FUNDAMENTOS
DEL AIRE
ACONDICIONADO
Contenidos
1.1)
Introducción
1.2)
Presión
1.3)
Calor & Temperatura
1.4)
Calor Sensible & Latente
1.5)
Aire Acondicionado
1.1 Introducción
Al estudiar el Aire Acondicionado, es muy
importante conocer los principios básicos
fundamentales de Física y Termodinámica.
También se han de conocer las Unidades de
medida, puesto que será necesario para poder
realizar los cálculos correspondientes.
Presión
1.2.1)
¿Que es la presión?
1.2.2)
Unidades de Presión
1.2.3)
Presión Atmosférica
1.2.4)
Vacío
1.2.5)
Presión Absoluta y Manométrica
Masa
i.
Masa es la cantidad de materia que
compone una sustancia.
ii.
La unidad de Masa (sistema S.I.) es el
Gramo y su múltiplo el Kilogramo.
En el caso del agua bajo
condiciones normales de
presión y temperatura:
1cm3 (volumen) = 1g (masa)
1cm
1cm
1cm
Fuerza
•
Puede definirse, como “empuje” o “arrastre”
•
La Fuerza tiene la tendencia a poner un cuerpo en
movimiento, pararlo, hacer que cambie de dirección, de
tamaño y hasta de forma.
La unidad (sistema S.I.) es el Newton (N) que equivale a
la fuerza capaz de comunicar a un cuerpo de 1 kg. De
masa una aceleración de 1 metro por segundo al
cuadrado (m/s2).
•
1m
1kg
Force
1m/s2
Peso
•
Es la medida de la fuerza ejercida sobre un cuerp
por la atracción de la gravedad de la Tierra.
•
La unidad (sistema S.I.) es el kilogramo fuerza
(kgf)
Mass 1kg
Peso
1kgf
Aceleración/Fuerza
9.807 m/s2
¿Que es Presión?
• Es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
• Cuando se ejerce una fuerza sobre una área, la
presión en todos los puntos de dicha superficie es
la misma y puede calcularse por:
(P) Presión = (F) Fuerza total / (A) Área total
Presión
Área total
Fuerza Total
Área unitaria
¿Que es Presión?
HIELO
AGUA
PRESIÓN
VAPOR
Unidades de Presión
kgf/cm2
Pa (Pascal) o N/m2
psi (Libras por pulgada al cuadrado) o Ibf/in2
Fuerza (Peso) = 1kgf
Área de la superficie inferior = 1cm2
1kg/cm2
Presión = 1kgf/cm2
1cm
1cm
Presión
Atmosférica
Es la medida de la presión ejercida por la
Atmósfera sobre la superficie de la Tierra.
El valor de la presión atmosférica, es de:
1.033kgf/cm2 o 760 mmHg.
Presión
Atmosférica
1.033kgf/cm2
Presión
Atmosférica
Barómetro
Vacío
760mm
Mercurio (Hg)
Vacío
Vacío: existe vacío, cuando el valor de la presión es
menor que el de la presión atmosférica
Vacío Parcial: es una presión inferior a la atmosférica,
pero que no alcanza un valor de vacío perfecto.
Vacío Perfecto: Es la presión que no puede
reducirse más allá, también se denomina Vacío
Absoluto, por ejemplo la que existe en el espacio
exterior.
Vacío
Presión Atmosférica
Vacío Parcial
Vacío Perfecto
Tabla de Conversión de unidades
Sist. Métrico
Sist. S.I
•kgf/cm•2
•atm
•mmHg
•kPa
•1
•0.9678
•735.6
•98.07
•1.033
•1 •760
•101.3
•0.00136
•0.0013
•1
•0.1333
•0.0102
•0.0099
•7.501
•1
•0.07031
•0.0681
•51.71
•6.895
•0.03453
•0.0334
•25.4
•3.386
Presión atmosférica
Sist. Angl.
•psi
•in.Hg
•14.22
•28.96
•14.7
•29.92
•0.0193
•0.03937
•0.145
•0.2953
•1
•2.036
•0.4912
•1
Presión Absoluta &
Kgf/cm G
Kgf/cm abs
Manométrica
2
Presión
Atmosférica
Vacío
perfecto
2
20 kgf/cm2
21.03 kgf/cm2
10 kgf/cm2
11 kgf/cm2
0 mmHg / 0 kgf/cm2
400 mmHg
760 mmHg
1.033 kgf/cm2 or 760 mmHg
0 mmHg
360 mmHg
Abs = G + Atm (medio > atm)
OR
abs = 760mmHg - G (medio<atm)
CALOR Y TEMPERATURA
¿Que es Calor?
Transmisión de Calor
Temperatura
Unidades de Calor
¿Que es el
Calor?
El Calor es una forma de Energía.
El calor fluye siempre de los cuerpos mas calientes
a los cuerpos mas fríos.
Sustancia
Caliente
Sustancia
mas Fría
CALOR
Transmisión del
Calor
Existen 3 formas
de transmisión del Calor:
1) Radiación – El calor se transmite por medio de ondas.
2) Conducción - El calor se transmite por contacto directo
3) Convección - El calor se transmite utilizando el movimiento
de un fluido o del aire
Radiación
Convección
Conducció
n
Transmisión del
Calor
27°C
30°C
27°C
-50°C
27°C
30°C
27°C
Transmisión del
Calor
30°C
27°C
vapor
Aire Frío
liquido
5°C
Temperatura
Es la medida del nivel de intensidad
de calor de una sustancia.
Hay 2 tipos de escalas termométricas:
a) Centígrada – El pto. de Congelación
del agua es de 0°C
- El pto. De ebullición del agua
es de 100°C
b) Fahrenheit - El pto. de Congelación del agua
es de 32°F
- El pto. de ebullición del agua es
de 212°F
Temperatura
2 tipos de escalas de temperatura absoluta:
a) Kelvin (K) - Usa la escala °C
- pto. De congelación -273°C
b) Rankin (R) - Usa la escala°F
- pto. de congelación - 460°F
Conversion de
Temperatura
1) °C
°F
Temp. °F = (180/100 x Temp. °C) + 32
2) °F
°C
Temp. °C = 100/180 x (Temp. °F - 32)
3) °C
K
Temp. K = Temp. °C + 273
Conversion de
Temperatura
4) K
°C
Temp. °C = Temp. K - 273
5) °F
R
Temp. R = Temp. °F + 460
6) R
°F
Temp. °F = Temp. R - 460
Calor & Temperatura
Unidades de Calor
Caloria (cal) / (kcal)
19°C o °F
Joule (J) / (kJ)
18°C o °F
British thermal unit (Btu)
1g o kg
Tabla de Conversión
Sist. Métrico
convencional
Unidades S.I.
Sist. Yardpound.
Cal
Kcal
J
KJ
Btu
1
0.001
4.186
0.004186
0.003968
1000
1
4186
4.186
3.968
0.2389
0.0002389
1
0.001
0.0009480
238.9
0.2389
1000
1
0.9480
252
0.2520
1055
1.055
1
CALOR SENSIBLE Y LATENTE
Cambio de Fase (Agua)
Calor Sensible
Calor Latente
Sobrecalentamiento &
Subenfriamiento
Temperatura de Saturación
Ábaco de Saturación R22 & H2O
Cambio de Estado
Liquido
Gases
Solido
Sublimación
Cambio de fase en el Agua
F
D
100
E
50
B
0
C
-50
A
Presión Atmosférica
A to B
B to C
C to D
D to E
E to F
Calor Sensible
Es el calor que causa un cambio en la temperatura
de una substancia
Calor
Calor Latente
Es el Calor que causa una modificación de estado
en una substancia, sin que varie su temperatura
Calor
Calor Sensible & Latente
100
Calor
Sensible
Calor
Latente
50
Calor
0
Sensible
Calor
Latente
-50
Presión Atmosférica
Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento
Vapor sobrecalentado:
Cuando la temperatura del vapor aumenta sobre la
temperatura de saturación, se denomina
sobrecalentamiento y se dice “vapor sobrecalentado”
Líquido subenfriado:
Cuando la temperatura del líquido disminuye por debajo de
la temperatura de saturación, se denomina subenfriamiento
y se dice “líquido subenfriado”
Sobre-calentamiento & Subenfriamiento
Líquido
subenfriado
Calor Sensible
•Mezcla de
• líquido-vapor
Calor Latente
Vapor
sobrecalentado
Calor Sensible
Líquido
Vapor
Líquido
saturado
Vapor
saturado
Sobre-calentamiento & Subenfriamiento
Cantidad de sobrecalentamiento (S.H.)= temp. de vapor (SH) - temp.
saturación correspondiente a La presión de evaporación
[Temp. Aspiración - Temp. evaporación]
Cantidad de subenfriamiento (S.C) = Temp. de saturación correspondiente
a la presión de condensación – Temp. de líquido
[Temp. de condensación -Temp. de líquido ]
Temperatura de Saturación
Es la máxima temperatura a la que una sustancia se
halla en estado líquido o de cambio de estado (de
líquido a vapor).
En estado líquido Cualquier aumento de calor (calor
latente) dará lugar al cambio de estado en dicha
sustancia.
La Temperatura es directamente proporcional a la presión.
Presión Absoluta (kgf/cm2 abs)
Gráfico de saturación del R-22
y H2O
R-22
25
Zona de líquido
subenfriado en R 22
Zona de vapor
recalentado en R 22
15
Zona de líquido
subenfriado en H2O
H2O
5
1
0
-40
Zona de vapor
recalentado en H2O
0
40
Temperatura (°C)
100
AIRE ACONDICIONADO
¿ Que es el Aire Acondicionado ?
Carga Térmica
Refrigerante
Propiedades del Refrigerante
Ciclo de Refrigeración
Componentes del sistema de refrigeración
¿ Que es el Aire Acondicionado ?
Control de la humedad
Control de la temperatura
Limpieza del aire
Distribución del aire
Carga Térmica
Es la cantidad de Calor que debe ser evacuada de
un local, para lograr mantenerlo en las condiciones
de confort deseadas.
Carga Térmica Total
=
+
+
+
Refrigerant
e
Se requiere un elemento de transporte del calor desde el
local al exterior, por ejemplo el R 22 como fluido de trabajo
del ciclo de refrigeración para aire acondicionado
Calor
Calor
Exterior
Calor
heat
Interior
Calor
Calor
heat
Calor
Calor
Calor
Propiedades del refrigerante
Económico
No Tóxico
No explosivo
No corrosivo
No inflamable
Estable
Gran calor latente de cambio de estado
Fácil de evaporar y condensar
Fácil de detectar (en caso de fuga)
El calor se disipa
desde el fluido
refrigerante hacia el
ambiente exterior
Principio del aire
acondicionado
El refrigerante
absorbe
el calor del local
Exterior
Paradisipar
disiparelelcalor
calordel
dellocal
localen
enun
unambiente
ambiente
Para
exterioraa35º
35ºC,C,lalaTemperatura
Temperaturadel
delrefrigerante
refrigerante
exterior
hade
deser
sersuperior
superioraaesta
estatemp.
temp.(exterior
(exterior
ha
Compresor
Compresor
Interior
Para
Para
absorber
absorber
el el
calor
calor
deldel
local
local
(interior)
(interior)
a 27º
a 27º
C, C,la
Temperatura
la Temperatura
del refrigerante
del refrigerante
debedebe
ser inferior
ser inferior
a
esta
a esta
temp.
temp.
(interior
(interior
Expansión
Expansión
Ciclo del Aire Acondicionado
El ciclo está definido por 4 procesos fundamentales:
1) Expansión
2) Vaporización
3) Compresión
4) Condensación
Ciclo del Aire Acondicionado
1) Expansión
Es el proceso de reducción de la presión del líquido
refrigerante que entra en la válvula para permitir su posterior
evaporación.
Válvula de Expansión
•Ciclo del Aire Acondicionado
2) Vaporización
Es el proceso mediante el cual, el lìquido refrigerante
entrante en el evaporador, se evapora absorbiendo calor del
espacio acondicionado.
Room
air
Cooled
air
Drain
water
Air-conditioning
Principio del aire
cycle
acondicionado
El calor del local, se absorbe
ElThe
calorheat
se disipa
desde
is removed
refrigeranthacia
to
elfrom
fluidothe
refrigerante
outdoorexterior
elthe
ambiente
Exterior
Para disipar el calor del local en un ambiente
exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante
ha de ser superior a esta temp. (exterior)
Condensación
por el refrigerante en la
evaporación
Interior
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la
Temperatura del refrigerante debe ser inferior a
esta temp. (interior
Evaporación
Ciclo del Aire Acondicionado
3) Compresión
Es el proceso de compresión y bombeo del refrigerante vapor
procedente del evaporador, descargándolo a alta temperatura
en forma de vapor recalentado.
Air-conditioning
cycle
Principio
del aire acondicionado
ElThe
calorheat
se disipa
desde
is removed
refrigeranthacia
to
elfrom
fluidothe
refrigerante
outdoorexterior
elthe
ambiente
Exterior
Para disipar el calor del local en un ambiente
exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante
ha de ser superior a esta temp. (exterior
Compresor
The heat from the indoor
is
absorbed
by
the
refrigerant.
Interior
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la
Temperatura del refrigerante debe ser inferior a
esta temp. (interior
Expansión
Ciclo del Aire Acondicionado
4) Condensación
Es el proceso de licuefacción del refrigerante vapor a alta
presión procedente del compresor entrando en el
condensador que se halla a a menor temperatura, para su
posterior circulación en forma de refrigerante líquido.
Air-conditioning
cycle
Principio
del aire acondicionado
ElThe
calorheat
se disipa
desde
is removed
refrigeranthacia
to
elfrom
fluidothe
refrigerante
outdoorexterior
elthe
ambiente
Exterior
Para disipar el calor del local en un ambiente
exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante
ha de ser superior a esta temp. (exterior
Compresor
The heat from the indoor
is
absorbed
by
the
refrigerant.
Interior
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la
Temperatura del refrigerante debe ser inferior a
esta temp. (interior
Expansión
Ciclo del Aire Acondicionado
Vaporization
Compression
Expansion
Condensation
Componentes del sistema de
refrigeración
LPS
HPS
Compresor
Silenciador
Evaporador
Acumulador
Ventilador
Ventilador
Condensador
Filtro
Válvula de
Expansión
Recipiente
de Líquido
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