Refrigeración y Aire acondicionado





Buenas, la idea de abrir este post es para debatir sobre A/A, refrigeración y calefacción.

Conceptos, falsas creencias, buenas prácticas y ciencia, todo lo que se pueda aportar y consultar es bienvenido.

Para comenza simplemente mostraremos, las partes fundamentales de cualquier sistema frigoríco

Refrigeración y Aire acondicionado

Los 4 componentes fundamentales del ciclo frigorífico son:

Compresor: Es el corazón del circuito, el elemnto más caro, y es el encargado de llevar el gas refrigerante de un estado de baja presión a uno de alta presión.

Condensador: Dependiendo del sistema los condensadores suelen estar alejados de los demás componentes, ya que tienen que intercambiar calor con el medio ambiente. La función de este es la de condensar el refrigerante, para que luego pueda expandirse, este cambio de estado (gaseoso - líquido) se logra cediendo calor al medio ambiente a presión constante.

Válvula de expansión: Dependiendo del tamaño y capacidad de la instalación pueden ser de tubos capilares o válvulas de expansión termostáticas. Este elemento es el encargado de reducir la presión del refrigerante produciendo la expansión del mismo haciendo pasar a este por una reducción.

Evaporador: en los sistemas de A/A hogarenos es la parte del aire que vemos dentro de la habitación. Se situa después de la válvula de expansión y es el encargado de absorver el calor, ya sea de una habitación, máquinas o alimentos, produciendo un cambio en el refrigerante, y llevandolo al estado de vapor sobrecalentado para su posterior compresión en el compresor.

Así básiciamente se complementa el ciclo, el cual es cerrado "no hay transferencia de masa con el medio ambiente"

Otro elemento importante es el líquido refrigerante, el cual tiene varias funciones, pero su principal función es la de absorver el calor en el evaporador y cederlo al medio ambiente en el condensador.

AIRE ACONDICIONADO, PREGUNTAS FRECUENTES

1) ¿Cuantas frigorías necesito para mi habitación?


Cuando se ve a realizar una instalación de aire acondicionado, se deben tener en cuenta varios factores.
Instalaciones hogareñas, Instalaciones en comercios.

Para seleccionar el tipo y capacidad correcta de aire acondicionado deben tenerse en cuanta muchos factores, como ser, localidad, tipo de habitación, cantidad de personas en la habitación, máquinas que operan en la misma (ventiladores, computadoras, etc), orientación de las paredes, etc; es decir son muchísimos los factores que tenemos en cuenta los que nos dedicamos a la refrigeración industrial y comercial.

Pero para una instalación hogareña una persona no puedo contratar un ingeniero o especialista y pagarle para que calcule las frigorías de un equipo split, en estos casos se utiliza como orientación el proporcionar unas 100 frigorías por metro cuadrado de habitación, pudiendo llevarse a 130, si poseemos mucha carga térmica, grandes ventanas, varias computadoras, etc.

En una instalación comercial además deben tenerse en cuenta otros factores, por ejemplo en un local de comidas, el aire split no es el adecuado, ya que no proporciona una renovación del aire por ingreso de aire exterior, lo que hace que el aire se sature creando una sensación de malestar y malos olores.

2) ¿Que tipo de mantenimiento necesita un equipo split y el equipo del automóvil?


El mantenimiento a realizar es del tipo preventivo, y así evitar un mantenimiento correctivo de mayores costos y reemplazo de componentes.

Básicamente el mantenimiento en un equipo split, consta en limpieza de los filtros con agua y jabón, verificar que la superficie de intercambio de la unidad condensadora no tenga suciedad y hojas incrustadas y controlar períodicamente el sistema de drenaje de agua (tapones, restricciones, etc).

En los sistemas de aire acondicionado automotriz, además de cambiar anualmente el filtro polem (muy importante ya que con esto prevenimos enfermedades y malos olores), se debe hacer funcionar el equipo al menos una vez al mes durante unos minutos. Esto se debe a que como el sistema no es hermético como los sistemas fijos (ya que la rotación del compresor es proporcionada por las poleas y correas del sistema de refrigeración, y los cierres estancos son proporcionados por elementos que necesitan estar lubricados), si no encendemos el equipo periódicamente estos elementos no serán lubricados, reduciendo su efectividad, lo que provoca la pérdida de refrigerante.

3) ¿Cuál es el consume energético de un equipo domiciliario?


Para conocer el consumo de nuestro equipo tenemos dos formas:

1) Leer la placa de especificaciones del equipo, si por ejemplo nuestro equipo especifica un consumo de 1,5 kW/h, debemos multiplicar este valor por el valor de la tarifa enegética correspondiente a nuestra zona.
2) Con una pinza amperométrica tomamos el valor instantáneo de la corriente circulando por el equipo, y con un tester medimos diferencia de potencial de la red. Multiplicando el valor de la corriente en amperes y la tensión en volts, obtenemos la potencia consumida del aparato en W, valor que multiplicaremos por la tarifa correspondiente.

Cabe aclarar que estos consumos máximos se realizan cuando el compresor está funcionando, juntamente con los ventiladores del condensador y evaporador. Dependiendo de la temperatura seleccionada y si el equipo es adecuado para nuestro recinto, (ya que con una temperatura de consigna muy baja o con un equipo de poca potencia para el lugar, el compresor trabaja todo el tiempo sin interrupciones) el gasto energético depende del tiempo de funcionamiento del compresor.

4) ¿Cuál es la temperatura correcta para el funcionamiento?


Las temperaturas de confort se establecen según la necesidad y utilización del recinto a refrigerar/calefaccionar.
Las temperaturas de confort adecuadas para zonas templadas como el centro de Argentina, es de:
24 ºC para refrigeración y 22 ºC para calefacción con 50% de humedad ambiente.

Un error muy común en la gente es que cuando enciende un equipo de aire acondicionado en una habitación con 28 ºC de temperatura en el interior, selecciona una temperatura deseada lo más bajo posible (dependiendo del equipo/marca 15, 16, 17 ºC), esto es un error, ya que los equipos estándares poseen compresores de capacidad fija, por lo tanto el funcionamiento es el mismo mientras están accionados; es decir, una temperatura deseada menor no implica un menor tiempo de climatización del recinto, lo que esto hace es que el compresor trabaje constantemente sin detenerse, lo cual conlleva a un mayor consumo eléctrico.

5) ¿Por qué se produce goteo de agua en el evaporador (unidad interior)?


Esto puede deberse a:

* Falta de gas refrigerante, el cuál se congela y al fundirse produce goteo que no puede ser retenido por la bandeja de desagüe.
* Problemas con el desagüe, obstrucciones en la manguera, pendiente inadecuada del equipo, etc.

6) ¿Como funciona un equipo FRIO/CALOR?


Un acondicionador que tenga las funciones de refrigeración y calefacción es porque posee la posibilidad de trabajar como bomba de calor en invierno.

Una bomba de calor trabaja de la misma manera que un aire acondicionado pero en sentido inverso. Es decir, en la bomba de calor, el evaporador pasa a ser condensador y el condensador evaporador, el compresor y la válvula de expansión siguen cumpliendo las mismas funciones. O sea, en la bomba de calor, se enfría el aire exterior y se calienta el aire interior.
Ustedes se preguntarán, ¿como puedo enfriar el aire exterior en invierno si la temperatura es muy baja?. Esto se logra con temperaturas de evaporación aún más bajas (7-10 ºC) por debajo de la temperatura ambiente.

Pero, la bomba de calor es eficiente?
La bomba de calor es muy eficiente (entre 40 y 60 % menos de consumo que con radiadores eléctricos), siempre y cuando la temperatura exterior no sea inferior a 10 ºC, ya que como se dijo antes, si la temperatura exterior es muy baja debemos evaporar a temperaturas más bajas aún, por lo que el volumen específico del refrigerante aumenta a la entrada del compresor, obteniéndose un menor rendimiento debido a un menor caudal másico del refrigerante (a menor caudal másico, menor energía intercambiada en el condensador dQ= - mv * (hs - he)).


EQUIPOS, PEQUEÑOS SISTEMAS PARA HOGAR, COMERCIOS (AIRE/AIRE)


1) COMPACTO TIPO VENTANA

compresor

Es un sistema de un solo bloque que incluye todos los elementos (evaporador, compresor, condensador, capilar) en una sola unidad y se instala sobre un agujero en la pared o ventana.

Ventajas:

* Necesita poco espacio, debido al sistema de montaje
* Refrigeración disponible a bajo costo inicial

Desventajas:

* El nivel sonoro es bastante elevado, al incluir todos los componentes en la misma unidad
* Eficiencia energética mas bien baja
* No se puede tener un control de humedad

Funcionamiento:

La regulación de la temperatura se realiza mediante un termostato de ambiente colocado en el equipo. El termostato actúa sobre el compresor y los ventiladores (ON/OFF).

Este sistema permite tres regímenes de trabajo:
Sólo ventilación, ventilación y frío, ventilación y calefacción (resistencia o bomba de calor).

2) COMPACTO DE TECHO, ROOF TOP

refrigeración

Estos equipos se instalan en falsos techo o áticos. El equipo incluye, en una sola unidad, como los anteriores, los intercambiadores de aire, el compresor, la válvula reductora, filtros, etc.
La distribución del aire ya refrigerado (o calentado en invierno) en el local se realiza a través de una red de conductos.

Ventajas:

* Solo pueden verse las rejillas distribuidoras y de retorno, por lo que mejora el aspecto.
* Distribución silenciosa al no haber ventiladores ni compresores en el local.
* Buen confort térmico.
* Amplia gama de capacidades.
* Puede incorporar sistema free-cooling

Desventajas:

* La instalación no es sencilla, ya que requiere realizar conductos en el techo o falso techo.
* No se puede controlar humedad como en el caso anterior.
* Deben colocarse rejillas para la impulsión y el retorno.
* Cuando el equipo alimenta varias habitaciones, la temperatura no se encuentra balanceada entre las mismas.
* Las pérdidas de carga en los conductos hace que el aire no se distribuya de manera eficiente en todas las zonas.

Funcionamiento:

En control de temperatura se realiza por una sonda de temperatura en el local que actua sobre el compresor y los ventiladores (ON/OFF).
En invierno, esta misma sonda actúa sobre la bomba de calor.
Algunos fabricantes ofrecen variación de caudal de aire (nº de recirculaciones por hora) en las distintas zonas, por lo que mejora el confort en las distintas habitaciones de manera independiente, este sistema está sujeto a las diferencias de caudal volumétrico, ya que el sistema debe trabajar con un caudal mínimo de aire y una temperatura de retorno acorde, sino podría ocacionar daños en el compresor.

3) FAN COIL TECHO (CASSETTE)

refrigerante

Este sistema esta formado por dos unidades unidas una interna y otra externa unidas por cañerías por donde circula el refrigerante.

La unidad exterior permite el intercambio de calor con el medio ambiente.
La unidad interior que permite el intercambio de calor entre el fluido frigorífico y el aire del local, esta unidad es un cassette o equipo rejilla compacto que se situa en un falso techo.

Ventajas:

* El nivel sonoro es muy bajo
* Puede tomar aire exterior
* Necesita poco espacio.
* Se puede distribuir el aire a varias habitaciones.
* Montaje y conexionado simple.
* El flujo de aire puede distribuirse en las 4 direcciones o solamente en alguna de ellas.
* El sistema puede convertirse en multisplit con regulación indendiente de la temperatura.

Desventajas:

* La distribución del aire no es del todo satisfactoria.
* Elevado costo inicial para sistemas multisplit.
* Algunos sistemas utilizan refrigerante R 410a, muy costoso en paises como Argentina.


Funcionamiento:

Estos sitemas disponen de 5 modos diferentes de funcionamiento:

- Frio
- Calor (bomba de calor)
- Automático
- Deshumificación
- Ventilación

El usuario tiene libre acceso para programar temperatura de consigna, tiempo de operación, distintos ciclos, etc.

4) FAN COIL DE PARED (SISTEMA SPLIT)

condensador

Este sistema está formado por dos unidades, unidas con una conexión frigorífica:

- Una unidad exterior que permite al fluido frigorífico el intercambio de calor con el aire exterior, (condensador y compresor)

- Una unidad interior (evaporador) que permite el intercambio de calor entre el fluido frigorífico y el aire del local.

Ventajas:

* Bajo nivel sonoro interior
* Necesita poco espacio
* Flujo de aire orientable
* Mando a distancia
* Facilidad de montaje y conexionado
* Posibilidad de alimentar, con una unidad exterior, varias unidades interiores ("multi-split"

Desventajas:

*Unidad exterior ruidosa
*Poco estético
*Difusión de aire no satisfactoria.

Funcionamiento:

El funcionamiento de este sistema es igual al FAN COIL TECHO

5) FAN COIL PISO TECHO (CONSOLA)

Refrigeración y Aire acondicionado

Este sistema es muy similar al anterior, con la diferencia que la consola puede colocarse tanto en la parte superior como inferior de la habitación, y por lo general se utilizan para capacidades un poco mayores al sistema split.
Como desventaja la consola es de mayor tamaño y cuando se coloca cerca del techo es de dificil acceso para limpiar/cambiar los filtros.

compresor
refrigeración


FREE COOLING (ENFRIAMIENTO LIBRE)

refrigerante

Los sistemas de free cooling, se utilizan en ambiantes que deban climatizarse independientemente de las condiciones externas.
Por ejemplo en locales de call center, en invierno se tiene una temperatura interna que puede llegar a los 30ºC debido a la cantidad de personas y equipos que aportan calorias al ambiente y donde la temperatura exterior puede rondar los 10 - 15 ºC.

En estos casos es conveniente contar con sistemas como el freecooling, donde se aprovecha la temperatura exterior y así ahorrar energía eléctrica, ya que se trabaja con el compresor apagado.

FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento de estos equipos se basa en la utilización de un sistema de refrigeración convencional (waterchiller, rooftop, etc) con el agregado de controladores y dampers de persianas que regulan el pasaje de aire desde el exterior y dentro del sistema.

Se agregan 3 dampers al sistema.

1) Damper de ingreso: esta válvula regula la entrada de aire desde el exterior a temperatura ambiente (Ej. 10ºC)

2) Damper de baypass: esta válvula regula el pasaje de aire de retorno que vuelve a ingresar al sistema (aire ya tratado)

3) Damper de egreso: regula la cantidad de aire que el sistema expulsa al medio ambiente.

El aire ingresa por el damper Nº 1 inducido por un ventilador ubicado detráz de éste, y luego de pasar por unos filtros ingresa al sistema de refrigeración, un sensor de temperatura ubicado a la salida del damper le informa al controlador la temperatura a la que está ingresando el mismo, el controlador la compara con el valor de consigna y enciende o no el sistema de climatización, luego de que este aire circule por el ambiente es expulsado hacia el exterior por el damper de egreso (Nº 3) mediante otro ventilador.

A su vez parte de este aire ya tratado es derivado y mezclado con el aire que ingresa mediante el damper de baypass (Nº 2), que controla que cantidad de éste deja pasar hacia el aire nuevo. Con esto se obtiene además de un ahorro energético por ingreso de aire a menor temperatura que la de consigna (24ºC) una presurización del sistema lo que mejora las condiciones de confort y evita el ingreso de aire contaminado por ventanas y puertas

Ejemplo: el aire exterior se encuentra a 10ºC, la temperatura dentro del local a acondicionar se encuentra a 30ºC.

El sistema permite el ingreso de aire exterior después de su correspondiente filtrado para su mezcla con el aire del local, lo que produce una disminución de la temperatura interna sin necesidad del funcionamiento de los compresores del sistema (ahorro energético importante), luego se retira del ambiente el aire ya mezclado, pero parte de este es derivado al aire de ingreso mediante el damper Nº 2, al realizar esta derivación estamos aportando mayor masa de aire al ingreso que la que sale del sistema, lo que produce la presurización del mismo.

MODOS DE TRABAJO

Se pueden dar 3 diferentes casos en el uso del freecooling

1) Temperatura del aire exterior inferior a la del aire de impulsión

2) Temperatura del aire exterior superior a del aire de impulsión, pero inferior a la del aire de retorno de los locales

3) Temperatura del aire exterior superior a la temperatura del aire de retorno de los ambientes.

Para el primer caso el uso del freecooling es del 100%, es decir, se deja ingresar solamente aire exterior al sistema hasta alcanzar la temperatura deseada, luego se cierra el demper de ingreso hasta que el controlador vuelva a abrirlo si así lo requiere.
En el segundo caso, si la temperatura exterior no es suficiente para llegar al valor de consigna el freecooling trabaja en conjunto con el sistemad de climatización, aportando la masa de aire exterior que el controlador regule, de esta manera se llega más rápido al valor de consigna y el compresor puede trabajar menos tiempo.

En el tercer caso, al ser la temperatura exterior mayor que la deseada, solamente el damper Nº 1 se encuentra apenas abierto para generar el estado de presurización, pero el sistema de climatización trabaja normalmente enfriando el aire mediante el evaporador del sistema y el damper Nº se encuentra totalmente abierto, para recircular el aire ya tratado




Este post se irá completando periódicamente, serán bienvenidas todas las consultas y los aportes

Fuente: Facultad de Ingeniería Mecánica.

17 comentarios - Refrigeración y Aire acondicionado

@manco_djs
cual es la precion adecuada de gas freon para un equipo slit ,mi duda es por que a veces veo a los instaladores colocar y conectar los equipos y solo despues solo purgan los equipos liberando el gas desde el compresor que tiene acumulado delando salir el aire que queda en el circuito por una valvula
@manco_djs
te agradezco la info ,por que creo que es lo mas fundamental en la instalacion adecuada del equipo
@123nicolas123456
te hago una consulta, no sabes donde puedo averiguar como calcular una bomba de agua para una chiller??? muchas gracias
@roket
disculpa quisiera saber si tienes al gun post de paso a paso de mantenimiento correctivo menor y mayor ? espero tu respuesta
@dom14
hola , necesito saber como cambiar la bocha aire acondiconado compacto
@r3ngo
+10
hace mas...asi te pongo mas'si qeres...gracias x ayudarme...
solo m falta la memory card bloqeada
@TiThygrem
YO ME COMPRE UN AIRE PHILCO DE VENTANA DE 3511FR.. HACE 2 MESES QUE TENGO U AHOR DEJO DE ENFRIAR COMO ANTES.. QUE PODRA SER?? GRACIAS POR LA INFORMACION!! ABRAZO DESDE MERCEDES CORRIENTES - ARGENTINA!!
@JIG0
Buen tema gracias por la info +10
@NicoRC_28
Gracias, me alegro que sirva
@sebalouz
buen dia : te queria preguntar con cuantos pci tengo que presurisar un split de 4500 con r410a.gracias
@NicoRC_28
Hola,
El R410a es recomendable que se cargue por peso y con el compresor apagado y siempre en fase líquida (esto evita que llegue líquido al compresor y asegura la carga correcta), el peso de carga figura en la plaqueta del AA.

En caso de tener poco refrigerante en la botella se puede cargar por presión con el compresor encendido. Se carga en fase líquida (botella invertida) y la presión de baja depende de la temperatura ambiente, pudiendo variar de 110 a 145 lbs para temperat