interno es igual al sistema compacto, ya que
todos sus componentes se encuentran en una sola unidad, con la única
diferencia que la expulsión del aire caliente se hace a través de un tubo
flexible que da hacia el exterior.
2.2.2.3 Requisitos de ubicación
Puede ser colocado en cualquier espacio pequeño, y moverse a
otro espacio haciendo uso de las ruedas que posee.
Se debe situar cerca de una ventana donde se coloca el tubo
de expulsión de aire caliente.
La separación mínima que debe tener el equipo a la pared es de 50
centímetros, ya que esta separación permite la entrada y salida del aire.
No necesita la intervención de un profesional para su instalación.
(Ver ANEXO No. 8).
2.2.2.4 Instalación
Para su instalación se necesita de una abertura en una ventana,
por la cual será expulsando el aire caliente hacia el exterior a través del
tubo flexible.
El Producto 32
Generalmente vienen con un kit que permite ajustar el tubo a
la ventana. Es recomendable que los tubos de acondicionador de aire
portátil no queden sueltos ya que la falta de fijación puede hacer que se
caigan, se golpeen o no tenga la correcta salida al exterior.
La altura mínima en la que su puede colocar el tubo a la ventana es
de 40 centímetros y la máxima es de 130 centímetros.
Detalle de instalación de tubo flexible a la ventana.
(Ver ANEXO No. 9).
Alturas máximas y mínimas de colocación de tubo flexible.
(Ver ANEXO No. 10).
2.2.2.5 Mantenimiento
Se debe de limpiar el filtro de manera periódica y al exterior del
equipo se le debe dar una limpieza superficial.
2.2.2.6 Requisitos eléctricos
Su consumo ronda los 1,000 w/ h, están disponibles en voltajes de
110 volts y de 220 volts.
2.2.2.7 Requisitos hidráulicos
El exceso de agua es drenado a través de un deposito extraíble
que se localiza en la parte inferior del equipo o a través de una manguera
que permite el drenaje del agua al lugar deseado.
Drenaje por medio de depósito.
(Ver ANEXO No. 11).
El Producto 33
Detalle de tubería de drenaje.
(Ver ANEXO No. 12).
2.2.2.8 Requisitos estructurales
Este tipo de acondicionador de aire no presenta ningún requisito
estructural.
2.2.3 Sistema de acondicionador de aire tipo split
2.2.3.1 Características generales
Son equipos de descarga directa llamados también
descentralizados. Se diferencian de los compactos ya que la unidad
formada por el compresor y el condensador está situada en el exterior,
mientras que la unidad evaporadora se instala en el interior. Se
comunican entre sí por las líneas de refrigerante y conexiones eléctricas.
Hay diferentes tipos de unidades evaporadoras, la diferencia
principal está en la forma de instalación.
(Ver ANEXO No. 13).
1. La más común es la que se instala en la parte alta de una
pared por lo que se conoce como high wall (pared alta).
2. La unidad que se instala en el cielo falso de un espacio (tipo
cassette).
3. La que se instala en la parte baja de una pared, esta unidad se
le conoce como flexiline (piso-techo).
4. Unidad condensadora que puede manejar diferente tipos de
evaporadoras.
El Producto 34
También existen equipos multi-split y la diferencia está en que
puede haber varias unidades evaporadoras manejadas por una sola
unidad condensadora. Rangos de capacidad de los equipos split oscilan
entre 7000 y 24000 BTU.
A continuación se exponen las capacidades y medidas más
comunes:
TABLA No. 3
MEDIDAS DE SISTEMA TIPO SPLIT
UNIDAD LARGO ANCHO ALTO
CONDENSADORA 0.70 a
0.85m
0.20 a
0.35m
0.53 a
0.70 m
EVAPORADORA 0.75 a
1.20m
0.25 a
0.35 m
0.15 A
0.21m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
Sistema de acondicionador de aire tipo split. (Ver ANEXO No. 14).
Ventajas:
Son unidades fáciles de adaptar a cualquier espacio.
Instalación sencilla.
Se requiere un simple enlace de la unidad exterior a la unidad
interior.
Pueden ser manejados por control remoto.
El Producto 35
Bajo nivel de ruido.
Mantenimiento sencillo.
Consume menos energía que otros equipos.
Desventajas:
Su instalación conlleva hacer una perforación en la pared.
La instalación de la unidad condensadora en el exterior puede
generar problemas si no es considerará dentro del diseño.
Poco estético en el interior y en el exterior si queda visible.
Es difícil de colocar en determinados sitios, como paredes
prefabricadas.
El aparato debe ser instalado de modo que el ruido o el aire
caliente procedente de la unidad condensadora no cause
molestias a los colindantes.
Si el equipo condensador se ubicara a una distancia mayor a
cinco metros implicaría más material y costo adicional para
hacer la conexión con la unidad evaporadora.
2.2.3.2 Formas de operar
La unidad evaporadora está compuesta por el evaporador, el
ventilador, el filtro de aire y el sistema de control, y es la unidad que va
dentro del espacio a acondicionar.
El Producto 36
La unidad condensadora es la que se encarga de rechazar el calor
hacia el exterior por lo que el aire que sale es caliente, es por eso que no
se debe colocar en un lugar encerrado ya que al no haber ventilación el
equipo se puede sobrecalentar.
La unidad evaporadora y condensadora deben de estar conectadas
entre sí por medio de una tubería de cobre para gas refrigerante, el cable
de conexión eléctrica, a la vez se hace la evacuación de los condensados
de la evaporadora por una tubería que sale al exterior por la misma línea.
2.2.3.3 Requisitos de ubicación
Para ambas unidades se debe de elegir el lugar más apropiado,
tomando en cuenta lo siguiente:
Unidad evaporadora:
La unidad deberá estar alejada de cualquier fuente de calor o
vapor, se debe instalar en un lugar sin obstáculos frente a ella, tener
previsto que la unidad evaporadora se debe drenar hacia el exterior.
Sí la unidad está instalada en la pared se debe dejar un espacio
mínimo de 5 cm entre la unidad y el cielo falso.
Unidad condensadora:
La unidad condensadora será ubicada en espacios libres y
ventilados ya sea en un patio o azotea, donde pueda recibir sombra al
tiempo que se use el equipo.
Se debe tomar en cuenta el peso de la unidad, el ruido y las
vibraciones que produce para que no causen molestia.
El Producto 37
El hueco necesario para unir la unidad interior y la exterior es muy
pequeño, alrededor de diez centímetros de diámetro para pasar los dos
tubos del refrigerante, el tubo de condensación de la unidad evaporadora
y el cable de conexión eléctrica.
2.2.3.4 Instalación
La unidad evaporadora será instalada en el interior del espacio a
acondicionar por medio de un sistema de anclaje a la pared o a la losa en
el caso de los de techo, la parte superior del aparato debe tener una
distancia mínima al cielo falso de 5 cm.
La unidad condensadora se debe colocar en el exterior porque es
la que se encarga de rechazar el calor hacia el exterior el cual puede ser
descargado de manera lateral y vertical, tomando en cuenta que esta
debe quedar separada unos centímetros del piso.
La unidad condensadora al ser instalada en la pared es necesaria
que sea puesta sobre soportes de hierro, en el caso no ir en la pared
necesita de una pequeña losa o estructura metálica que la soporte para
que no quede apoyada en el piso. (Ver ANEXO No. 15).
La distancia máxima entre unidad condensadora y unidad
evaporadora es de 10 metros para tipo pared y 15 metros para tipo
piso/techo, ya que estas van conectadas por medio de un agujero de 10 a
15 centímetros hecho en la pared por el que se conectarán las tuberías
por las cuales circula el refrigerante.
Es necesaria una tubería que debe ser dirigida a un patio o
directamente a la tubería de aguas lluvias. Instalación y distancias
mínimas del sistema de acondicionador de aire tipo split.
(Ver ANEXO No. 16).
El Producto 38
2.2.3.5 Mantenimiento
El mantenimiento del acondicionador de aire tipo Split consiste en
limpiar el serpentín y filtro de aire que se encuentra en la unidad
evaporadora, por lo menos una vez al mes, ya que de esta forma se
impedirá que el aire se vicie y que sustancias contaminantes y polvos
circulen por el ambiente.
La parte externa debe limpiarse superficialmente para evitar la
acumulación de polvo, de igual manera se hace con la unidad
condensadora, se lava quitando el exceso de polvo y grasa pegada, sin
que las partes eléctricas sean mojadas.
En algunos casos los equipos de aire acondicionado tipo Split
ocasionan ruido de las rejillas al producir el movimiento ondulado del aire,
esto se soluciona aplicando grasa o aceite en spray.
2.2.3.6 Requisitos eléctricos
La energía requerida para el correcto funcionamiento del sistema
de acondicionador de aire tipo split es de 220 voltios.
2.2.3.7 Requisitos hidráulicos
La unidad condensadora produce agua que resulta de la capacidad
de los equipos para reducir el nivel de humedad del aire constituyendo un
factor decisivo en la calidad del confort, esta agua debe ser drenada
mediante la instalación de una tubería que se debe colocar de forma
descendente para que tenga una pendiente adecuada para que el agua
pueda fluir, el equipo debe contar con una pequeña inclinación para que
el agua se drene de manera correcta hacia el drenaje de aguas
lluvias evitando así su derrame.
El Producto 39
2.2.3.8 Requisitos estructurales
La pared donde será instalada la unidad evaporadora debe tener la
suficiente resistencia para soportarla, y debe ser anclada por medio de
soportes. (Ver ANEXO No. 17).
2.2.4 Sistema central separado
2.2.4.1 Características generales
Es un equipo de descarga indirecta ya que el aire se distribuye a
través de ductos el cual es expulsado en los diferentes espacios por
medio de difusores, cuenta con una unidad evaporadora y una
condensadora, estas dos unidades se conectan entre sí por medio de una
tubería de cobre de dos líneas, la primera para llevar el refrigerante y la
otra para regresarlo.
A continuación se exponen las medidas y capacidades más
comunes de la unidad condensadora:
TABLA No. 4
MEDIDAS Y CAPACIDADES DE UNIDAD
CONDENSADORA EN SISTEMA CENTRAL SEPARADO
CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO
3.0 TR – 5.0 TR 0.9m 0.9m 1.0m
6.0 TR – 12.5 TR 1.5m 1.2m 1.3m
15.0 TR – 20.0 TR 1.9m 1.2m 1.3m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa
Guzmán Álvarez.
El Producto 40
A continuación se exponen las medidas y capacidades más
comunes de la unidad evaporadora:
TABLA No. 5
MEDIDAS Y CAPACIDADES DE UNIDAD
EVAPORADORA EN SISTEMA CENTRAL SEPARADO
CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO
3.0 TR – 5.0 TR 1.50m 0.60m 0.65m
6.0 TR – 10.0 TR 1.50m 1.30m 0.72m
12.5 TR – 20.0 TR 1.50m 2.30m 0.72m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
Unidad evaporadora y condensadora de sistema central separado.
(Ver ANEXO No. 18).
Ventajas:
Se logra refrigeración en varios espacios al mismo tiempo.
Unidades silenciosas.
Se utilizan en acondicionamientos de grandes espacios.
Posibilidad de inyectar aire a uno o varios espacios.
Mejor distribución del aire dentro de un espacio.
El Producto 41
Estético en interiores.
Funciona para uso residencial, institucional o comercial.
Desventajas:
Instalación especializada.
Requerimiento espacial en los entre techos para la colocación
de ductos y unidades evaporadoras.
La temperatura de varios espacios es controlada por un solo
termostato, generando diferencias de sensación térmica
dependiendo del usuario.
Alto costo de instalación.
La unidad condensadora requiere de una localización
estratégica para que no sea visible.
Mantenimiento especializado.
2.2.4.2 Formas de operar
Son equipos que constan de una unidad condensadora y una
unidad evaporadora, el aire es llevado a través de ductos hasta su
destino, expulsado por medio de difusores y retornado a través de rejillas.
La temperatura es controlada mediante un termostato que es
instalado en la pared y su función es la de mantener la temperatura de
forma regular en un punto determinado.
El Producto 42
Este sistema es capaz de llevar el acondicionador de aire
alcanzando largas distancias (dependiendo de la capacidad que tenga el
motor) con lo que se puede acondicionar varios ambientes contiguos con
un solo equipo.
Componentes de sistema de sistemas de acondicionador de aire
separado. (Ver ANEXO No. 19).
2.2.4.3 Requisitos de ubicación
La ubicación de la unidad condensadora debe ser en el exterior y la
descarga de aire debe estar libre.
Ubicación de equipos y distribución de ductos del sistema de
acondicionador de aire separado. (Ver ANEXO No. 20).
Los espacios mínimos libres alrededor de la unidad condensadora
para su ubicación son:
Condensadoras de 3.0 TR a 5.0 TR: 0.6 metros de perímetro
libres.
Condensadoras de 6.0 TR a 12.5 TR: 1.5 metros de perímetro
libres.
Condensadoras de 15.0 TR a 20.0 TR: 2.0 metros de perímetro
libres.
La ubicación de la unidad evaporadora debe ser en el interior de
las siguientes maneras:
En él entretecho (Instalación horizontal).
En cuarto de máquinas (Instalación vertical).
El Producto 43
2.2.4.4 Instalación
Instalación de la unidad evaporadora
La unidad evaporadora se ubicará en un espacio amplio para
facilitar la instalación, si la unidad evaporadora se instala entre el techo y
el cielo falso el equipo debe poseer una estructura suficientemente
resistente para sujetarlo a la losa.
Instalación de la unidad condensadora
La unidad condensadora tiene que estar protegida de fuentes de
calor.
En caso que la instalación del equipo sea en lugares muy altos o
con vientos fuertes se debe de instalar la unidad contra la pared para que
esta pueda tener un mejor funcionamiento.
Los espacios libres que se deben considerar para un buen
funcionamiento son:
Instalación en el entretecho
Instalación en cuarto de máquinas
Instalación de las tuberías de conexión
Instalación en el entretecho:
Espacio mínimo entre unidad evaporadora y techo: 0.2m
Espacio mínimo entre unidad evaporadora y cielo faso: 0.2m
El Producto 44
Instalación en cuarto de máquinas:
Espacio mínimo entre unidad evaporadora y pared: 0.15m
Espacio mínimo entre área de servicio o mantenimiento de
unidad evaporadora y pared: 0.6 metros.
Instalación de las tuberías de conexión:
La longitud máxima de tubería es de 25 a 30 metros y la
elevación máxima de la tubería es de 15 a 20 metros.
La tubería de conexión no debe instalarse hasta no haber fijado
las unidades interior y exterior. Es importante mantener seca la
tubería de conexión y evitar que entre humedad durante la
instalación.
Para colocar la tuberías se debe de perforar un orificio en
la pared reuniendo las tuberías de conexión y los cables,
haciéndolas pasar por dicho orificio desde el exterior,
posteriormente se conectan las tuberías y se abre las válvulas
de cierre de la unidad condensadora para que la tubería de
refrigerante que conecta a las unidades tenga un flujo sin
obstáculo.
2.2.4.5 Mantenimiento
Las unidades necesitan mantenimiento especializado por parte del
fabricante. Inspección y limpieza de los serpentines interior y exterior,
requieren de revisión para la adecuada circulación del aire (succión y
descarga) una vez al mes y limpieza de las superficies.
El Producto 45
Para hacer el mantenimiento de ductos y de la unidad evaporadora
cuando se encuentra en el entretecho se deja una compuerta para su
acceso, en el caso de que el material sea tabla yeso; en caso que sea un
cielo falso de loseta, se deja una de ellas móvil para poder entrar a
realizar el mantenimiento.
2.2.4.6 Requisitos eléctricos
Las unidades pueden ser bifásicas o trifásicas. Hasta 5 toneladas
requiere 240 voltios y arriba de 5 toneladas 360 voltios, ya que así se
hace una mejor distribución de la energía. Al requerir mayor voltaje es
necesaria una subestación eléctrica para potenciar esta energía y
transformarla.
2.2.4.7 Requisitos hidráulicos
Para evacuar el agua que produce la unidad evaporadora se utiliza
una tubería conectada al drenaje de aguas lluvias diámetro exterior 3.7 a
3.9 cm, diámetro interior 3.2 cm).
Para impedir que el agua retroceda hacia el acondicionador cuando
éste se pare, se debe inclinar el tubo de desagüe hacia afuera (lado de la
salida).
Cuando se conecte la tubería debe de establecer un punto de
apoyo a cada metro o metro y medio para evitar que la tubería se
deforme.
El extremo del tubo de desagüe debe estar a más de cinco
centímetros por encima del suelo, si se descarga directamente el agua en
un desagüe, debe poseer un sifón para impedir que los malos olores
entren al espacio.
El Producto 46
A continuación se detalla en forma gráfica la instalación de la
tubería de desagüe. (Ver ANEXO No. 21).
2.2.4.8 Requisitos estructurales
Se debe tomar en cuenta el peso de los equipos cuando van a ser
instalados en la azotea, estos se colocan sobre una base de concreto o
en una estructura metálica. La unidad evaporadora va sujeta por medio de
un anclaje especial a la losa o al techo cuando es instalada en el
entretecho, el espacio que será utilizado para la colocación de los
ductos y unidades evaporadoras no debe interferir con las vigas y las
demás instalaciones que se encuentran en el entretecho.
2.2.5 Sistema tipo paquete
2.2.5.1 Características generales
Estos equipos de climatización son de tipo central, donde sus
unidades están auto contenidas, es decir el condensador y el evaporador
se encuentran en el mismo sistema y el aire se distribuye a los
distintos espacios a través de ductos. Es utilizado en edificaciones de
gran tamaño, por ejemplo; bancos, oficinas, centros deportivos,
restaurantes, etc.
Estos equipos se instalan en el exterior, generalmente en losas de
techos; las dimensiones de estas unidades varían de acuerdo a la
capacidad, las más usadas son de: 3.0 TR a 30.0 TR.
Sistema tipo paquete. (Ver ANEXO No. 22).
A continuación se exponen las capacidades y medidas más
comunes:
El Producto 47
TABLA No. 6
MEDIDAS Y CAPACIDADES DE SISTEMA DE TIPO
PAQUETE
CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO
3.0 TR – 6.0 TR 1.90m 1.20m 0.90m
7.5 TR – 12.5 TR 2.30m 1.50m 1.30m
15.0 TR – 25.0 TR 2.30m 2.20m 1.30m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
Ventajas:
Bajo nivel sonoro.
Las dos unidades (condensadora y evaporadora) están
acopladas en una sola.
Desventajas:
No pueden trabajar en un rango donde se exige un índice muy
bajo de temperatura.
Instalación especializada.
Puede tener gran tamaño y peso.
Requerimiento de espacios en el entretecho para la instalación
de ductos.
El Producto 48
2.2.5.2 Formas de operar
Su configuración usual es la de una caja rectangular con
conexiones de suministro y retorno en el frente y tomas para succión y
descarga del aire de condensación en los laterales y en la parte de atrás.
El aire de retorno es succionado a través del evaporador por un
ventilador centrífugo, que a su vez lo descarga como aire de suministro
por el frente. Una bandeja de condensado, debajo del evaporador, recoge
toda la humedad y está conectada a un drenaje.
El compartimiento del evaporador, consta de paredes para evitar
pérdida y condensación en la lámina exterior, el filtro está generalmente
localizado en el ducto de retorno.
Separando el compartimiento del evaporador del de condensación,
hay una pared que sirve de aislamiento para la mínima transmisión de
calor y ruido del acondicionador de aire.
El aire de retorno pasa a través del filtro y luego a través del
evaporador donde es enfriado y deshumidificado.
El aire al pasar por el serpentín será enfriado y luego será
distribuido al espacio a acondicionar.
Detalle de formas de operar de Sistema tipo Paquete.
(Ver ANEXO No. 23).
2.2.5.3 Requisitos de ubicación
La unidad tipo paquete debe ser ubicado en el exterior en un lugar
ventilado, los ductos de suministro se distribuyen en el entretecho.
El Producto 49
Ubicación de equipos y distribución de ductos del sistema de
sistemas de acondicionador de aire tipo paquete. (Ver ANEXO No. 24).
Espacios a considerar para un óptimo funcionamiento:
Distancia mínima entre salida y retorno de aire y pared: 1.5m.
Distancia mínima libre en perímetro: 2.0 metros.
2.2.5.4 Instalación
Se deben instalar sobre bases de concreto de altura de 10
centímetros o sobre base metálica en el exterior. Cuando es instalada a
nivel de piso, esta plataforma no debe estar en contacto con ninguna
pared y fundaciones ya que esto previene transmitir vibraciones a la
edificación.
Cuando es ubicado en losa de techo se toma en cuenta el peso del
equipo y las vibraciones que esta produce.
Los equipos de acondicionador de aire tipo paquete, demanda de
espacios libres en su alrededor para evitar la recirculación del aire de
descarga, ventilación y mantenimiento, la distancia entre estos puede ser
de 1.50 a 2.00 metros.
Este tipo de equipo debe de tener una descarga de aire sin
obstáculos, la unidad tipo paquete puede tener dos tipos de suministro y
retorno de aire: vertical u horizontal.
Detalle de descarga horizontal. (Ver ANEXO No. 25).
Detalle de descarga vertical. (Ver ANEXO No. 26).
El Producto 50
2.2.5.5 Mantenimiento
Revisión y limpieza de filtros y ductos de forma periódica,
inspección y si se requiere, limpieza del serpentín, del desagüe y de todas
las conexiones eléctricas.
2.2.5.6 Requisitos eléctricos
Las unidades pueden ser de 240 voltios bifásicas hasta 5 toneladas
o trifásicas hasta 25 toneladas, mayores de 25 toneladas pueden ser
necesarios 480 voltios para reducir su costo y mejorar la eficiencia, ya que
así se hace una mejor distribución de la energía.
Al requerir mayor voltaje es necesaria una subestación eléctrica
para potenciar esta energía y transformarla.
2.2.5.7 Requisitos hidráulicos
La unidad elimina el condensado por un orificio que se conecta a la
tubería de drenaje de aguas lluvias, esta deberá contar con un sifón para
evitar el retorno de malos olores.
2.2.5.8 Requisitos estructurales
La estructura de la losa debe tener la suficiente resistencia para
soportar el peso de la unidad, la cual debe de tomarse en cuenta desde el
proceso de diseño.
Dependiendo en donde sea instalada la unidad debe poseer un
espacio por el cual ingresen los ductos para ser distribuidos por los
diferentes niveles de la edificación. Este ducto debe poseer las
características adecuadas.
El Producto 51
2.2.6 Sistema tipo chiller
2.2.6.1 Características generales
Es un equipo de descarga indirecta, ya que el aire se distribuye a
los diferentes espacios por medio de ductos. Se compone por un sistema
central que se encarga de enfriar un fluido, generalmente agua, el cual se
distribuye a los diferentes equipos de enfriamiento ubicados en las áreas
que requieren de climatización.
El agua helada pasa desde la unidad exterior a través de tuberías
(PVC, PE, cobre o acero) hacia las unidades manejadoras de aire (UMA)
o unidades denominadas fan coils, que son las que se encargan de
distribuir el acondicionador de aire hacia los ductos (estas desempeñan la
función de los evaporadores descritas en los sistemas anteriores).
A continuación se exponen las capacidades y medidas más
comunes de sistema tipo chiller:
TABLA No 7
MEDIDAS Y CAPACIDADES DE SISTEMA DE TIPO
CHILLER
CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO
80.0 TR – 100.0 TR 4.80m 2.30m 2.30m
140.0 TR – 160.0 TR 6.00m 2.30m 2.30m
180.0 TR – 200.0 TR 7.20m 2.30m 2.30m
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
El Producto 52
Sistema de acondicionador de aire tipo Chiller.
(Ver ANEXO No. 27).
Ventajas:
Versatilidad en el número de unidades internas: puede ser
conectado con varias UMAs o fan coils dependiendo de la
potencia de la unidad externa.
Es utilizado para acondicionar grandes instalaciones por su
eficiencia.
Bajo nivel de ruido.
La vida promedio de los chillers varía de 25 a 30 años con
buen mantenimiento.
Los modelos recientes consumen menos electricidad que los
modelos de más de 20 años, ya que cuentan con sistemas que
permiten trabajar de acuerdo a la demanda requerida
reduciendo la carga y operando solo los compresores
necesarios.
Desventajas:
Alto costo de instalación.
Unidades de gran tamaño y peso.
Difícil instalación cuando son ubicados en azotea.
Para proyectos pequeños es un gasto muy grande por su alto
costo.
El Producto 53
2.2.6.2 Formas de operar
El principio de funcionamiento de una unidad tipo chiller es que
utiliza el agua para el cambio de estado, se podría definir como una
unidad agua-aire.
El agua se hace circular de manera forzada sobre un
intercambiador de temperatura en el cual se realiza el cambio de estado
utilizando el factor agua y no el factor aire para este.
El agua que sale del intercambiador circula por el circuito hidráulico
a cada una de las unidades manejadoras de aire o fan coils, las cuales se
encargan de distribuir el aire refrigerado a una cierta temperatura,
modificando así la temperatura ambiente y luego el agua regresa de
nuevo al intercambiador para bajar su temperatura, repitiéndose el ciclo
de refrigeración para nuevamente ser distribuido.
Condensador y evaporador pueden estar juntos en la misma
máquina, en cuyo caso el enfriamiento es por aire o separados la cual
debe disponer de una torre de enfriamiento de agua con un circuito
secundario de enfriamiento del condensador, esta es más eficiente pero
requiere de mucho espacio y especial cuidado con el tratamiento del
agua.
Los principales dispositivos y controles de un chiller son:
Termostatos.
Presostato de baja presión
Presostato de alta presión.
Filtro deshidratador de succión.
Filtro deshidratador de líquido.
Indicador de líquido o cristal mirilla.
El Producto 54
2.2.6.3 Requisitos de ubicación
La unidad chiller se ubica en el exterior del edificio, porque se
requiere de buena ventilación de tal forma que el aire pueda circular y
descargarse libremente.
En el interior del edificio en el entre cielo o en el cuarto de
máquinas se ubicará las unidades fan coils o las UMA. Las únicas
conexiones entre la unidad interna y la unidad externa es el circuito
hidráulico común cerrando un circuito.
La distancia entre el chiller y el muro debe ser de por lo menos 1.80
metros y el espacio entre ellos debe ser entre 1.50 y 3.00 metros para
tener un fácil acceso de mantenimiento y ventilación de los chillers.
2.2.6.4 Instalación
Estos tipos de equipos se instalan generalmente en losas de
techos en una base de concreto.
La descarga de aire del chiller es vertical por lo que también debe
de estar libre de obstáculos.
Se debe de tener un espacio libre disponible de aproximadamente
del 70% del área de planta del chiller para permitir:
Succión de aire
Instalación y recorrido de tuberías de agua fría
Bombas de impulso de agua
Accesorios de instalación
Mantenimiento
El Producto 55
2.2.6.5 Mantenimiento
Las unidades chillers necesitan mantenimiento especializado por
parte del fabricante. Requieren de revisión de la adecuada circulación del
aire (succión y descarga) una vez al mes y limpieza de las superficies.
La bomba de agua no demanda de ningún mantenimiento a
excepción si esta fallara, el filtro debe de ser controlado y sustituirse si
este se encontrara sucio u obstruido.
El sistema debe contar con una bomba de respaldo en caso de
falla para que este se mantenga siempre operando.
2.2.6.6 Requisitos eléctricos
Las unidades pueden son trifásicas de 220 o de 480 voltios,
cuando el voltaje es de 480 es necesaria una subestación para
suministrar la energía y transformarla ya que las compañías eléctricas no
brindan este tipo de voltaje.
2.2.6.7 Requisitos hidráulicos
Las tuberías de agua fría son generalmente de acero y se deben
aislar convenientemente para evitar perdida de temperatura y
condensación, el sistema debe contar con dos tuberías por cada chiller:
suministro y retorno de agua.
Los diámetros de estas tuberías dependen de la capacidad del
chiller.
A continuación se exponen las dimensiones de tubería
dependiendo de la capacidad del chiller.
El Producto 56
TABLA No. 8
DIMENSIONES DE TUBERÍAS DEPENDIENDO DE
CAPACIDAD DE CHILLER
CAPACIDAD DEL CHILLER DIÁMETRO DE
TUBERIA
80.0 TR – 100.0 TR (2) 4.0”
140.0 TR – 160.0 TR (2) 6.0”
180.0 TR – 200.0 TR (2) 6.0”
300.0 TR – 400.0 TR (2) 8.0”
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa
Guzmán Álvarez.
Tubería instalada para sistema de acondicionador de aire tipo
chiller. (Ver ANEXO No. 28).
2.2.6.8 Requisitos estructurales
Estos tipos de equipos se instalan en una base de concreto de
15cm a 20cm de altura, para evitar una inundación y el correcto drenaje.
Además debe ser montado sobre aisladores de vibración.
Dependiendo en donde sea instalada la unidad debe poseer un
espacio por el cual ingresen los ductos para ser distribuidos por los
diferentes niveles de la edificación.
Este ducto debe poseer las características adecuadas.
El Producto 57
2.3 Información complementaria de los acondicionadores de
aire
2.3.1 Usos más comunes
Los sistemas de acondicionadores de aire están diseñados para
ser ubicados en distintos tipos de edificaciones dependiendo de sus
características.
TABLA No. 9
TABLA COMPARATIVA DE USOS MÁS COMUNES DE
TIPOS DE ACONDICIONADORES DE AIRE
Fuente: Manual Básico De Sistemas De Aire Acondicionado Y Extracción Mecánica De Uso
Común En Arquitectura. Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa Guzmán Álvarez.
2.3.2 Eficiencia de los sistemas de acondicionador de aire
La finalidad de estimar la eficiencia de un equipo de acondicionador
de aire es indicar la cantidad de energía relativa requerida para remover
una cantidad específica de calor. De allí que un equipo con eficiencia
mayor, consumirá menos energía para realizar el mismo trabajo.
Es similar a los kilómetros por litro para automóviles pero en vez de
km/l, los equipos de acondicionador aire central usan la designación EER
(Energy Efficiency Ratio) que no es más que una simple relación
matemática entre el calor total suministrado expresado en unidades
térmicas británicas por hora (Btu/h) versus la energía eléctrica requerida
para lograrlo (Kw).
El Producto 58
Recientemente el Departamento de Energía de los Estados Unidos
de Norteamérica ha desarrollado un método más complicado para evaluar
el desempeño de un equipo a lo largo de un amplio rango de condiciones
de operación. El resultado es conocido como el SEER (Seasonal Energy
Efficiency Ratio) que es un indicativo de la operación del acondicionador
de aire durante la temporada de frío.
Dado que el valor correspondiente al SEER es considerablemente
superior al EER para un mismo equipo, se ha hecho muy popular
expresar los valores de la eficiencia de los equipos acondicionadores de
aire mediante el uso de este término (SEER) el cual ya ha sido adoptado
por la mayoría de los fabricantes a nivel mundial y aunque no debería ser
considerado como un índice de eficiencia para aquellos equipos que se
encuentren funcionando en lugares tropicales dada la inexistencia de
estaciones o época de frío. A continuación se muestra una tabla
comparativa de los diferentes sistemas de acondicionador de aire, su EER
(Energy Efficiency Ratio) y su consumo eléctrico expresado en
KW/toneladas de refrigeración.
TABLA No. 10
TABLA COMPARATIVA DE USOS MÁS COMUNES DE
TIPOS DE ACONDICIONADORES DE AIRE
Fuente: Tabla tomada de Carrier Interamericana Elaborado por: Nathaly Beatriz Colocho López, Paula Andrea Daza Jiménez, Martha Teresa
Guzmán Álvarez.
CAPÍTULO III
ESTUDIO TÉCNICO
3.1 Equipo
3.1.1 Equipo ecológico
Se denominan equipos ecológicos a aquellos equipos originales
que aportan nuevas características físicas a los ya diseñados y
construidos, pero sin alterar su función fundamental, como es el propósito
de este proyecto con el diseño y construcción del acondicionador de aire
ecológico.
A pesar de que en la actualidad haya un sinnúmero de equipos la
atención está dirigida a analizar e identificar cuáles son los factores y
variables que permiten o favorecen la innovación de dichos equipos.
Si se reflexiona sobre las tendencias futuras nos daremos cuenta
de los diversos cambios que se están presentando, como son la creciente
diversificación de las empresas, mayores exigencias de los usuarios,
cambio de hábitos de los consumidores, ante esto debe haber una actitud
anticipada de cambio para fomentar la innovación.
Para lograr el éxito que se desea con el acondicionador de aire
ecológico debemos considerar, que el equipo innovador, y porque no
decir o darle el nombre de invención, no se lo puede tratar como un dato
ni la tecnología cono un recurso que se utilice cuando convenga, sino en
la cotidianidad pero con los cuidados necesarios.
Estudio Técnico 60
Teniendo una actitud innovadora se puede ser capaz de plasmar
ideas que impliquen mejoras en nuestra manera de pensar, de sentir, de
desarrollar, de vivir y de sobrevivir a los cambios naturales y tecnológicos
que se dan en la actualidad con mayores innovaciones o problemas
futuristas.
Puesto que a medida que el hombre invente sin consiente ni
conciencia del daño que puede hacer a la naturaleza, sino más bien para
sus propósitos personales a medida que el tiempo avance la naturaleza
se ira acabando paulatinamente, pero siempre habrán maneras de que se
pueda reducir estos danos que ya no podrán ser remediables pero si
controlables.
Naturaleza esta que no nos costó nada obtenerla porque nos la
dieron gratis, nos la regaló el creador, pero que sí, nos cuesta bastante el
desear conservarla; pero esto se da cuando no se sabe con qué amor y
sacrificio se obtienen las cosas.
Y es esta la gran convicción de muchos humanos, sentirse que con
la creación tecnológica dada por el hombre, pretenden superarlo a DIOS.
Sin darse de pronto cuenta que más que superarlo a él, están
ocasionando la destrucción de ellos mismos y de todos los que formamos
parte de la naturaleza en sí.
3.1.2 Técnica y tecnología como parte del desarrollo del nuevo
equipo: Acondicionador de aire ecológico
Al involucrar la técnica en la innovación hay que considerar un
conjunto de saberes, puede ser aplicada en varios ámbitos, y por lo
general nace en la imaginación y después se la pone en práctica, se suele
transmitir entre persona que después se va mejorando con el tiempo y la
práctica en donde cada persona le imprime su sello personal.
Estudio Técnico 61
La técnica constituye una cualidad exclusiva del hombre, lo que
hace que nos distingamos de los animales, las técnicas más prioritarias
se dirigen a la satisfacción de alguna necesidad evitando las dificultades y
hay una técnica para cada forma de actividad.
Las técnicas forman parte esencial de nuestra cultura, solo
nosotros somos responsables por los males ocasionados posiblemente
por una mala utilidad.
La tecnología no puede quedar de lado en el proceso innovador del
acondicionador de aire ecológico a desarrollar, considerando que con el
pasar de los años la tecnología ha ido teniendo su evolución, también
conocida como revolución tecnológica.
La finalidad de las tecnologías es transformar el entono humano
sea este natural o social, para adaptarlo a las necesidades de cada uno
de ellos, una evidente transformación del medio ambiente con las
tecnologías son las consecuencias irreversibles que tiene nuestro planeta,
cuando el lucro es el propósito de las actividades tecnológicas el
resultado es inevitable porque existe quien adquiera estas tecnologías,
siendo unas beneficiosas y otras perjudiciales.
En el diseño y construcción del equipo innovador, en este caso
acondicionador de aire ecológico, la técnica es aplicada en todo el
proceso, porque es en la que esencialmente más se enfoca el desarrollo
del equipo de climatización.
Es en cierta forma difícil de establecer la diferencia entre la
tecnología y la técnica, pero si podemos establecer que la tecnología es
un saber más racional y la técnica está basada en la experiencia, en la
ejecución del proyecto se considerará la parte técnica en mayor escala
comparada con la parte tecnológica.
Estudio Técnico 62
3.2 Descripción del proceso de investigación y construcción del
sistema de climatización del equipo: Acondicionador de aire
ecológico
3.2.1 Etapa de iniciación: Descripción de la investigación y
construcción del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
Para la construcción del equipo, lo primordial fue considerar que
accesorios y componentes serían necesarios para el funcionamiento,
partiendo de ello se establecería que dimensiones tendrá. Se determinó
que la medida de la estructura del equipo será de 1 metro cuadrado.
(Ver ANEXO No. 29).
En la parte inferior el cuadrante es de acero, para que pueda
soportar todo el peso necesario y para evitar la corrosión.
(Ver ANEXO No. 30).
Tres tubos conduit con 1 pulgada de ancho y 70 centímetros de
largo, se les dió la forma de “U”. (Ver ANEXO No. 31). Seis planchas de
tol con célula de 1.25 de espesor, 25 centímetros de alto y 25 centímetros
de ancho, con tres orificios verticales de 1/2 pulgada a cada extremo,
complementado con los tres tubos conduit serán para el evaporador.
Vista superior, frontal y lateral del Evaporador.
(Ver ANEXOS No. 32, No. 33 y No. 34).
En un mismo espacio estarán dos compartimientos, uno para el
evaporador que estará en la parte superior y la cavidad para la turbina
que está en la parte inferior.
Vista frontal y lateral. (Ver ANEXOS No. 35 y No. 36).
Estudio Técnico 63
Con planchas de tol con célula de 1.25 milímetros se elaboró la
cavidad en donde se ubicará la turbina.
Vista frontal y lateral. (Ver ANEXOS No. 37 y No. 38).
El equipo consta con un tanque que será el reservorio del gas
refrigerante ecológico, al que primero se le hace un vacío a través de una
válvula para hacer vacío que está ubicada en su parte lateral, con la cual
se absorberá toda la humedad y aire que tenga en su interior el sistema
de climatización antes de realizar el proceso de enfriamiento.
(Ver ANEXO No. 39).
El tanque es reciclado, en el que antes de su utilización para este
proyecto contenía el mismo tipo de gas refrigerante, con la diferencia que
se le han adaptado varios accesorios, como: tres patas para
sostenimiento y aseguramiento a la base del equipo, un codo galvanizado
de 1/2 pulgada donde se soldará la cañería de cobre, una unión de 3/4 de
pulgada en la parte superior para conectar una válvula check de la misma
dimensión y una unión de 1/2 pulgada para posible limpieza.
(Ver ANEXO No. 40).
En la parte inferior del tanque donde está un codo de 1/2 pulgada
se conecta una cañería de 1/2 pulgada. (Ver ANEXO No. 41).
Se construyó un cilindro estabilizador o diafragma que está
compuesto por un cilindro de hierro de 2 pulgadas de ancho y 12
pulgadas de largo, con una tubería de cobre de 1/2 pulgada que lo
atraviesa de lado a lado es decir longitudinalmente, se le realizaron dos
orificios en el centro, uno distanciado del otro, en los que se colocaron
dos tapones, uno servirá para el ingreso del agua salina y el otro para la
salida del aire que se produce por la introducción de dicho líquido.
(Ver ANEXO No. 42).
Estudio Técnico 64
En el cilindro estabilizador se introduce agua salina con el propósito
de regular la temperatura del gas refrigerante ecológico y evitar que al
salir a alta velocidad por la parte inferior del tanque reservorio se congele
dentro de la cañería, ya que el flujo de presión con la que el gas
refrigerante sale del tanque o de la botella que lo contiene es bastante
elevado. (Ver ANEXO No. 43).
Siguiendo el procedimiento del flujo del equipo de climatización, del
cilindro estabilizador o diafragma pasa por cañerías de 1/2 y 5/8 pulgadas
hacia una válvula check horizontal de 1/2 pulgada, se conecta con cañería
por la parte lateral de la recamara de calentamiento y es por donde
ingresa el gas refrigerante. (Ver ANEXO No. 44).
La recamara de calentamiento o comúnmente dicho cámara de
expansión del gas refrigerante es un adicional que se le está colocando al
acondicionador de aire ecológico.
El material del que está construido es totalmente de hierro dulce,
utilizamos hierro dulce con una célula o espesor de 1/8 de pulgada porque
este material es resistente y podemos evitar alguna explosión a por efecto
de las altas temperaturas.
En la parte lateral tiene un neplo con una unión de 1/2 pulgada y en
la superior un neplo de 1/2 pulgada junto con un codo de la misma
medida. (Ver ANEXO No. 45).
Se colocó una resistencia de 110 voltios con revestimiento de
porcelana en el contorno de la cámara de expansión, que ayudará para el
calentamiento del gas refrigerante. (Ver ANEXO No. 46).
Al instante en que el gas refrigerante ingresa lo hace con una
presión controlada y como la recamara de calentamiento o cámara de
Estudio Técnico 65
expansión está caliente, llega a un punto de ebullición, que por acción del
calentamiento es ahí en donde tiene una reacción que es la elevación de
su presión.
Al salir el gas refrigerante de la recamara de calentamiento lo hace
por la parte superior, teniendo elevada su presión es disparado así mismo
por cañería a otra válvula check horizontal de 1/2 pulgada.
(Ver ANEXO No. 47).
Con la colocación de la válvula check en este tramo se impide que
el gas refrigerante retorne a la recamara de calentamiento y pueda
avanzar al condensador. (Ver ANEXO No. 48).
El condensador está construido con tubo conduit de célula 0.8
milímetros y 40 centímetros de largo, porque es el material más apropiado
para enfriar el gas, junto con placas de tol de 1.25 de espesor. En las
placas de tol los orificios fueron realizados uno por uno, siendo un total de
15 placas con 20 orificios cada una. (Ver ANEXO No. 49).
El condensador en si es un serpentín de enfriamiento, por donde va
a circular el gas refrigerante para lograr su condensación, es decir
cambiar su estado de gas a líquido. (Ver ANEXO No. 50).
Para hacer el serpenteo van unidos en serie 12 metros de tubos
galvanizados conduit de 1/2 pulgada a través de codos de cañería de
cobre del mismo tamaño. (Ver ANEXO No. 51).
Luego el gas refrigerante pasa por la cañería de salida del
condensador a un filtrador o filtro-secador, (Ver ANEXO No. 52), habiendo
en su extremo de salida un ojo mágico de 5/8 de pulgada, con el objetivo
de observar si hay circulación de gas refrigerante en el sistema.
(Ver ANEXO No. 53).
Estudio Técnico 66
Al gas refrigerante se lo hará subir hasta el evaporador a través de
una cañería de 3/8 de pulgada que estará conectada a seis capilares.
(Ver ANEXO No. 54).
El evaporador está provisto además de capilares de cobre para
acondicionadores de aire y centrales de frio de 0.2 mm de espesor,
siendo un total de seis capilares distribuidos en pares, estos van
dispuestos por cada cavidad de congelación, ya que el evaporador está
provisto de tres tubos de 1 pulgada en forma de “U” donde se conectan 2
capilares en cada uno, que al cambiar el volumen de las cañerías de una
cavidad fina a una ancha se produce el frio.
A su vez están unidos en paralelo por medio de un tubo de hierro
galvanizado de 1 1/8 de pulgada que tiene una válvula para realizar vacío
en su parte superior, el tubo es de este tamaño porque es por donde
retorna el gas refrigerante por otra cañería. (Ver ANEXO No. 55). El gas
refrigerante habiendo cumplido su propósito en el evaporador, sigue su
marcha por una cañería de 7/8 de pulgada de cobre, y luego por de una
válvula check regresa al tanque de donde salió inicialmente. (Ver ANEXO
No. 56).
El tanque reservorio en su parte superior tiene una unión y un codo
en el que se acopla una válvula check horizontal de 3/4 de pulgada, que
servirá para receptar el ingreso del gas que ya ha cumplido su ciclo y
evitar su retorno al evaporador. (Ver ANEXO No. 57). El sistema
netamente por sus principios de climatización debe hacer una
recirculación. En el compartimiento del evaporador en donde se produce
el frio o propiamente dicho donde se evapora el gas, está la cavidad para
la turbina en la parte inferior; esta al moverse por un motor de 1/2 HP
produce una turbulencia y extrae el aire frio que ha producido el equipo de
climatización y lo envía hacia el exterior, el cual nos va a proveer de la
climatización requerida. (Ver ANEXO No. 58).
Estudio Técnico 67
3.2.1.1 Diagrama de bloque del proceso de innovación del sistema
de climatización del equipo: Acondicionador de aire
ecológico
DIAGRAMA No. 1
PROCESO DE INNOVACIÓN DEL SISTEMA DE
CLIMATIZACIÓN
Fuente: Investigación Directa.
Elaborado por: Junior Paul Torres Ordóñez.
7 CONDENSADOR
86
VALVULA CHECK
VALVULA
CHECK
9
41
3 VALVULA CHECK
2CILINDRO ESTABILIZADOR
FALLA EN PRIMERA PRUEBA DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN
RECAMARA
DE
CALENTAMIE
FILTRO-SECADOR
TANQUE RESERVORIO
EVAPORADOR
5
Estudio Técnico 68
3.2.2 Gas refrigerante que se utilizará en el sistema de
climatización del equipo: Acondicionador de aire ecológico
Se va a diseñar y construir un acondicionador de aire para la
climatización de diferentes ambientes, siendo lo beneficioso, que en el
sistema el flujo de gas refrigerante que está inmerso; para que se dé el
enfriamiento será ecológico.
Se podría decir que este acondicionador de aire es distinto a los
que existen actualmente en el mercado, pero sin cambiar los principios en
los que se basa y la utilidad que tendrá.
Para el funcionamiento del equipo de climatización se utilizará el
gas refrigerante R-410A, es un refrigerante libre de cloro (sin CFC´s ni
HCFC´s) por lo tanto no produce ningún daño a la capa de ozono y su uso
no está sujeto a ningún proceso de retirada.
Tiene un elevado rendimiento energético, es una mezcla única y
por lo tanto facilita ahorros en los mantenimientos futuros, otras de sus
cualidades son:
No es tóxico ni inflamable
Es reciclable y reutilizable
Este refrigerante no es compatible con sistemas de aire
acondicionado que funcionan con R-22.
(Ver ANEXO No. 59).
Otros de los beneficios del uso del gas R-410A son que es un
producto químicamente estable, el rendimiento en climatización con
R-410A es superior al que alcanzamos con R-22, tiene bajo efecto
invernadero, es estable en condiciones normales de presión y
temperatura.
Estudio Técnico 69
3.2.3 Pruebas iniciales del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
3.2.3.1 Primera prueba del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
Concluido el proceso de acoplamiento de cada uno de los
accesorios y piezas del acondicionador de aire se hará una prueba inicial.
Esta prueba únicamente comprende lo que es el sistema de
climatización, es decir, constatar si en el recorrido del gas refrigerante no
se presenta ninguna anomalía que pueda afectar su eficacia.
Únicamente la resistencia es la que está provista de corriente,
porque es la encargada de calentar la recamara de calentamiento y así
poder elevar la presión del gas refrigerante R-410A. Después de esto
dependiendo si no hay que realizar correctivos o cambios inesperados, se
procederá con la parte eléctrica.
Al equipo de climatización se le realiza un vacío que es para
absorber toda la humedad, aire o impurezas que pueda haber dentro del
sistema por donde va a circular el gas refrigerante R-410A, lo cual podría
ser nocivo para la finalidad requerida. Una de las dos válvulas para hacer
vacío está en el tanque reservorio que es por donde se hará este
procedimiento. Posteriormente se le ingresará al tanque de 3 a 4 kilos de
gas refrigerante R-410A que servirá para lograr el funcionamiento del
equipo.
El gas refrigerante parte desde el tanque reservorio y hace su
recorrido de la manera que se esquematizó en la “Etapa de iniciación:
Descripción de la investigación y construcción del sistema de
climatización del equipo: Acondicionador de aire ecológico”.
Estudio Técnico 70
Una fuga repentina de gas refrigerante evidencia que el equipo no
puede funcionar porque tiene perdida de presión, inmediatamente se
aplica externamente agua con detergente desde el inicio hasta el final del
recorrido del sistema para poder encontrar y observar la ubicación del
inconveniente, la muestra de ello es el sonido y la burbujas que se forman
por efecto del detergente en los cordones de soldadura de la recámara de
calentamiento. (Ver ANEXOS No. 60, No. 61 y No. 62).
En otras condiciones no es visible ni evidente la fuga, pero sin
embargo por la elevación de la presión se pone de manifiesto
prontamente.
Se pretendió solucionar el problema de la recamara de
calentamiento soldándole por donde se dieron las fugas, porque fueron
varias, aunque esto no garantizaría de que no fuese a presentar fallas
posteriormente.
Varios fueron los análisis sobre las soluciones a esta complicación,
una solución temporal podría ser soldarla nuevamente, o una definitiva
cambiar la recamara.
Se optó por la solución definitiva que es cambiar la recámara de
calentamiento, se sacará la que está colocada y de esta manera se evitan
posibles nuevas fugas y que el equipo no vaya a funcionar como se
desea. (Ver ANEXO No. 63).
Favorablemente se tenía otro receptáculo que servirá para
confeccionar la nueva recamara de calentamiento, igual que la anterior
esta también tiene cañería para ingreso y salida del gas refrigerante.
El ingreso es por el costado inferior y la salida por el costado
superior. (Ver ANEXO No. 64).
Estudio Técnico 71
Se compró una resistencia, porque la anterior ya presentaba
deterioro en su apariencia y su longitud era muy corta.
(Ver ANEXO No. 65).
Se asegura la resistencia alrededor de la cámara de expansión tal
y como estaba en la cámara anterior, (Ver ANEXO No. 66).
Se la coloca la recamara de calentamiento donde debe ir y se
sueldan las cañerías en el mismo sentido de recorrido del sistema, por la
cañería inferior ingresa el gas refrigerante R-410A y por la superior sale.
(Ver ANEXO No. 67).
3.2.3.2 Segunda prueba del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
Realizadas todas las correcciones por las inesperadas fallas
presentadas en la primera prueba del sistema de climatización, se tuvo
que ejecutar una segunda prueba para constatar si la recamara de
calentamiento ya no presentaba entorpecimientos.
Nuevamente se tuvo que hacer un vacío al sistema para
introducirle el gas refrigerante R-410A, que es el que utilizaremos en
nuestro equipo de climatización.
La segunda prueba se efectuó de manera eficaz, en todo el
recorrido por donde circulo el gas refrigerante dentro del sistema no
existieron fugas, pero dudosamente no se obtuvo el enfriamiento en el
evaporador.
Al no haber enfriamiento es muestra clara de que obligadamente se
tiene que reestructurar el recorrido del gas refrigerante del sistema, y
después realizar nuevas pruebas.
Estudio Técnico 72
3.2.4 Etapa de mejoramiento: Descripción de la investigación y
construcción del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
Forzadamente después de haber hecho varias pruebas en las que
no se dieron los resultados deseados se tuvo que cambiar en ciertos
tramos el esquema inicial del sistema de climatización, para lo cual se
tuvo que desechar toda la carga de gas refrigerante R-410A.
El nuevo sistema comprende la incorporación de otro tanque, es un
tanque de abastecimiento que sirve a la vez de recarga de gas
refrigerante R-410A para el tanque reservorio, y dos válvulas celenoides.
La función de las válvulas celenoide es abrir el paso del gas
refrigerante en una sola dirección, aumentar su PSI y evitar que retorne.
El tanque de abastecimiento tiene una llave para habilitar o
restringir el paso del gas refrigerante y está protegido o cubierto con un
material de aislamiento térmico porque no puede tolerar calor.
Esta llave debe estar abierta al momento del proceso de
climatización, en el momento que el gas refrigerante sale del tanque de
abastecimiento es controlado por una válvula celenoide de 5/8 de
pulgada. (Ver ANEXO No. 68).
Baja al filtro-secador, pasa por el ojo mágico, y avanza por la
cañería de 3/8 de pulgada de la cual se desprenden tres capilares de 1/8
de pulgada que ingresan al evaporador.
Cada capilar se conecta con cada tubo galvanizado conduit en
forma de “U”, produce el frio y retorna por la cañería de 7/8.
(Ver ANEXO No. 69).
Estudio Técnico 73
De la cañería de retorno pasa por una válvula check horizontal de
3/4 de pulgada, que es la que ayudará a que el gas refrigerante no se
regrese y así lograr que baje al tanque reservorio. (Ver ANEXO No. 70).
Ingresa al tanque reservorio, al que se le ha adicionado un
manómetro para registrar el vacío que tiene el sistema.
(Ver ANEXO No. 71).
Posteriormente se carga con el gas refrigerante que saldrá por la
parte de abajo al cilindro estabilizador, luego por cañería se canaliza a la
válvula celenoide de 3/8 de pulgada, (Ver ANEXO No. 72), y a una válvula
check horizontal de 1/2 pulgada que llega a la nueva recámara de
calentamiento. (Ver ANEXO No. 73).
Continuando su recorrido pasa por una válvula check horizontal de
1/2 pulgada e ingresa al condensador. (Ver Anexo No 74).
Al salir por la cañería sube y se enlaza con los seis capilares de 0.2
mm que distribuidos en par se conectan con cada tubo en forma de “U”
que está en el evaporador y se produce el frio. (Ver ANEXO No. 75).
Regresa de nuevo al tanque reservorio y hace una recirculación,
realiza un ciclo cerrado.
Este principio la mayoría de los acondicionadores de aire lo tienen.
Estudio Técnico 74
3.2.4.1 Diagrama de bloque del proceso de innovación del sistema
de climatización del equipo: Acondicionador de aire
ecológico
DIAGRAMA No. 2
PROCESO DE INNOVACIÓN DEL SISTEMA DE
CLIMATIZACIÓN
Fuente: Investigación Directa. Elaborado por: Junior Paul Torres Ordóñez. ELABORADO POR: JUNIOR TORRES ORDÓÑEZ
AUTOR DE LA TESIS
Estudio Técnico 75
3.2.5 Prueba final del sistema de climatización del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
De la misma manera que se realizó la primera y segunda prueba se
realizó la final.
Se efectúa otra vez un vacío al sistema para ingresarle el gas
refrigerante R-410A, y se conecta la resistencia para que pueda calentar
la nueva recamara de calentamiento, pero como al sistema se le
adicionaron dos válvulas celenoides las cuales para su funcionamiento
requieren de un breakermatic también necesitarán energía eléctrica.
El breakermatic acciona las válvulas celenoides después de 3 o 4
minutos, pero con antelación ya se ha abierto la llave del tanque de
abastecimiento para que permita el paso del gas refrigerante.
Transcurre el tiempo indicado y se abren las válvulas celenoides
permitiendo que el gas refrigerante aumente su PSI e ingrese al sistema
de climatización, con detenimiento y mucha técnica se observa y escucha
si en el recorrido desde el inicio hasta el final hay fugas o dificultades.
Afortunadamente esta prueba si tuvo los efectos deseados, no se
presentó fugas o cosas parecidas que entorpecieran para que se dé el
proceso de enfriamiento, con este beneficio se puede decir que se puede
lograr lo que se plantea.
Resumiendo el proceso del sistema de climatización su recorrido
es desde el tanque de abastecimiento, de donde sale el gas refrigerante
R-410A, ingresa al evaporador enfriando la cavidad, enseguida retorna
por la tubería de 7/8 de pulgada, llega al tanque reservorio lo carga y
avanza por otro recorrido nuevamente al evaporador enfriándolo aún más,
el proceso es de ida y vuelta.
Estudio Técnico 76
Con este cambio se logra que el funcionamiento del equipo sea
más efectivo y rendidor, porque el sistema carga más rápido el gas
refrigerante y se evita cualquier riesgo de que no vaya a climatizar.
Por efecto de la sublimación del aire se produce cierta cantidad de
agua en el evaporador, entre el evaporador y la cavidad de la turbina hay
un recipiente que está conectado con una manguera, el sitio de descarga
del líquido puede estar direccionado a la tubería de desfogue común a
donde se crea conveniente. (Ver ANEXO No. 76).
3.3 Descripción del proceso de investigación y construcción del
sistema eléctrico del equipo: Acondicionador de aire
ecológico
Para el funcionamiento del equipo de climatización no solo se
utilizarán 110 voltios, también requerirá de 220 voltios.
El equipo lleva tres líneas, tres entradas, una de 220 voltios y una
neutra para que intercale la operacionabilidad de otros accesorios.
El neutro es el que baja el voltaje de 220 a 110 voltios.
La entrada de 220 voltios estará manejada por un contactor de 220
voltios, (Ver ANEXO No. 77), que distribuye la corriente a los diferentes
instrumentos, como:
Breakermatic.
Motor eléctrico.
Válvulas Celenoides.
Capacitor.
Y con la corriente de 110 voltios se hace funcionar:
Timer.
Resistencia.
Estudio Técnico 77
El uso del Breakermatic o breaker electrónico es una ventaja
porque es un sistema de protección para todo el equipo de subidas y
bajas en el voltaje de línea, a lo que llega la corriente a 10 amperios el
breakermatic automáticamente se dispara y se enciende la luz de alerta
que es señal de falla de voltaje. (Ver ANEXO No. 78). Las válvulas
celenoides son las que controlan la circulación del gas refrigerante, estas
son las que determinan el momento en que enfría, estas válvulas están
controlas por un breakermatic que se acciona a los 3 o 4 minutos de
iniciado el funcionamiento del equipo.
El timer trabaja en función de tiempo, trabaja cuatro horas y se
apaga 30 minutos, este dispositivo hace funcionar a la resistencia, logra
que se mantenga el calor constante durante el tiempo especificado, en el
momento que el timer descarga o se desconecta se pierde frio y es
porque deja de calentar la resistencia provocando que el gas refrigerante
pierda presión lo cual no es perjudicial, por el contrario descongela un
poco el sistema de enfriamiento, el timer mantiene el ambiente controlado,
es como un regulador de temperatura en proporción de tiempo.
(Ver ANEXO No. 79).
La resistencia funciona con 110 voltios tiene 500 watios y está
dirigida a calentar la cámara de expansión o recámara de calentamiento,
se usa un capacitor de 20 microfaradios para el encendido del motor de la
turbina. (Ver ANEXO No. 80).
Es necesario recalcar que todos estos componentes ya
mencionados, válvulas celenoide, resistencia para temperatura, motor
eléctrico, van a estar controlados por medio de instrumentos electrónicos,
como, breakermatic, timer, contactor y capacitor, los que servirán para
que el equipo funcione. Para el encendido y apagado eléctrico del equipo
se lo hace a través de dos botoneras, una para corte y otra para arranque
una roja y la otra verde respectivamente. (Ver ANEXO No. 81).
Estudio Técnico 78
3.3.1 Diagrama de bloque del sistema eléctrico del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
DIAGRAMA No. 3
PROCESO DEL SISTEMA ELÉCTRICO
Fuente: Investigación Directa. Elaborado por: Junior Paul Torres Ordóñez. ELABORADO POR: JUNIOR TORRES ORDÓÑEZ
AUTOR DE LA TESIS
Estudio Técnico 79
3.4 Prueba del sistema de climatización y del sistema eléctrico
del equipo: Acondicionador de aire ecológico
En esta prueba se entrelaza el sistema de climatización y el
eléctrico, por lo que se podría decir que es una prueba al equipo de
climatización.
Para encender el equipo se presiona el botón verde que está
colocado en la parte frontal del acondicionador de aire, al accionarlo
inmediatamente empieza a trabajar el motor de la turbina.
Después de tres a cuatro minutos las válvulas celenoides se abren
y dan paso al gas refrigerante, se deja transcurrir un tiempo prudencial,
con gran beneplácito la prueba del funcionamiento total del equipo de
climatización se dio de manera satisfactoria porque no se dieron fallas en
ningún dispositivo o accesorio de cada sistema.
3.5 Alternativas adicionales para el funcionamiento del equipo:
Acondicionador de aire ecológico
El funcionamiento del equipo de climatización no será con solo una
fuente de energía, lo que se desea es que esta invención no tenga
limitantes para su utilización.
Se plantea el uso de energías limpias la cual es por medio de un
tablero de mini baterías, que conectadas en serie y paralelo nos dará una
corriente de 24 voltios. (Ver ANEXO No. 82).
Otra alternativa es la utilización de dos baterías de automóvil de 12
voltios cada una, (Ver ANEXO No. 83), que conectadas por medio de
lagartos para arranque de baterías, (Ver ANEXO No. 84), se obtendrán 24
voltios, voltaje necesario para lo que se desea lograr.
Estudio Técnico 80
Se mencionó que el tablero solar casero, al igual que las dos
baterías de automóvil nos dará una corriente de 24 voltios, corriente que
no nos valdrá para hacer funcionar el acondicionador de aire ecológico.
Corriente que no nos valdrá inicialmente pero si será de gran
importancia si se logra incrementarla a 220 voltios, esto se obtendrá con
la ayuda de dos equipos electrónicos, un inversor y un transformador.
El inversor es de 24 a 110 voltios, en donde su corriente de entrada
es de 24 voltios y su corriente de salida de 110 voltios.
(Ver ANEXO No. 85).
El transformador es de 110 a 220 voltios y servirá para elevar aún
más esta corriente. (Ver ANEXO No. 86).
Ya sea para el uso del tablero solar casero o de las dos baterías de
automóvil se conecta un breaker (Ver ANEXO No. 87) y luego a los dos
equipos electrónicos, primero el inversor y luego el transformador, con lo
que se obtendrá la corriente idónea para que el equipo de climatización
funcione y nos pueda proveer del confort deseado. Con cualquiera de las
alternativas de fuente de energía se efectuara que el producto final que es
el “Diseño y construcción del acondicionador de aire ecológico” sea
utilizado y útil para lo que fue creado. Vista en perspectiva superior del
acondicionador de aire ecológico. (Ver ANEXO No. 88).
Vista en perspectiva lateral del acondicionador de aire ecológico.
(Ver ANEXO No. 89).
Vista frontal del acondicionador de aire ecológico.
(Ver ANEXO No. 90).
Acondicionador de aire ecológico con sus accesorios.
(Ver ANEXO No. 91).
CAPITULO IV
DETERMINACIÓN DE COSTO
4.1 Inversión económica
CUADRO No. 1
MATERIALES Y COSTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN
DEL ACONDICIONADOR DE AIRE ECOLÓGICO
CUADRO No. 1
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD
V. UNITARIO
V. TOTAL
VALVULA CELENIDE 3/8 PULGADA 1 50,00 50,00
TUERCA COBRE 3/8 PULGADA 1 1,00 1,00
TUERCA BRONCE REFORZADA 3/8 ------ 2 2,30 4,60
MANOMETRO DE BAJA PRESION ------ 1 10,00 10,00
CONTACTOR 3 POLOS 40 AMPERIOS ------ 1 15,00 15,00
VARILLA DE PLATA 0% ------ 20 0,70 14,00
CILINDRO REFRIGERANTE R-410A ------ 1 120,00 120,00
MULTIPRIMER CROMADO LTROS 3 8,00 24,00
ENCHUFES PARA 220 VOLTIO 3 2,50 7,50
TOMACORRIENTES PARA 220 VOLTIO 3 4,20 12,60
CABLE # 10 METRO 10 0,80 8,00
SINTESOLDA ------ 2 3,00 6,00
TAPON DE BRONCE 1/8 PULGADA 2 1,95 3,90
PERNOS DE HIERRO 1/2 PULGADA 4 0,50 2,00
CAÑERIA DE COBRE 7/8 METRO 4 3,00 12,00
CARGA DE OXIGENO 8
METRO CUBICO 2 30,00 60,00
BARILLA DE BRONCE 1/8 ------ 8 2,10 16,80
ENCHUFE TRES PATAS 220 VOLTIO 1 2,22 2,22
CINTA AILANTE 3M PROTECTOR ELECTRONICO 220
------ VOLTIO
2 1
0,50 25,00
1,00 25,00
Determinación de Costo 82
TERMINAL HEMBRA ------ 15 0,15 2,25
CAÑERIA DE COBRE 5/8 METRO 3 2,00 6,00
NEPLO 3/4 x 4 PULGADA 4 0,90 3,60
NEPLO 1/2 x 3 PULGADA 4 0,50 2,00
TAPON MACHO 3/4 PULGADA 2 0,50 1,00
CAÑERIA DE COBRE 1/2 METRO 4 1,80 7,20
VALVULA CHECK 3/4 PULGADA 1 18,00 18,00
TUBO DE SILICONE TRANPARENTE ------ 5 4,00 20,00
VALVULA CHECK 1/2 PULGADA 2 15,00 30,00
LACA ALUMINIO LITRO 2 6,50 13,00
THINHER LACA GALON 2 5,30 10,60
LIJA DE AGUA ------ 6 0,30 1,80
MASILLA POLIESTER LITRO 2 5,45 10,90
ESPATULA PLASTICA ------ 2 0,50 1,00
CAÑERIA DE COBRE DE 3/16 METRO 5 1,50 7,50
MANGUERA PARA MANOMETRO METRO 1 8,00 8,00
GARRUCHA 3 PULGADA 4 15,00 60,00
CAÑERIA DE COBRE 3/8 METRO 3 1,75 5,25
CANAL "U" EN TOL 1/25 x 1 METRO 4 3,25 13,00
UNIVERSAL 1/2 PULGADA 2 1,10 2,20
CAÑERIA DE COBRE 1/4 METRO 2 1,20 2,40
ELECTRODO 6011 LIBRA 2 0,80 1,60
BOBINA PARA VALVULA CELENOIDE ------ 1 32,00 32,00
VALVULA CELENOIDE 5/8 PULGADA 1 70,00 70,00
TUERCA BRONCE REFORZADA 5/8 PULGADA 2 2,60 5,20
FILTRO SECADOR SOLDABLE PEQUEÑO ------ 1 2,00 2,00
TUBO SILICONE NEGRO ------ 4 4,00 16,00
GLP ------ 2 2,50 5,00
INVERSOR DE CORRIENTE 24 A 110 V VOLTIOS 1 100,00 100,00
TRANSFORMADOR DE 110 A 220 V VOLTIOS 1 50,00 50,00
MINI BATERIAS RECARGABLES CAJA 9 8,50 76,50
LAGARTOS DE ARRANQUE DE BATERIA ------ 1 8,00 8,00
COSTO TOTAL 987,62
Fuente: Investigación Directa
Elaborado por: Junior Paul Torres Ordóñez
Determinación de Costo 83
CUADRO No. 2
GASTOS ADICIONALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL
ACONDICIONADOR DE AIRE ECOLÓGICO
CUADRO No. 2
DESCRIPCIÓN
VALOR TOTAL
MOVILIZACION EN VEHICULOS 80
ALIMENTACION 50
VARIOS 10
MANO DE OBRA 500
COSTO TOTAL 640
Fuente: Investigación Directa.
Elaborado por: Junior Paul Torres Ordóñez.
Al realizar la sumatoria total de los costos totales de cada
cuadro se determinó que:
El costo total para la realización del trabajo de titulación es de
mil seiscientos veintisiete dólares americanos con sesenta y dos centavos
($ 1627,62).
El costo del equipo reflejaría que su valor es muy elevado, pero
comparado con el costo de los acondicionadores de aire que están
actualmente en el mercado y sumado el alto consumo energético que
generan para su funcionamiento, evidencia claramente que el beneficio
económico con el nuevo equipo sería mucho mayor que con los actuales.
Los costos están expresados en dólares americanos.
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Para darle finalización a esta investigación, experimentación y
ejecución de este trabajo de titulación de mucha curiosidad, se deja en
conocimiento que todo lo ejecutado es netamente experimental, en el cual
los correctivos y mejoras que se realizaron fueron porque para el
desarrollo de este proyecto no se contó con un patrón de diseño y
construcción a seguir, sino que fue motivación, curiosidad y porque no
decirle, nacida de una gran necesidad, la cual es la protección de la
naturaleza.
Cada avance se fue dando en base a muchos conocimientos
técnicos adquiridos a través de un bagaje de experiencia, de unos u otros
denominantes experimentales mentalizados en lo científico y
fundamentados en lo teórico.
Cabe indicar que para toda esta iniciativa y creatividad de
invención se tuvo la asesoría técnica de personas profesionales en el
área industrial y de refrigeración.
Este equipo experimental, está sujeto a fallas, cambios o
restructuraciones; la única intención en todo esto es querer demostrar que
nuestra mente puede inventar, crear, diseñar, elaborar y poner en
ejecución todo lo que uno se propone; pensando, sintiendo y sabiendo
que lo que se ha elaborado es con la finalidad del servicio a los demás:
Conclusiones y Recomendaciones 85
No a la contaminación ni a la destrucción, sino más bien a la
innovación para una mejor y mayor conservación del planeta.
Puesto que este acondicionador ecológico puede enfriar sin
necesidad de compresor, más bien se utilizan medios alternativos como:
El tanque reservorio y la recamara de calentamiento o cámara de
expansión son los que están intercomunicados para elevar la presión del
gas refrigerante para que haya un mejor enfriamiento y un alto
calentamiento como se da con el compresor; que eso es lo que ayuda a
provocar la afectación del medio ambiente.
La parte medular del proyecto es la construcción de un
acondicionador de aire ecológico: Es ecológico porque se utiliza el gas
refrigerante R-410A y no se usa compresor. En este equipo experimental
la capacidad será de 12000 a 24000 BTU, obteniendo un gran
rendimiento de acuerdo al sistema y cantidad de gas refrigerante que se
le aplique, porque mientras más gas refrigerante mayor es el flujo.
Teniendo una actitud innovadora se puede ser capaz de plasmar
ideas que impliquen mejoras en nuestra manera de pensar, de sentir, de
desarrollar, de vivir y de sobrevivir a los cambios naturales y tecnológicos
que se dan en la actualidad con mayores innovaciones o problemas
futuristas, puesto que a medida que el hombre invente sin consiente ni
conciencia del daño que puede hacer a la naturaleza, sino más bien para
sus propósitos personales a medida que el tiempo avance la naturaleza
se ira acabando.
Naturaleza esta que no nos costó nada obtenerla porque nos la
dieron gratis, nos la regaló el creador, pero que sí, nos cuesta bastante el
desear conservarla; pero esto se da cuando no se sabe con qué amor y
sacrificio se obtienen las cosas. Y es esta la gran convicción de muchos
Conclusiones y Recomendaciones 86
humanos, sentirse que con la creación tecnológica dada por el hombre,
pretenden superarlo a DIOS. Sin darse de pronto cuenta que más que
superarlo a él, están ocasionando la destrucción de ellos mismos y de
todos los que formamos parte de la naturaleza en sí.
5.2 Recomendaciones
La intención de este proyecto y experimentación, no es con la
finalidad de dañar o indisponer a las empresas de industrialización y
tecnología, sino más bien de darles a conocer esta nueva invención para
que sean ellos quienes ayuden a la no degradación ambiental.
Que la obtención de este acondicionador de aire, al momento de
darse la aprobación en las industrias para que salga al mercado será de
fácil obtención en rubros económicos y de mayor ahorro en energía
eléctrica.
La iniciativa, motivación, misión y visión es que en años posteriores
no muy lejanos los acondicionadores de aires convencionales sean
cambiados por el sistema ecológico que es la propuesta de este proyecto,
para la conservación del medio ambiente.
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Aislante térmico: Es todo material que posee un bajo coeficiente
de conductividad térmica.
Breakermatic: Protector de voltaje alto, voltaje bajo, variaciones
extremas y ciclos cortos de arranque.
BTU: Es la cantidad de calor para elevar en un grado fahrenheit
una libra de agua (de 59ºF a 60ºF).
Capacitor: Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga
eléctrica.
CFC: Clorofluorocarbonos.
Cilindro estabilizador: Cilindro diseñado para estabilizar o
mantener la temperatura de un gas o de un líquido.
Climatización: Proceso de tratamiento de aire que se efectúa a lo
largo de todo el año, controlando, en los espacios interiores, temperatura,
humedad, pureza y velocidad del aire.
Disociación: Efectuar la separación de algo que se encontraba
unido a otra cosa.
EER: Es similar a los kilómetros por litro para automóviles pero en
vez de km/l, los equipos de acondicionador aire central usan la
designación (Energy Efficiency Ratio) que no es más que una simple
Glosario de Términos 88
relación matemática entre el calor total suministrado expresado en
unidades térmicas británicas por hora (Btu/h) versus la energía eléctrica
requerida para lograrlo (Kw).
Evaporación: Cambio de fase del agua de un estado líquido a
sólido por absorción de calor.
HCFC: Hidroclorofluorocarbonos.
HCFCs: Hidroclorofluorocarbon.
NTE: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA
O3: Ozono
Receptáculo: Cavidad en la que se contiene o puede contenerse
una cosa.
Refrigeración Proceso de tratamiento del aire que controla, al
menos, la temperatura máxima de un local.
Resistencia: Son elementos que se fabrican a base de níquel,
donde la energía eléctrica se transforma en calor.
Retorno: Aquella parte de un sistema o instalación que transporta
el fluido que vuelve a la estación central.
RTE: REGLAMENTO TÉCNICO ECUATORIANO
SEER: (Seasonal Energy Efficiency Ratio) que es un indicativo de
la operación del acondicionador de aire durante la temporada de frío.
Glosario de Términos 89
Timer: Se denomina temporizador al dispositivo mediante el cual
podemos regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico
durante un tiempo determinado.
TRF: Toneladas de Refrigeración, como unidad nominal para
referirse a capacidades de los acondicionadores de aire.
UMA: Unidades Manejadoras De Aire
UV: Ultra Violeta
Anexos 91
ANEXO No. 1
SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE AIRE COMPACTO
ANEXO No. 2
DETALLE INTERIOR DE ACONDICIONADOR DE AIRE COMPACTO
Anexos 92
ANEXO No. 3
INSTALACIÓN DE EQUIPO PARA FACILITAR DRENAJE DE AGUA
ANEXO No. 4
INSTALACIÓN DE SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE AIRE
COMPACTO
Anexos 93
ANEXO No. 5
VISTA FRONTAL DE ACONDICIONADOR DE AIRE PORTÁTIL
ANEXO No. 6
VISTA POSTERIOR DE ACONDICIONADOR DE AIRE PORTÁTIL
Anexos 94
ANEXO No. 7
VISTA DE TUBO FLEXIBLE DE ACONDICIONADOR DE AIRE
PORTÁTIL
ANEXO No. 8
REQUISITO DE UBICACIÓN DE ACONDICIONADOR DE AIRE
PORTÁTIL
Anexos 95
ANEXO No. 9
DETALLE DE INSTALACIÓN DE TUBO FLEXIBLE A LA VENTANA
ANEXO No. 10
ALTURAS MÁXIMAS Y MÍNIMAS DE COLOCACIÓN DE TUBO
FLEXIBLE
Anexos 96
ANEXO No. 11
DRENAJE POR MEDIO DE DEPÓSITO
ANEXO No. 12
DETALLE DE TUBERÍA DE DRENAJE
Anexos 97
ANEXO No. 13
TIPOS DE UNIDADES EVAPORADORAS
ANEXO No. 14
SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE AIRE TIPO SPLIT
Anexos 98
ANEXO No. 15
FORMAS DE INSTALAR LA UNIDAD CONDENSADORA
Anexos 99
ANEXO No. 16
INSTALACIÓN Y DISTANCIAS MÍNIMAS DE SISTEMA DE
ACONDICIONADOR DE AIRE TIPO SPLIT
Anexos 100
ANEXO No. 17
SOPORTE DE UNIDAD EVAPORADORA
ANEXO No. 18
UNIDAD EVAPORADORA Y CONDENSADORA DEL SISTEMA
CENTRAL SEPARADO
Anexos 101
ANEXO No. 19
COMPONENTES DE SISTEMA DE SISTEMAS DE ACONDICIONADOR
DE AIRE SEPARADO
ANEXO No. 20
UBICACIÓN DE EQUIPOS Y DISTRIBUCIÓN DE DUCTOS DEL
SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE AIRE SEPARADO
Anexos 102
ANEXO No. 21
DETALLE INSTALACIÓN TUBERÍA DESAGÜE
ANEXO No. 22
SISTEMA TIPO PAQUETE
Anexos 103
ANEXO No. 23
DETALLE DE FORMAS DE OPERAR DE SISTEMA TIPO PAQUETE
Anexos 104
ANEXO No. 24
UBICACIÓN DE EQUIPOS Y DISTRIBUCIÓN DE DUCTOS DEL
SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE AIRE TIPO PAQUETE
ANEXO No. 25
DETALLE DE DESCARGA HORIZONTAL
Anexos 105
ANEXO No. 26
DETALLE DE DESCARGA VERTICAL
ANEXO No. 27
SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE AIRE TIPO CHILLER
Anexos 106
ANEXO No. 28
TUBERÍA INSTALADA PARA SISTEMA DE ACONDICIONADOR DE
AIRE TIPO CHILLER
ANEXO No. 29
ESTRUCTURA DEL EQUIPO
Anexos 107
ANEXO No. 30
CUADRANTE DE ACERO
ANEXO No. 31
TUBOS CONDUIT EN FORMA DE “U”
Anexos 108
ANEXO No. 32
VISTA SUPERIOR DEL EVAPORADOR
ANEXO No. 33
VISTA FRONTAL DEL EVAPORADOR
Anexos 109
ANEXO No. 34
VISTA LATERAL DEL EVAPORADOR
ANEXO No. 35
VISTA FRONTAL DE LOS COMPARTIMIENTOS
Anexos 110
ANEXO No. 36
VISTA LATERAL DE LOS COMPARTIMIENTOS
ANEXO No. 37
VISTA FRONTAL DE CAVIDAD PARA LA TURBINA
Anexos 111
ANEXO No. 38
VISTA LATERAL DE CAVIDAD PARA LA TURBINA
ANEXO No. 39
TANQUE RESERVORIO DE GAS REFRIGERANTE
Anexos 112
ANEXO No. 40
ACCESORIOS ADAPTADOS AL TANQUE
ANEXO No. 41
CONEXIÓN DE CODO CON CAÑERÍA
Anexos 113
ANEXO No. 42
CILINDRO ESTABILIZADOR
ANEXO No. 43
CONEXIÓN DEL CILINDRO ESTABILIZADOR
Anexos 114
ANEXO No. 44
CONEXIÓN DEL CILINDRO ESTABILIZADOR Y LA RECAMARA DE
CALENTAMIENTO
ANEXO No. 45
RECÁMARA DE CALENTAMIENTO
Anexos 115
ANEXO No. 46
RECAMARA DE CALENTAMIENTO CON LAS RESISTENCIAS CON
REVESTIMIENTO DE PORCELANA
ANEXO No. 47
SALIDA DE GAS REFRIGERANTE DE LA RECAMARA DE
CALENTAMIENTO
Anexos 116
ANEXO No. 48
VÁLVULA CHECK CONECTADA AL CONDENSADOR
ANEXO No. 49
TUBOS CONDUIT CON PLACAS DE TOL
Anexos 117
ANEXO No. 50
CONDENSADOR
ANEXO No. 51
TUBERÍA CONDUIT SOLDADA CON CODOS DE COBRE
Anexos 118
ANEXO No. 52
CONEXIÓN DEL CONDENSADOR AL FILTRADOR O FILTRO-
SECADOR
ANEXO No. 53
NUEVO TANQUE DE GAS REFRIGERANTE
Anexos 119
ANEXO No. 54
CONEXIÓN DEL FILTRO-SECADOR AL EVAPORADOR
ANEXO No. 55
EVAPORADOR CON LOS CAPILARES
Anexos 120
ANEXO No. 56
RETORNO DEL GAS REFRIGERANTE POR CAÑERÍA DE 7/8 DE
PULGADAS
ANEXO No. 57
INGRESO DEL GAS REFRIGERANTE AL TANQUE RESERVORIO
Anexos 121
ANEXO No. 58
CAVIDAD PARA EL MOTOR DE LA TURBINA
ANEXO No. 59
GAS REFRIGERANTE R-410A
Anexos 122
ANEXO No. 60
FUGA DE GAS REFRIGERANTE EN RECAMARA DE
CALENTAMIENTO
ANEXO No. 61
FUGA DE GAS REFRIGERANTE EN RECAMARA DE
CALENTAMIENTO
Anexos 123
ANEXO No. 62
FUGA DE GAS REFRIGERANTE EN RECAMARA DE
CALENTAMIENTO
ANEXO No. 63
DISOCIACIÓN DE RECAMARA DE CALENTAMIENTO DEL SISTEMA
DE CLIMATIZACIÓN
Anexos 124
ANEXO No. 64
NUEVA RECAMARA DE CALENTAMIENTO
ANEXO No. 65
RESISTENCIA CON REVESTIMIENTO DE PORCELANA
Anexos 125
ANEXO No. 66
NUEVA RECAMARA DE CALENTAMIENTO CON LA RESISTENCIA
CON REVESTIMIENTO DE PORCELANA
ANEXO No. 67
COLOCACION DE LA NUEVA CAMARA DE CALENTAMIENTO EN EL
EQUIPO DE CLIMATIZACIÓN
Anexos 126
ANEXO No. 68
TANQUE ABASTECEDOR CON VÁLVULA CELENOIDE
ANEXO No. 69
RECORRIDO DESDE EL FILTRO-SECADOR HACIA EL EVAPORADOR
Anexos 127
ANEXO No. 70
RETORNO DEL GAS REFRIGERANTE AL TANQUE RESERVORIO
ANEXO No. 71
MANÓMETRO EN TANQUE RESERVORIO
Anexos 128
ANEXO No. 72
CILINDRO ESTABILIZADOR CONECTADO CON VÁLVULA
CELENOIDE
ANEXO No. 73
VÁLVULA CHECK CONECTADA CON NUEVA RECAMARA DE
CALENTAMIENTO
Anexos 129
ANEXO No. 74
RECORRIDO DEL GAS REFRIGERANTE HACIA EL EVAPORADOR
ANEXO No. 75
DISTRIBUCIÓN DE CAPILARES EN EL EVAPORADOR
Anexos 130
ANEXO No. 76
RECIPIENTE PARA EVACUAR AGUA DEL EVAPORADOR
ANEXO No. 77
CONTACTOR
Anexos 131
ANEXO No. 78
BREAKERMATIC
ANEXO No. 79
TYMER
Anexos 132
ANEXO No. 80
CAPACITOR
ANEXO No. 81
BOTONERAS PARA ENCENDIDO Y APAGADO DEL EQUIPO
Anexos 133
ANEXO No. 82
PANEL SOLAR CASERO
ANEXO No. 83
BATERÍAS DE AUTOMOVÍL DE 12 VOLTIOS
Anexos 134
ANEXO No. 84
LAGARTOS PARA ARRANQUE DE BATERÍAS
ANEXO No. 85
INVERSOR DE 24 A 110 VOLTIOS
Anexos 135
ANEXO No. 86
TRANSFORMADOR DE 110 A 220 VOLTIOS
ANEXO No. 87
BREAKER PARA CONECTAR TABLERO SOLAR CASERO O
BATERÍAS AL INVERSOR
Anexos 136
ANEXO No. 88
VISTA EN PERSPECTIVA SUPERIOR DEL ACONDICIONADOR DE
AIRE ECOLÓGICO
ANEXO No. 89
VISTA EN PERSPECTIVA LATERAL DEL ACONDICIONADOR DE
AIRE ECOLÓGICO
Anexos 137
ANEXO No. 90
VISTA FRONTAL DEL ACONDICIONADOR DE AIRE ECOLÓGICO
Anexos 138
ANEXO No. 91
ACONDICIONADOR DE AIRE ECOLÓGICO CON SUS ACCESORIOS
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