FUNDAMENTOS DEL AIRE
ACONDICIONADO
FUNDAMENTOS DEL AIRE
ACONDICIONADO
ContenidosContenidos
1.1) Introducción
1.2) Presión
1.3) Calor & Temperatura
1.4) Calor Sensible & Latente
1.5) Aire Acondicionado
1.1 Introducción
Al estudiar el Aire Acondicionado, es muy importanteimportante
conocer los principios básicos fundamentales de
Física y Termodinámica. También se han de conocer
las Unidades de medida, puesto que será necesario
para poder realizar los cálculos correspondientes.
1.2.1) ¿Que es la presión?
1.2.2) Unidades de Presión
1.2.3) Presión Atmosférica
1.2.4) Vacío
1.2.5) Presión Absoluta y Manométrica
Presión
Masai.i. Masa es la cantidad de materia que
compone una sustancia.
ii.ii. La unidad de Masa (sistema S.I.) es el Gramo y su múltiplo el Kilogramo.
1cm
1cm
1cm
En el caso del agua bajo condiciones normales de presión y temperatura:
1cm3 (volumen) = 1g (masa)
FuerzaFuerza• Puede definirse, comoPuede definirse, como “empuje” o “arrastre”“empuje” o “arrastre”
• La Fuerza tiene la tendencia a poner un cuerpo en movimiento, pararlo, hacer que cambie de dirección, de tamaño y hasta de forma.
• La unidad (sistema S.I.) es el Newton (N) que equivale a la fuerza capaz de comunicar a un cuerpo de 1 kg. De masa una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado (m/s2).
Force
1m
1kg
1m/s2
PesoPeso
• Es la medida de la fuerza ejercida sobre un cuerp por la atracción de la gravedad de la Tierra.
• La unidad (sistema S.I.) es el kilogramo fuerza (kgf)
Aceleración/Fuerza
9.807 m/s2
Peso1kgf
Mass 1kgMass 1kg
¿Que es Presión?¿Que es Presión?• Es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
• Cuando se ejerce una fuerza sobre una área, la presión en todos los puntos de dicha superficie es la misma y puede calcularse por:
(P) Presión = (F) Fuerza total / (A) Área total
Área total
Fuerza Total
Área unitaria
Presión
¿Que es Presión?¿Que es Presión?
HIELO AGUA VAPOR
PRESIÓN
Unidades de PresiónUnidades de Presión
kgf/cm2
Pa (Pascal) o N/m2
psi (Libras por pulgada al cuadrado) o Ibf/in2
Fuerza (Peso) = 1kgf
1cm
1cm
Área de la superficie inferior = 1cm21kg/cm2
Presión = 1kgf/cm2
Presión AtmosféricaPresión Atmosférica Es la medida de la presión ejercida por la Atmósfera
sobre la superficie de la Tierra.
El valor de la presión atmosférica, es de: 1.033kgf/cm1.033kgf/cm22 o 760 mmHg760 mmHg.
PresiónAtmosférica1.033kgf/cm1.033kgf/cm22
Barómetro
Mercurio (Hg)Mercurio (Hg)
760mm
Vacío
Presión AtmosféricaPresión Atmosférica
VacíoVacío
Vacío: existe vacío, cuando el valor de la presión es menor que el de la presión atmosférica
Vacío Parcial: es una presión inferior a la atmosférica, pero que no alcanza un valor de vacío perfecto.
Vacío Perfecto: Es la presión que no puede reducirse más allá, también se denomina Vacío Absoluto, por ejemplo la que existe en el espacio exterior.
Presión Atmosférica Vacío Parcial Vacío Perfecto
Vacío Vacío
Tabla de Conversión de unidades Tabla de Conversión de unidades
Presión atmosférica
Sist. S.I
•kgf/cm•2 •atm •mmHg •kPa •psi •in.Hg
•1 •0.9678 •735.6 •98.07 •14.22 •28.96
•1.033 •1 •760 •101.3 •14.7 •29.92
•0.00136 •0.0013 •1 •0.1333 •0.0193 •0.03937
•0.0102 •0.0099 •7.501 •1 •0.145 •0.2953
•0.07031 •0.0681 •51.71 •6.895 •1 •2.036
•0.03453 •0.0334 •25.4 •3.386 •0.4912 •1
Sist. Métrico Sist. Angl.
Presión Absoluta & ManométricaPresión Absoluta & Manométrica
Kgf/cm2
absKgf/cm2 G
20 kgf/cm2 21.03 kgf/cm2
10 kgf/cm2 11 kgf/cm2
0 mmHg / 0 kgf/cm2 1.033 kgf/cm2 or 760 mmHg
360 mmHg0 mmHg760 mmHg
400 mmHg
Presión Atmosférica
Vacío perfecto
Abs = G + Atm (medio > atm)
OR
abs = 760mmHg - G (medio<atm)
¿Que es Calor?
Transmisión de Calor
Temperatura
Unidades de CalorUnidades de Calor
CALOR Y TEMPERATURA
¿Que es el Calor?¿Que es el Calor?
El Calor es una forma de Energía.
El calor fluye siempre de los cuerpos mas calientes a los cuerpos mas fríos.
Sustancia
Caliente
Sustancia mas Fría
CALOR
Conducción
2)2) Conducción - El calor se transmite por contacto directo
Transmisión del CalorExisten 3 formas de transmisión del Calor:
Convección
3)3) Convección - El calor se transmite utilizando el movimiento de un fluido o del aire
Radiación
1)1) Radiación – El calor se transmite por medio de ondas.
30°30°CC
-50°-50°CC
30°C30°C27°27°CC 27°27°CC
27°27°CC
27°27°CC
Transmisión del Calor
30°C
Aire Frío
27°C
5°Cliquidoliquido
vaporvapor
Transmisión del Calor
Temperatura Es la medida del nivel de intensidad de calor de una sustancia.
Hay 2 tipos de escalas termométricas:
a) Centígrada – El pto. de Congelación del agua es de 0°C
- El pto. De ebullición del agua es de 100°C
b) Fahrenheit - El pto. de Congelación del agua es de 32°F - El pto. de ebullición del agua es de 212°F
2 tipos de escalas de temperatura absoluta:
b) Rankin (R) - Usa la escala°F - pto. de congelación - 460°F
a) Kelvin (K) - Usa la escala °C - pto. De congelación -273°C
Temperatura
Conversion de TemperaturaConversion de Temperatura
1) °C °F
Temp. °F = (180/100 x Temp. °C) + 32
2) °F °C
Temp. °C = 100/180 x (Temp. °F - 32)
3) °C K
Temp. K = Temp. °C + 273
1) °C °F
Temp. °F = (180/100 x Temp. °C) + 32
2) °F °C
Temp. °C = 100/180 x (Temp. °F - 32)
3) °C K
Temp. K = Temp. °C + 273
4) K °C
Temp. °C = Temp. K - 273
5) °F R
Temp. R = Temp. °F + 460
6) R °F
Temp. °F = Temp. R - 460
4) K °C
Temp. °C = Temp. K - 273
5) °F R
Temp. R = Temp. °F + 460
6) R °F
Temp. °F = Temp. R - 460
Conversion de TemperaturaConversion de Temperatura
Calor & Temperatura
Unidades de Calor
Caloria (cal) / (kcal)
Joule (J) / (kJ)
British thermal unit (Btu)
18°C o °F
19°C o °F
1g o kg
Sist. Métrico convencional
Unidades S.I.Sist. Yard-
pound.
CalCal KcalKcal JJ KJKJ BtuBtu
11 0.001 4.186 0.004186 0.003968
1000 11 4186 4.186 3.968
0.2389 0.0002389 11 0.001 0.0009480
238.9 0.2389 1000 11 0.9480
252 0.2520 1055 1.055 11
Tabla de Conversión
Cambio de Fase (Agua)
Calor Sensible
Calor LatenteSobrecalentamiento & SubenfriamientoTemperatura de SaturaciónÁbaco de Saturación R22 & H2O
CALOR SENSIBLE Y LATENTE
Cambio de Estado
Sublimación
Solido
Liquido
Gases
Fusión
Solidifi
caci
ón
VaporizaciónCondensación
Cambio de fase en el Agua
-50
0
50
100
Tem
pera
tura
(°C
)
Presión Atmosférica
A to B B to C C to D D to E E to F
A
BC
DE
F
Calor SensibleCalor Sensible
Es el calor que causa un cambio en la temperatura de una substancia
CalorCalor
Calor LatenteCalor Latente
Es el Calor que causa una modificación de estado en una substancia, sin que varie su temperatura
Calor
Calor Sensible & Latente
-50
0
50
100
Presión Atmosférica
Tem
pera
tura
(°C
)
Calor
Sensible
Calor
Sensible
Calor
Latente
Calor
Latente
Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento
Vapor sobrecalentado:Vapor sobrecalentado:
Cuando la temperatura del vapor aumenta sobre la temperatura de saturación, se denomina sobrecalentamiento y se dice “vapor sobrecalentado”
Líquido subenfriado:Líquido subenfriado:Cuando la temperatura del líquido disminuye por debajo de la temperatura de saturación, se denomina subenfriamiento y se dice “líquido subenfriado”
•Mezcla de• líquido-vapor
Líquido subenfriado
Vapor sobrecalentad
o
Líquido
VaporVapor
Líquido saturado
Vapor saturado
Calor Sensible
Calor Latente
Calor Sensible
Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento
Cantidad de sobrecalentamiento (S.H.)= temp. de vapor (SH) - temp.
saturación correspondiente a La presión de evaporación
[Temp. Aspiración - Temp. evaporación]
Cantidad de subenfriamiento (S.C) = Temp. de saturación correspondiente
a la presión de condensación – Temp. de líquido
[Temp. de condensación -Temp. de líquido ]
Sobre-calentamiento & Sub-enfriamiento
Es la máxima temperatura a la que una sustancia se halla en estado líquido o de cambio de estado (de líquido a vapor).
EEn estado líquido Cualquier aumento de calor (calor latente) dará lugar al cambio de estado en dicha sustancia.
La Temperatura es directamente proporcional a la presión.
Temperatura de Saturación
Gráfico de saturación del R-22 y H2O
00 40-40
5
15
Temperatura (°C)
Pre
sió
n A
bsolu
ta (
kg
f/cm
2 a
bs)
100
25 Zona de líquido subenfriado en R 22
Zona de vapor recalentado en R 22
Zona de vapor recalentado en H2O
Zona de líquido subenfriado en H2O1
R-22R-22
H2
OH2
O
¿ Que es el Aire Acondicionado ?
Carga Térmica
Refrigerante
Propiedades del Refrigerante
Ciclo de Refrigeración
Componentes del sistema de refrigeración
AIRE ACONDICIONADO
¿ Que es el Aire Acondicionado ?¿ Que es el Aire Acondicionado ?
Control de la humedad
Control de la temperatura
Limpieza del aire
Distribución del aire
Calo
r
Hu
med
ad
Polv
o
Carga TérmicaCarga Térmica
Es la cantidad de Calor que debe ser evacuada de Es la cantidad de Calor que debe ser evacuada de un local, para lograr mantenerlo en las condiciones un local, para lograr mantenerlo en las condiciones de confort deseadasde confort deseadas.
Carga Térmica Total = + + + Carga Térmica Total = + + +
Refrigerante
Se requiere un elemento de transporte del calor desde el local al exterior, por ejemplo el R 22 como fluido de trabajo del ciclo de refrigeración para aire acondicionado
heat
heat
Exterior InteriorCalor
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
Económico
No Tóxico
No explosivo
No corrosivo
No inflamable
Estable
Gran calor latente de cambio de estado
Fácil de evaporar y condensar
Fácil de detectar (en caso de fuga)
Propiedades del refrigerante
Principio del aire acondicionado
Principio del aire acondicionadoEl refrigerante absorbe el
calor del local
Exterior Interior
Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior
Compresor
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior
Expansión
Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior
Compresor
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior
Expansión
El calor se disipa desde el fluido refrigerante hacia el ambiente exterior
Ciclo del Aire AcondicionadoCiclo del Aire Acondicionado
El ciclo está definido por 4 procesos fundamentales:
1)1) Expansión
2)2) Vaporización
3)3) Compresión
4)4) Condensación
1)1) Expansión Es el proceso de reducción de la presión del líquido refrigerante que entra en la válvula para permitir su posterior evaporación.
Ciclo del Aire Acondicionado
Válvula de
Expansión
2)2) Vaporización Es el proceso mediante el cual, el lìquido refrigerante entrante en el evaporador, se evapora absorbiendo calor del espacio acondicionado.
Cooled air
Room air
Drainwater
•Ciclo del Aire Acondicionado
The heat is removed from the refrigerant to the outdoor
El calor del local, se absorbe por el refrigerante en la evaporación
Air-conditioning cycleAir-conditioning cycle
El calor se disipa desde
el fluido refrigerante hacia
el ambiente exterior Exterior Interior
Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior)
Condensación
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior
Evaporación
Principio del aire acondicionado
Principio del aire acondicionado
3)3) Compresión Es el proceso de compresión y bombeo del refrigerante vapor procedente del evaporador, descargándolo a alta temperatura en forma de vapor recalentado.
Ciclo del Aire AcondicionadoCiclo del Aire Acondicionado
The heat is removed from the refrigerant to the outdoor
The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant.
Air-conditioning cycleAir-conditioning cycle
El calor se disipa desde
el fluido refrigerante hacia
el ambiente exterior Exterior Interior
Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior
Compresor
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior
Expansión
Principio del aire acondicionadoPrincipio del aire acondicionado
Aire Aconditionado
4)4) Condensación Es el proceso de licuefacción del refrigerante vapor a alta presión procedente del compresor entrando en el condensador que se halla a a menor temperatura, para su posterior circulación en forma de refrigerante líquido.
Ciclo del Aire Acondicionado
The heat is removed from the refrigerant to the outdoor
The heat from the indoor is absorbed by the refrigerant.
Air-conditioning cycleAir-conditioning cycle
El calor se disipa desde
el fluido refrigerante hacia
el ambiente exterior Exterior Interior
Para disipar el calor del local en un ambiente exterior a 35º C, la Temperatura del refrigerante ha de ser superior a esta temp. (exterior
Compresor
Para absorber el calor del local (interior) a 27º C, la Temperatura del refrigerante debe ser inferior a esta temp. (interior
Expansión
Principio del aire acondicionadoPrincipio del aire acondicionado
Ciclo del Aire AcondicionadoCiclo del Aire Acondicionado
ExpansionExpansion
CondensatioCondensationn
CompressionCompressionVaporizationVaporization
Válvula de Expansión
Condensador
Compresor
Evaporador
HPS
LPS
Filtro
Recipiente de
Líquido
Silenciador
Ventilador
Acumulador
Componentes del sistema de refrigeraciónComponentes del sistema de refrigeración
Ventilador