Refrigeracion Y Aire Acondicionado 1k6o70

PRINCIPIOS DE REFRIGERACIÓN Y SELECCIÓN DE SISTEMAS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

Ing. Johane Bracamonte MSc. Ing. Reinaldo Díaz

CONTENIDO    

Introducción. Objetivos y Alcances del curso. Acondicionamiento de aire y confort humano. Psicometría.

 

Ciclos de Refrigeración Componentes de un sistema de acondicionamiento de aire



◦ Cálculos Psicrométricos ◦ Carta Psicrométrica. ◦ ◦ ◦ ◦ ◦

El compresor. El evaporador y el condensador. Válvula de expansión. Filtros de aire. Sustancias refrigerantes, sus características y nomenclatura.

Pasos para el dimensionamiento y selección de un sistema de acondicionamiento de aire.

CONTENIDO   

  

Estimación de las condiciones ambientales externas. ◦ Irradiación solar, Temperatura y Humedad. Estimación de las condiciones del ambiente acondicionado (interno). Clasificación y Cálculo de cargas térmicas: ◦ Cargas externas sensibles y latentes. ◦ Cargas internas sensibles y latentes Sistemas de control para carga parcial. Ejemplo práctico: Dimensionamiento y selección de un sistema de acondicionamiento de aire para un salón de clases. Experiencia Práctica: ◦ Identificación de las partes de un sistema de acondicionamiento de aire real. ◦ Fallas frecuentes en sistemas de aire acondicionado, diagnóstico y reparación.

OBJETIVOS DEL CURSO Objetivo General Brindar una visión general del funcionamiento de los sistemas de acondicionamiento de aire y adecuado dimensionamiento.

Objetivos Específicos Al finalizar el curso el asistente deberá: • Identificar las variables que afectan la sensación de confort. • Conocer de que forma éstas variables se relacionan utilizando las herramientas de la psicrometría. • Entender el funcionamiento de los ciclos de refrigeración e identificar los equipos involucrados. • Entender y aplicar el procedimiento para cálculo de cargas térmicas en un ambiente mono zona y seleccionar un equipo de aire acondicionado adecuado. • Conocer e identificar las principales causas de falla en sistemas de acondicionamiento de aire. • Asimilar la importancia de la correcta selección de sistemas de acondicionamiento de aire.

ALCANCES DEL CURSO El presente curso presentará los principios físicos de funcionamiento de sistemas de refrigeración. Se presenta una revisión detallada de las partes de un sistema de refrigeración por compresión de vapor y sus rios. El cálculo de cargas térmicas se presentará bajo la metodología del día de diseño. Actualmente existen metodologías más precisas que por su gran

complejidad solo se justifican para sistemas de grandes dimensiones, estas metodologías requieren además conocimientos avanzados en la materia para su aplicación. No se tratará el diseño de ducterías ni sistemas de distribución de aire. Los datos referenciales dados en el curso se refieren a sistemas para uso doméstico y comercial.

Importancia de la correcta selección de aire acondicionado

INTRODUCCIÓN

AIRE, PSICROMETRÍA Y CONFORT

AIRE ATMOSFÉRICO Aire atmosférico

Gases

Vapores

Polvo

Bioaerosol

Partículas Respirables < 5μm Partículas Finas (~80%)

• Condensados • Productos de combustión • Bacterias • Hongos • Otros Microorganismos.

Fibras

Partículas no respirables

Partículas Gruesas (~20%)

• Virutas • Tierra • Pollen

Humos

VARIABLES QUE AFECTAN LA SENSACIÓN DE CONFORT

Temperatura

Humedad

Calidad del aire y Olores

Un sistema de acondicionamiento de aire es el conjunto de equipos que permiten mantener un control de éstas variables para asegurar la comodidad de las personas de habitan el espacio acondicionado. Velocidad del viento

PSICROMETRÍA Es una rama de la física que estudia el comportamiento físico del aire húmedo, sus propiedades y el efecto de las mismas sobre la preservación de los materiales y sobre el confort humano.

El modelo más comúnmente utilizado para estudiar el aire húmedo es el modelo de presiones parciales para gases ideales. Éste modelo plantea las siguientes relaciones: Modelo de presiones parciales de gases ideales

PoV  na  nv R T

Po

Presión

PaV  na R T

Pa

Presión parcial de aire seco

PvV  nv R T

Pv

Po  Pa  Pv

R  8,3145 kJ

Presión parcial de vapor

kmolK

PSICROMETRÍA Conceptos y Propiedades del aire húmedo Temperatura del bulbo seco Se trata de la temperatura que se mide regularmente con un termómetro. Temperatura del bulbo húmedo

Tbs

Tbh

Se trata de la temperatura que se mide con un termómetro con su bulbo humedecido, es menor o igual a Tbs Presión de Saturación Para una temperatura dada es la presión parcial de vapor a la cuál el vapor se condensa. Temperatura de Rocío

Para una presión parcial de vapor es la temperatura a la cuál comienza a condensarse el vapor.

psat  0,611x10

7 , 5 xT [ C ] T [ C ] 237

PSICROMETRÍA Humedad Absoluta Se define como la relación entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco.

mv  ma

Humedad Relativa Se define como la relación entre la presión parcial de vapor y la presión de saturación evaluada a la temperatura del aire húmedo.

Pv  psat

Relación entre la humedad absoluta y relativa

Utilizando las relaciones de gases ideales puede demostrarse la siguiente relación:

psat   0,622 Po  psat

PSICROMETRÍA Ecuaciones que rigen los procesos psicrométricos Ecuación de conservación de masa e s dma   m a i   m a j dt Vo i 1 j 1

Aire:

Vapor:

e  sv  dmv   m v i    m v j  m l  dt Vo i 1  j 1 

Ecuación de conservación energía





s e dE Q k  W    m a j ha j  m v j hv j   m a i ha i  m v i hv i   m l hl  dt Vo j 1 k 1 i 1 n

W

 a e ha e  m  v e hv e m

 a s ha s  m  v s hv s m Q

PSICROMETRÍA Relación entre la temperatura de bulbo húmedo, humedad y temperatura de bulbo seco

ha  1hv1  2 hv 2  1  2 hl

1 hv1  hl   2 h fg T2   ha 0,622 psat T2  1 hv1  hl   h fg T2   c pa T2  T1  pa 2

1  T1,T2 , p 

T1

1 1

T1

1 1

T2  T1 2  1 2  1

T2  T1 2  1 2  1

PSICROMETRÍA

PSICROMETRÍA Procesos Psicrométricos Calentamiento Sensible Humidificación

Enfriamiento Sensible D.H. por Material Desecante

D.H. por Condensación

PSICROMETRÍA, COMFORT Y SALUD

Región de confort según la ASHRAE (2008)

Influencia de la humedad sobre afecciones de la salud según la ASHRAE (2008)

EJERCICIOS DE PSICROMETRÍA. USO DE SOFTWARE Mezcla con aire fresco. Enfriamiento deshumidificación

MÁQUINA DE REFRIGERACIÓN

CICLOS DE REFRIGERACIÓN Ciclo de refrigeración por compresión de vapor a) Compresión (1-2). b) Rechazo de Calor hacia el medio caliente (2-3). c) Expansión (3-4) d) isión de calor desde el medio frío (4-1).

CICLOS DE REFRIGERACIÓN Modelo Termodinámico de Ciclos de Refrigeración

2

1

 h1  h2  Wcomp  m

3

 h3  h2  Q H  m

4

h3  h4  h4  h1  Q L  m

Coeficiente de Rendimiento (Coefficient of Performance)

Q L cop  W

COMPONENTES DE UNA MÁQUINA DE REFRIGERACIÓN Compresor Es el elemento dinámico del sistema, se encarga de entregar energía mecánica al refrigerante para aumentar su presión y temperatura. Es activado generalmente por un motor eléctrico.

Calor

Potencia Eléctrica

Motor Eléctrico

Calor Recirculación

Calor

Compresor Potencia Mecánica

Refrigerante Incremento de Entalpía (P y T)

svme Pe  m h  s : Eficiencia isoentrópica  m : Eficiencia mecánica  v : Eficiencia volumétrica  e : Eficiencia eléctrica

COMPRESOR Clasificación

Compresores

Desplazamiento Positivo

Reciprocantes

• Gran Tamaño. • Eficiencias bajas. • Diseño Sencillo y Económico. • Potencias intermedias (Hasta 50 kW). • Mezcla de aceite y refrigerante.

Rotativos

• Diseño complejo. • Requieren sistemas de lubricación forzada. • Mas costosos por requerir mejores materiales. • Eficiencias Altas. • Diseño Compacto.

Turbo compresores

Axiales

Radiales

• Flujo continuo de vapor. • Alta relación capacidad Volumen. • Altas relaciones de compresión. • Altas eficiencias. • Compresión por múltiples etapas. • Solo se justifica para equipos de gran capacidad y manejo de altos flujos de gas.

COMPRESOR Por sus características los compresores más comunes en equipos compactos son los reciprocantes. Compresores Reciprocantes

Inicio

Descarga

Succión

Compresión

Recirculación

COMPRESOR Compresores para equipos de A.A. compactos Los compresores para equipos compactos de A.A. tienen capacidades típicas entre 1 y 10 kW.

Las características standart para diseño y selección de compresores son:

Temperatura del evaporador

7,2 C

Temperatura del Condensador

54,4 C

Temperatura ambiente

35 C

Para minimizar el ruido los compresores reciprocantes suelen ser de pistones múltiples.

COMPRESOR Compresores tipo Scroll Nueva tendencia en compresores refrigeración: • Silenciosos. • Alto rendimiento. • Proceso continuo de compresión.

de

Desventajas: • Mas costosos por maquinado de precisión. • Mayores cargas en cojinetes.

COMPRESOR Compresores y la humedad en la succión Una de las principales causas de fallas en los compresores es la entrada excesiva de líquido, lo que ocasiona: • Los aceites lubricantes tienden a diluirse en el refrigerante líquido.

• El líquido al ser incompresible genera altas cargas en el compresor generando deformaciones y rotura de válvulas e incluso del cigüeñal. El exceso de líquido en el compresor puede ocasionarse por: • Disminución significativa de la carga térmica. • Problemas de regulación en el elemento expansor. • Exceso de refrigerante en el sistema. • Ensuciamiento u obstrucción del flujo de aire en el evaporador.

CONDENSADOR En el compresor la temperatura y presión del refrigerante se elevan considerablemente (>45 C). A esta temperatura el refrigerante puede rechazar la carga térmica y la energía del condensador hacia el ambiente lográndose la condensación del gas refrigerante a alta presión. Los condensadores suelen ser de tubos de cobre con aletas de aluminio.

Las aletas de aluminio tienen un espesor típico entre 0,3 a 015 mm, espaciadas cada 1,3 a 2,5 mm. La transferencia de calor suele ser potenciada por un ventilador. La potencia consumida por el ventilador es de 20 a 40W por kW de calor rechazado. Los ventiladores suelen ser axiales con velocidad del aire entre 2 y 4 m/s

CONDENSADOR Condensadores para equipos industriales y de gran capacidad En equipos de gran capacidad la condensación por aire requiere de equipos de dimensiones exageradamente grandes. Debido a que el calor específico del agua es mucho mayor, los condensadores con agua de enfriamiento son mas efectivos y requieren menos espacio.

Carcasa y tubo

Torre de enfriamiento

EVAPORADOR • El evaporador es el encargado de absorber la carga térmica del equipo. Hasta lograr la evaporación total del refrigerante a baja presión y temperatura (-4 a -10C en equipos domesticos). • Suele estar hecho de tubos de cobre y aletas de aluminio, de las mismas características que las del condensador. • Operan generalmente por convección forzada. • Por lo general se coloca debajo del evaporador una bandeja para manejar el condensado que se produce por saturación del aire enfriado. • Para aplicaciones de baja temperatura la separación entre aletas debe ser mayor (hasta 0,5 mm) para reducir el riesgo de formación de escarchas.

EVAPORADOR Evaporador Inundado Evaporadores que aseguran entrada de vapor saturado al compresor. Se utilizan bancos de evaporadores inundados para máquinas de gran capacidad.

EXPANSOR Este elemento se encarga de reducir la presión y temperatura del líquido que descarga el condensador. Capilar El expansor más común en aplicaciones domésticas es el tubo capilar por su sencillez y bajo costo. El capilar no ofrece control para amplios rangos de operación del AA.

Válvula termoestática Éstos dispositivos regulan el flujo de refrigerante al evaporador, asegurando que solo vapor entre al compresor. Se justifican en sistemas de carga variable.

FILTRO DE SECADO Filtro Secador Es un elemento de protección cuya función es absorber el contenido de agua que haya quedado dentro del ciclo de refirgeración. Consiste en las siguientes partes. -Tamiz Molecular. - Gel de silice. -Alúmina activada y malla de poliester.

Ubicación Se utiliza principalmente antes del elemento de expansión donde reduce posibilidad de congelamiento de agua y erosión. Ubicado en la succión del compresor reduce posibilidad de erosión y entrada de líquido.

VISOR DE LÍQUIDO Visor de Líquido Se trata de un elemento de diagnóstico que permite identificar fallas y sus fuentes. Ubicación

Si se instala antes del filtro secador la presencia de burbujas indica: -No hay subenfriamiento (rechazo de calor insuficiente)

-No hay suficiente refrigerante en el sistema (fugas)

Si se instala después del filtro secador la presencia de burbujas indica: -Pérdidas de carga elevadas en el filtro. - Ausencia de subenfriamiento. -No hay suficiente refrigerante en el sistema.

Algunos visores incluyen un código de colores para indicar niveles elevados de agua en el sistema.

ACUMULADOR DE SUCCIÓN Y TANQUE DE RECEPCIÓN DE LÍQUIDO Se tratan básicamente de trampas de líquido que aseguran que a la succión del compresor entre vapor prácticamente seco, protegiéndolo de fallas mecánicas y por disolución de líquido.

Horizontal con deflector

Vertical en “U”

Vertical con deflector

ACUMULADOR DE SUCCIÓN Y TANQUE DE RECEPCIÓN DE LÍQUIDO Ubicación y selección

• Suelen instalarse a una distancia de 15 centímetros de la succión del compresor. Distancias mayores pueden comprometer el efecto venturi del acumulador. • La capacidad del acumulador debe ser al menos del 50% del refrigerante contenido en el sistema. • Deben evitarse pérdidas de carga elevadas, se considera como límite una caída de presión que genere una caída de temperatura de 0,28 C en el refrigerante. • El acumulador debe estar en capacidad de retornar el líquido al sistema a una tasa adecuada para las cargas de diseño del sistema.

ACUMULADOR DE SUCCIÓN Y TANQUE DE RECEPCIÓN DE LÍQUIDO Acumuladores de Succión con Calentadores

Algunos modelos de acumulador incluyen un calentador eléctrico o un serpentín que circula una extracción del condensador para evaporar el líquido. Usos: • Cuando la ocurrencia de innundación del acumulador es frecuente.

• Cuando las temperaturas del evaporador están por debajo de -18C, así se apoya a la reincorporación del lubricante diluido. Desventajas: Si el acumulador esta seco el calor agregado generara un sobrecalentamiento excesivo del vapor a la entrada del compresor, lo que puede generar problemas en la operación del compresor por recalentamiento de las partes mecánicas.

AIRE ATMOSFÉRICO Aire atmosférico

Gases

Vapores

Polvo

Bioaerosol

Partículas Respirables < 5μm Partículas Finas (~80%)

• Condensados • Productos de combustión • Bacterias • Hongos

• Otros partículas orgánicas (e.j. esporas)

Fibras

Partículas no respirables

Partículas Gruesas (~20%)

• Virutas • Tierra • Pollen

Humos

FILTROS DE AIRE Los filtros de aire permiten asegurar la calidad del mismo al eliminar las partículas suspendidas. Se pueden clasificar principalmente en: • Filtros Secos. • Filtros Viscosos. • Filtros Electrónicos. Filtros Secos Consisten en materiales porozos que permiten el paso de aire y retiene partículas cuyo tamaño sea mayor al de los poros. Deben sustituirse regularmente para evitar caídas de presión elevadas cada vez que el filtro se satura.

Tipo celda

Tipo acordeón Tipo automático

FILTROS Filtros Viscosos Son similares a los filtros secos pero los tamices se humedecen con aceite al cual se adhieren las partículas más pequeñas. Presentan mayor eficiencia que los filtros secos. Su modelo mas común es el automático por rodillos, requiere adicionalmente un sistema de filtrado de aceite. Filtros Electrónicos de Aire Consume alrededor de 40 a 80W de potencia por m3/s

ΔV=4 -10kV

6-25 kW

Ionización

Recolección

Fuente ASHRAE (2009)

REFRIGERANTES Las sustancias refrigerantes son el fluido de trabajo de los ciclos de refrigeración. Características principales de una sustancia refrigerante para ciclos de compresión de vapor

• Estabilidad química. • No ser susceptibles a congelación en el rango de temperaturas del sistema. • Compatibilidad con aceites lubricantes. • Presiones de saturación moderadas para el rango de temperaturas a manejar. • Compatibilidad con el tipo de máquina de compresión disponible. • No ser tóxicos, en especial para uso doméstico. • No flamables.

• Que no reaccionen con la capa de ozono. • Que no contribuyan con el efecto invernadero.

REFRIGERANTES Algunas sustancias refrigerantes •La primera generación de sustancias refrigerantes fueron sustancias sumamente tóxicas como el NH3 y SO2.

•Los CFC (clorofluorocarbonos) que constituyen la R-12 están siendo desincorporados por su efecto sobre la capa de ozono. •Los HCFC son menos dañinos que los CFC por su corta vida en la atmosfera, pertenecen a las familia R-22 serán permitidos hasta el año 2030. •El refrigerante R-134ª es uno de los mas utilizados en la actualidad como sustituto. Recientemente se ha estudiado la gran influencia de éste gas en el efecto invernadero, por lo que se considera su desincorporación.

REFRIGERANTES

Comparación de desempeño en ciclos ideales operando entre 258 K y 303 K. ASHRAE (2005)

REFRIGERANTES

Nombre y composición de refrigerantes comerciales. ASHRAE (2005)

REFRIGERANTES

ASHRAE (2005)

REFRIGERANTES

SISTEMAS DE CONTROL Los sistemas de aire acondicionado pueden contar con los siguientes sistemas de control: • Control ON-OFF: Es el tipo mas sencillo y común en equipos pequeños. Generan grandes pérdidas en equipos mal dimensionados por alto consumo en picos de arranque. •Ventilador del Evaporador Variable (equipos de flujo directo): Al variar la potencia en el ventilador del evaporador cambia la velocidad con el que el equipo absorbe la carga. • Válvula termo estática: Esta válvula permite controlar el flujo de refrigerante y por lo tanto la capacidad de manejo de carga del equipo. • Variador de potencia en el compresor: Al afectar la potencia consumida por el compresor se varía automáticamente la capacidad refrigerante del equipo. • Redistribución del flujo de aire/agua helada: La distribución del aire acondicionado o el agua helada hacia los ambientes con más cargas permite aprovechar el equipo a plena carga.

TRANSFERENCIA DE CALOR Y CARGAS TÉRMICAS

MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Conducción Calor transferido a través de un medio (sólido o fluido) por diferencia de temperaturas. Tc

Tf

TA  Q Rk

T Q  kA x

Rk 

Donde k es la conductividad térmica y es una propiedad del medio [W/m K] Material

k [W/m K]

Acero

81,75

Aluminio

237

Yeso

0,12

Ladrillo común

0,72

Fibra de Vidrio

0,0039

L k

MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Convección Calor transferido por un fluido en movimiento. To

T

Ts V

V

Q  hATs  To 

ATs  To  Q  Rh

1 Rh  h

Donde h es el coeficiente convectivo y es función de la forma de la superficie, las propiedades del fluido y la velocidad del mismo [W/m2 K].

MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR La convección se clasificado en natural y forzada. Convección forzada Ocurre cuando el movimiento del fluido ocurre por un ente ajeno a la transferencia de calor (viento, ventilador, bomba, etc.). La convección forzada se encuentra principalmente en ambientes exteriores. En este caso la convección depende de la velocidad del aire, según la correlación de McAdams (1957): Para paredes exteriores:

h  5,7  3,8Vviento

Convección natural Ocurre cuando la diferencia de temperatura provoca un cambio de densidad que impusa el movimiento del fluido. Depende de la diferencia de temperatura y de el espacio que tenga el fluido para desplazarse. En paredes de espacios interiores se puede considerar: Para paredes interiores:

h  5,3

MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Radiación Calor transferido a través radiaciones electromagnéticas, desde cualquier superficie a una temperatura finita.

Q Q Ts

Q Q

La propiedad del medio emisor es la emisividad ε que es función del material, la temperatura y el acabado superficial.



Q   A Ts4  T 4



     1

La propiedad del medio receptor son la reflectividad ρ, absortividad α y transmisividad τ. Funciones de la temperatura del emisor, acabado superficial y material del receptor.

CALOR ESPECÍFICO Y LA CAPACIDAD CALORÍFICA Calor Específico Indica cuanto calor debe istrarse a 1 kg de material para hacer que su temperatura aumente en un grado. Indica la capacidad que tiene un material de almacenar energía.

Q C mdT

Q

T

Capacidad Calorífica Se refiere a la capacidad que tiene un sistema para almacenar energía.

Qalm  mCT

MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Coeficiente Global de Transferencia de Calor T

Text

Tin

Q  UAText  Tint  1 U Rtot

x

Rtot  Rk  Rh

PROPIEDADES TÉRMICAS DE ALGUNOS MATERIALES DE INTERÉS Sustancia/ Material

Densidad [kg/m3]

Conductividad Térmica[W/mK]

Calor Específico [kJ/kg K]

Aire

1,16 (1 atm, 300 K)

0,02

A presion Constante =1,0035

de AsbestoCemento

1900

0,58

1

Fibra de vidrio

136

0,05

0,75

Poliestireno expandido (anime)

29-56

0,029

1,21

Recubrimiento de Asfalto (Techos)

1100

0,2

1,51

Ladrillo de Arcilla (Macizo)

2400

1,21-1,47

0,79

Bloque de Concreto

2240

1,3-2,6

0,92

Roble

659-749

0,16-0,18

1,63

Pino

570-659

0,144-0,161

6,9-6,2

PROPIEDADES TÉRMICAS DE ALGUNOS MATERIALES DE INTERÉS Sustancia/ Material

Densidad [kg/m3]

Conductividad Térmica[W/mK]

Calor Específico [kJ/kg K]

Lámina de Yeso

800

0,16

1,09

Agregados livianos (concreto, arcilla, piedra)

1150-1300

0,88

0,9

Agregado normal (concreto, arena, grava)

2020-2200

1,2

0,92

Fibra de Yeso (87% yeso 13% madera)

816

0,24

0,88

Estuco

1920

1,4

0,9

RADIACIÓN SOLAR Coordenadas Solares

Angulo de incidencia sobre una superficie

V  QOP cos V  cos  cos 

 H  QOV cos  H  sen

El acimut solar φ es positivo para las tardes y negativo para las mañanas. El acimut de una superficie ψ es positiva si esta orientada al oeste y positiva si esta orientada al este.

RADIACIÓN SOLAR Radiación Solar Directa y Difusa

RADIACIÓN SOLAR Modelo Simplificado para estimación de Radiación Directa y Difusa

IDN 

A e

B / sen

0,55  0,437 cos   0,313 cos 2  Y  0,45 

Id  CYIDn para

cos   0,2 cos   0,2

IDN : Id :

Radiación solar directa normal Radiación difusa

USO DE SOFTWARE LIBRE PARA DETERMINACIÓN DE RADIACIÓN SOLAR SOBRE UNA SUPERFICIE

Clasificación

CARGAS TÉRMICAS

Carga Sensible:

Toda fuente de calor cuyo único efecto sobre el ambiente acondicionado es un aumento en su temperatura. Carga Latente: Toda fuente cuyo efecto sobre el ambiente acondicionado es el aumento de la humedad. Carga Interna: Toda carga, latente o sensible, cuya fuente se encuentra dentro del ambiente acondicionado. Carga Externa: Toda carga, latente o sensible, cuya fuente se encuentre fuera del ambiente acondicionado. Carga Total: Se trata de la totalidad del calor que debe ser retirado por el sistema de refrigeración y es igual a las cargas internas mas las externas.

Cargas Internas

CARGAS TÉRMICAS

• Personas.

• Iluminación.

Información Requerida para Estimación de Cargas Térmicas

• Equipos eléctricos y electrónicos.

• Condiciones internas de diseño.

• Calor transferido por paredes y techos.

• Condiciones externas (día de diseño).

Cargas Externas

• Ubicación y orientación de la edificación.

• Radiación Solar a través de ventanas.

• Dimensiones del ambiente a acondicionar.

• Aire ambiente de reposición.

•Materiales de paredes y techos.

• Infiltración de aire húmedo.

• Tamaño, material, ubicación y orientación de ventanas. • Uso del espacio. • Personas que ocupan el espacio. • Iluminación. • Equipos en operación.

CALOR TRANSFERIDO VS. CARGAS TÉRMICAS Convección

Fuente de Calor

Carga Térmica

Almacenamiento Radiación

de Calor

Convección

La energía recibida de fuentes externas de energía o de fuentes de radiación interna (iluminación), no alcanzan de inmediato al ambiente acondicionado. El calor de estas fuentes es absorbido por los materiales de construcción, al calentarse entregan parte de ese calor al ambiente acondicionado.

CALOR TRANSFERIDO VS. CARGAS TÉRMICAS Ganancia de calor instantánea del edificio

Baja densidad (liviano)

Calor

Densidad media Alta densidad (pesado)

Cargas Térmicas

Horas del día Las cargas térmicas son menores al calor transferido y las cargas máximas se presentan de 1 a 2 horas después de la máxima transferencia de calor. El calor transferido por fuentes radiantes y externas suelen multiplicarse por un factor de atenuación que depende de las características de construcción para el calculo de las cargas térmicas.

UNIDADES PARA CARGA TÉRMICA Dado que las cargas térmicas son básicamente la velocidad a la que debe retirarse calor de un espacio para mantener las condiciones de confort, a unidad para su medición son unidades de potencia.

El sistema internacional establece como unidad de potencia el Watt. La práctica ha llevado a desarrollar el concepto de Tonelada de Refrigeración, equivale a la cantidad de calor necesario para fundir una tonelada corta (907 kg) de hielo. Dado que muchos equipos de refrigeración son fabricados en EEUU es común utilizar unidades inglesas expresando la carga térmica en BTU/h.

Equivalencias:

1TR  12.000 BTU

h

1TR  3,517kW

1 BTU

h

 0,2932W

FACTORES PARA ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS Factor de uso (f ) uso

El factor de uso se utiliza para cargas internas por equipos y maquinaria que no se operan continuamente. El factor de uso esta relacionado al porcentaje de tiempo que el equipo esta siendo utilizado. Su valor requiere un estudio detallado de las actividades que se realizan en el espacio.

fuso  1 Factor de Diversidad (fdiv) El factor de diversidad se aplica a la carga térmica total por equipos o maquinaria de la misma naturaleza. Este factor permite tomar en cuenta el hecho de que no todo los equipos son utilizados simultáneamente.

Su valor requiere un estudio de las actividades que se realizan en el espacio. Aplicación

Factor de Diversidad Ocupantes

Iluminación

Equipos

Oficinas

0,75 - 0,9

0,7 - 0,85

0,60 - 0,75

Residencial, Hotel

0,4 - 0,6

0,3 - 0,5

----

Almacenes, Comercial

0,8 - 0,9

0,9 - 1,0

0,7 - 0,9

Industrial

0,85 - 0,95

0,8 - 0,9

0,8 - 0,9

FACTORES PARA ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS Factor de Almacenamiento (falm) Este factor se aplica a las ganancias de calor por radiación para obtener las cargas térmicas. Toma en cuenta que la radiación es absorbida primero por la estructura y luego transferida por convección al ambiente refrigerado. Depende de:

Tipo y capacidad de almacenamiento de calor de la estructura. • Fuente de radiación. • Tiempo de exposición a la fuente de radiación. • Tiempo de operación del equipo de aire acondicionado. En la literatura especializada este factor se conoce también como Cooling Load Factor (CLF).

IMPORTANTE: Los factores presentados en este curso suponen que el calor específico de todos los materiales de construcción es de 0,25 kJ/kg K. Por lo que los factores de almacenamiento se colocan en función del peso por unidad de área de la estructura.

FACTORES PARA ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS Diferencia de Temperaturas Efectiva (Cooling Load Temperature Difference) Este factor se utiliza para estimar las cargas térmicas por conducción en ventanas y por conducción y radiación a través de paredes y techos. Este factor permite tomar en cuenta el efecto de almacenamiento de calor en la estructura. Para paredes que dan a espacios interiores que no están sometidos a radiación se cumple que:

DTE  Totros  Tint Para paredes que dan a espacios exteriores que están sometidos a radiación se cumple que:

DTE  Text  Tint De esta forma para estimar la carga térmica a través de paredes y ventanas por efecto de diferencias de temperaturas se tiene que:

CTU  UADTE

FACTORES PARA ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS Como método de calculo general se cuenta con tablas de DTE para 40° latitud norte, diferencia de temperaturas entre ambiente exterior e interior de 8 C, y variación diaria de temperatura 11 C. En caso de que las condiciones sean distintas se aplica la siguiente corrección empírica:

DTE  a  DTEsombra  b

a

factor de corrección de tabla, depende de la diferencia y variación de temperatura local

DTE leído en tabla en dirección Norte o sombreado

b

Factor de corrección por radiación, 1 para colores oscuros, 0,5 colores claros.

Radiación sobre la superficie en el día de diseño.

It

Radiación sobre la superficie en el día de diseño si estuviera a 40° N.

DTEsoleado

DTE leído en tabla

DTEsombra

Is

Is DTEsoleado  DTEsombra It

FACTORES PARA ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS

FACTORES PARA ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS Factor de correción a:

CONDICIONES DE DISEÑO Día de diseño Se considera el día y la hora para la que se produce la máxima carga térmica. Es importante tener en cuenta que la estimación de carga debe ser realista para evitar sobre dimensionamiento del sistema. Considerando que la radiación solar es la principal carga externa el día de diseño debe escogerse de acuerdo a la orientación del ambiente a acondicionar. Días críticos de diseño Orientación

Fecha

Hora

Norte

21 de junio

4:00 p.m.

Nor-este

21 de junio

10:00 a.m.

Este

21 de septiembre / 21 de marzo

10:00 a.m.

Sur-este

21 de diciembre

10:00 a.m.

Sur

21 de diciembre

12:00 m.

Sur-oeste

21 de septiembre/ 21 de marzo

4:00 p.m.

CONDICIONES DE DISEÑO Condiciones Internas Las condiciones internas deben escogerse en función de las actividades que se realizan en los espacios. A continuación se especifican las condiciones deseables para espacios ocupados: Temperatura (bulbo seco) • Son aceptables valores entre 18 y 26 C. Siendo el valor de 22 C normalmente utilizado. • Espacios ocupados por breves espacios y donde se realicen actividades sedentarias permiten seleccionar temperaturas más elevadas.

•Deben evitarse diferencias de temperatura de mas de 1,5 C entre la cabeza y los pies. Humedad relativa •Son aceptables valores entre 45 y 60 %. •Humedades por debajo de 30% generan sensación de resequedad, por encima de 70% favorece formación de hongos, y olores. La velocidad del aire dentro del espacio no debe superar los 20 m /min. La concentración de CO2 debe ser menor a 0,25%. Tomando en cuenta que una persona adulta exhala aire con concentraciones del CO2 del 4%, el aire debe ser renovado.

CONDICIONES DE DISEÑO Condiciones Externas La selección adecuada de las condiciones externas o día de diseño es fundamental para el correcto dimensionamiento del sistema de acondicionamiento de aire. La selección de los máximos históricos de temperatura, humedad e irradiación, como el peor escenario posible, llevará a un sobre-dimensionamiento del sistema para la mayor parte del tiempo de operación. Método Hollyday

1.- Considerar la extensión del período más caluroso del año (verano o sequía). 2.- Establecer como criterio el percentil (un porcentaje del tiempo en el que ocurren las temperaturas mas altas) que puede ser del 0,5 al 5%. 3.- Establecer la temperatura límite inferior tal que el porcentaje del tiempo durante el cual la temperatura ambiente es igual o superior a ese límite sea igual al percentil escogido. 4.- Seleccionar la temperatura límite como temperatura de diseño.

Temperatura de diseño

Temperatura (C)

El método puede aplicarse si se cuentan con históricos de temperaturas o temperaturas promedio durante un período superior a 5 años. Se establecen los siguientes pasos:

Criterio en %

0

Tiempo (%)

100

CONDICIONES DE DISEÑO Locación

Barcelona / Pto la Cruz

Barquisimeto

Caracas

Maracaibo

Maracay

Porcentaje

Temperatura

Temperatura de bulbo húmedo

0,1

37,4

32,5

1,0

35,5

30,8

2,5

34,2

29,4

0,1

33,8

26,8

1,0

31,8

24,5

2,5

30,9

24

0,1

32

25,3

1,0

30,5

23,8

2,5

29,6

23,3

0,1

36,8

30,3

1,0

35,3

29,1

2,5

34,5

28,6

0,1

35,6

30,9

1,0

33,8

27

2,5

32,8

26,1

Variación diaria

7

6

7

7

4

CONDICIONES DE DISEÑO Humedad relativa (%) Localidad

Media

Rango media

Rango absoluta

Acarigua

80

52-94

28-100

Barcelona

77

50-96

2-100

Barquisimeto

77

47-95

8-100

Caracas-Cajigal

80

54-95

3-100

Caracas-Carlota

77

49-57

9-100

Carrizal

73

46-96

1-100

Ciudad. Bolívar

75

46-96

4-100

Colón

82

59-96

26-100

Colonia. Tovar

85

66-98

1-100

Coro

75

48-90

8-100

Cumaná

74

53-86

20-100

Guanare

75

51-93

12-100

Guasdalito

81

52-98

24-100

Güiria

79

63-93

18-100

La Cañada

77

52-94

20-100

Promedios climatológicos de Venezuela, 1951-1980 (Anon., 1983)

CONDICIONES DE DISEÑO Humedad relativa (%) Localidad

Media

Rango media

Rango absoluta

La Orchila

82

65-92

27-100

Maiquetía

79

64-91

36-100

Maracaibo

75

52-90

15-100

Maracay

74

44-96

4-100

Maturín

82

52-97

13-100

Mene Grande

79

57-95

29-100

Mérida

80

53-97

3-100

Porlamar

85

60-97

29-100

Puerto Ayacucho

78

48-95

10-100

Puerto Cabello

84

71-92

24-100

San Fernando de Apure

77

53-93

11-100

Santa. Elena de Uairén

83

50-99

1-100

San Antonio del Táchira

71

46-91

4-100

Tumeremo

84

52-99

13-100

Promedios climatológicos de Venezuela, 1951-1980 (Anon., 1983)

CARGAS INTERNAS Iluminación La iluminación produce una carga sensible en el espacio acondicionado. Ya que el calor transferido es por radiación existe un efecto de almacenamiento de calor. Para estimar la carga térmica por iluminación debe tomarse en cuenta el tipo de lámpara, capacidad de almacenamiento de la estructura, el tiempo de encendido de las luces, y el tiempo que el aire acondicionado funciona.

CTluces  Wnomin al f alm f div

Iluminación

CARGAS INTERNAS Personas Actividad

Calor total [W]

Calor Sensible Convectado [W]

Calor Latente [W]

Sentado (viendo un espectáculo)

95

65

30

Sentado (trabajo ligero)

115

70

45

Trabajo de oficina

140

85

55

Trabajo en taquillas

160

90

70

Trabajo técnico o artesanal

240

100

140

Trabajo pesado

430

170

260

Ejercicios

530

210

320

Se puede considerar que toda la carga latente y sensible se convierte inmediatamente en carga térmica para el sistema.

Fuente ASHRAE (2008). Los datos consideran la presencia de mujeres y niños.

CARGAS INTERNAS Motores Eléctricos Se considera que el calor generado por éstos motores es una carga sensible transferida inmediatamente al ambiente por convección.

CTmotor 

Wno min al

motor

fuso

0,85  motor  0,91

Equipos de oficina Equipos como fotocopiadoras, impresoras, computadores, etc. Como no todos los equipos de oficina operan simultáneamente, la carga térmica efectiva total de todos los equipos es el 60% de la suma. t

CTequipo  0,35Wnomin al

CTequipos  f div  CTequipon n 1

Monitores Para monitores de tubo catódico (monitores plasma se calculan según el apartado anterior)

CTmonitor  0,2 A  20 fuso

A : ancho de la pantalla en mm

CARGAS INTERNAS Equipos de Cocina Equipo

Carga Sensible [W]

Carga Latente [W]

Microondas

Wnominal

0

Cafetera

79 / litro

41/litro

Refrigerador

0,6 Wnominal

0

Freidora

0

350

Horno Eléctrico

0

1200 /m3

Horno a Gas

0

800 / m3

Lavaplatos industrial

170

64

Asador

57/ kg de capacidad

31 / kg de capacidad

Plancha

1940 / m2

1080 / m2

La carga de éstos equipos deben multiplicarse por el factor de uso y diversidad, en caso de restaurants ambos factores son 1.

CARGAS EXTERNAS Ventilación o Aire de reposición A fin de mantener la calidad del aire y suprimir olores es necesario tomar aire fresco del exterior del sistema de aire, lo cual representa una importante carga en el sistema.

Tasa de reposición Para aplicaciones residenciales ASHRAE propone esta relación:

Cvent [m3 / h]  3,60,05 Area  3,5Nhab  1 Donde Area es el área total del espacio y Nhab es el número de habitaciones. Para otras aplicaciones se recomiendan los siguientes valores: Aplicación

Cvent / persona [m3/h]

Banco

34

Sala de reuniones y fiestas

85

Sala de espectáculos

25

Comercial

20

Restaurat / Comedor

50

Salón de clase

10

CARGAS EXTERNAS Ventilación o Aire de reposición El aire del exterior entra con una temperatura y humedad mayor que la del ambiente acondicionado lo que representa cargas latentes y sensibles.

Carga Sensible:

CTvents [W ]  0,33Cvent Text  Tint  Carga Latente:

CTventl [W ]  0,84Cvent ext  int  Carga Total:

CTventT  CTvents  CTventl  0,33Cvent ~ h kJ / kgaire :



[ ] 

~ ~ hext  hint



Entalpía por kilogramo de aire seco

g agua kgaire

CARGAS EXTERNAS Infiltración Debido a la presión originada por el viento que sopla sobre la superficie de la edificación y por efecto de la diferencia de densidades entre la parte alta y baja de una edificio (efecto chimenea), el aire exterior puede filtrarse a través de rendijas hasta el ambiente acondicionado. Un calculo exacto de la infiltración requiere tener un conocimiento detallado de la estructura y de las condiciones metereológicas. Aquí se presentan modelos simplificados propuestos por la ASHRAE para la estimación de caudales de infiltración. En aplicaciones comerciales.

Cinf [m / h]  3,6 AL IDF 3

AL  Aex Aui IDF 

25  0,38H Text  Tint  1000

AL [cm 2 ] : Área de infiltración efectiva

Aex [m2 ] :

Aui[cm 2 / m2 ] : H [m)] :

Área expuesta (exterior al

ambiente acondicionado) Área de infiltración unitaria

Altura del ambiente / edificio

IDF[ L /( scm2 )] :

Fuerza de infiltración

CARGAS EXTERNAS Factores para el cálculo de infiltración Tipo de Construcción

Aui [cm2/m2]

Sellada, diseñada construida para minimizar filtraciones

0,7

Sellada cuidadosamente después de construida

1,4

Típica según estándares de construcción modernos

2,8

Edificaciones modernas sin tratamiento para evitar infiltraciones

5,6

Construcciones de larga data (antes de 1950)

10,4

CARGAS EXTERNAS Infiltración El aire del exterior entra con una temperatura y humedad mayor que la del ambiente acondicionado lo que representa cargas latentes y sensibles. Carga Sensible:

CTinfs [W ]  0,33Cinf Text  Tint  Carga Latente:

CTinfl [W ]  0,84Cinf ext  int  Carga Total:

CTventT  CTvents  CTintl  0,33Cinf ~ h kJ / kgaire :



~ ~ hext  hint

Entalpía por kilogramo de aire seco

[ ] 



g agua kgaire

CARGAS EXTERNAS Irradiación a través de Ventanas

Q ven tan a  Q radiacion  Q conveccion Q ven tan a  UAText  Tin   I solar AFGCI  Carga térmica por irradiación a través de Ventanas

CTven tan a  CTventR  CTventU CTventR  I solar AFGCI  f  f som f alm

CTventU  UADTE

CARGAS EXTERNAS

CARGAS EXTERNAS

CARGAS EXTERNAS

CARGAS EXTERNAS

CARGAS EXTERNAS

CARGAS EXTERNAS Factores de Ganancia de Calor por Radiación (FGCI) Tipo de Vidrio

Espesor [mm]

Color

Simple SR

3

Simple SR

Marco de Aluminio

Otros Marco

Fijo

Operable

Fijo

Operable

Claro

0,75

0,78

0,64

0,75

6

Claro

0,71

0,74

0,60

0,71

Simple SR

3

Bronce

0,64

0,67

0,54

0,64

Simple SR

6

Bronce

0,54

0,56

0,46

0,54

Simple SR

3

Verde

0,62

0,64

0,52

0,61

Simple SR

6

Azul

0,55

0,57

0,46

0,54

Simple SR

6

Verde

0,53

0,55

0,45

0,53

Simple RA 8%

6

Claro

0,18

0,18

0,15

0,17

Simple RA 14%

6

Claro / Verde

0,23

0,24

0,19

0,22

SR: Sin revestimiento RA: Revestimiento de Acero inoxidable.

CARGAS EXTERNAS Factores de Ganancia de Calor por Radiación Tipo de Vidrio

Espesor [mm]

Color

Doble SR

3

Doble SR

Marco de Aluminio

Otros Marco

Fijo

Operable

Fijo

Operable

Claro-Claro

0,67

0,69

0,56

0,66

6

Claro-Claro

0,61

0,63

0,52

0,61

Doble SR

3

Claro-Verde

0,53

0,55

0,45

0,53

Doble SR

6

Claro-Verde

0,43

0,45

0,37

0,43

Doble SR

6

Claro-Azul

0,45

0,46

0,38

0,44

6

Claro RevestidoClaro

0,13

0,13

0,11

0,12

6

Claro RevestidoClaro

0,17

0,17

0,13

0,15

Doble RA 20%

6

Claro Revestido – Claro

0,21

0,21

0,17

0,20

Doble RA 14%

6

Claro / Verde Revestido

0,16

0,16

0,13

0,14

Doble RA 8%

Doble RA 14%

SR: Sin revestimiento

RA: Revestimiento de Acero inoxidable.

CARGAS EXTERNAS Factor de ángulo de incidencia (fβ) Este factor toma en cuenta la capacidad de reflexión del vidrio dependiendo del ángulo de incidencia. Angulo de incidencia β

40°

50°

60°

70°

80°

fβ

0,98

0,95

0,90

0,75

0,50

Factor por elementos de sombra (fsom)

Elemento de sombra

fsom

Persiana interior

Persiana Exterior

Cortina

Claro

Oscuro

Claro

Oscuro

Claro

Oscuro

0,58

0,80

0,20

0,20

0,30

0,40

CARGAS EXTERNAS Transferencia de calor por diferencia de temperaturas en muros, techos y ventanas Para estimar la carga térmica por diferencia de temperatura se debe estimar la Diferencia de Temperatura Efectiva (DTE) y el Coeficiente Global de Transferencia de Calor (U). El coeficiente global de transferencia de calor (U) se puede calcular conociendo la velocidad del aire en el ambiente interno y externo, así como el espesor y conductividad térmica de los materiales de construcción de techos y ventanas. Los valores de U típicos para distintos materiales de construcción y ventanas se encuentran tabulados en diferentes manuales para facilitar el calculo.

CTU  UADTE

Tint

Text

CARGAS EXTERNAS Coeficientes Globales de Transferencia de Calor Lo mas recomendable es calcular el coeficiente global utilizando las herramientas de transferencia de calor con datos sobre las condiciones locales. Para cálculos rápidos y si no hay disponibles mayot información se recomiendan los siguientes valores [W/m2 K]:

Tipo de construcción

Ladrillo Macizo

Adoquin Aglomerado Hueco

Revestimiento

Peso por unidad de área [Kg/m2]

Ninguno

Yeso 10 mm

Enlucido

Aislante

20

425

3,81

3,26

3,59

1,27

40

846

2,15

1,99

2,1

1,3

20

488

5,3

4,36

5

2,1

40

976

3,7

3,3

3,6

1,75

60

1466

2,9

2,5

2,8

1,51

20

210

4,1

3,5

3,8

1,8

Espesor [cm]

CARGAS EXTERNAS

Ninguno

Yeso 10 mm

Enlucido

Aislante

30

307

3,75

3,25

3,6

1,25

7,5

73

3,66

3,2

3,5

1,6

15

122

2,8

2,5

2,6

1,5

20

146

2,5

2,2

2,3

1,3

Espesor [cm]

Aglomerado Hueco

Ladrillo Hueco

Revestimiento

Peso por unidad de área [Kg/m2]

Tipo de construcción

Valores en [W/m2 K]:

CARGAS EXTERNAS Para techos y pisos Material Techo Hormigón

Descripción

Espesor [cm] / Peso [kg/m2]

Ninguno

25

50

75

Suspendido

10 / 229

2,2

1,25

0,9

0,7

Losas Flotantes

20 / 454

1,67

1,02

0,8

0,6

1,2

0,9

0,6

0,5

10 / 78

1,02

0,8

0,6

0,5

7,5 / 63

1,02

0,8

0,6

0,5

10 / 78

0,95

0,70

0,55

0,4

Suspendido

7,5 / 39

1,3

0,8

0,70

0,55

Losas Flotantes

7,5 / 39

1,02

0,8

0,6

0,5

7,5 / 63 Hormigón ligero sobre revoque de yeso

Suspendido

Losas Flotantes Madera

Aislante [mm]

Valores en [W/m2 K]:

CARGAS EXTERNAS Para vidrios y ventanas

Tipo de Vidrio

Solo Vidrio

Marco Operable

Aluminio

Marco Fijo

Madera Aluminio Madera

Simple de 3,2 mm

5,91

7,24

5,05

6,42

5,5

Simple 6,4 mm

5

6,49

4,51

5,6

4,75

Doble Vidrio Interespacio 6,4 mm

3,12

4,93

3,25

3,94

3,17

Doble Vidrio Interespacio 12,7 mm

2,73

4,62

3,00

3,64

2,84

Valores en [W/m2 K]:

RELACIÓN ENTRE CARGAS LATENTES Y CARGAS SENSIBLES En ocasiones es importante saber en que proporción se distribuyen las cargas entre sensibles y latentes. En caso de que la carga térmica se deba principalmente a cargas latentes debe tomarse en cuenta en el diseño del equipo incluir controles de humedad adecuados, así como sistemas para manejo del condensado. En caso donde la carga térmica se deba principalmente por cargas sensibles no será necesario incluir controles especiales de humedad.

BUENAS PRÁCTICAS PARA LA SELECCIÓN, INSTALACIÓN Y USO DE AIRES ACONDICIONADOS El aire acondicionado debe ser diseñado para ofrecer confort, si las personas deben abrigarse el diseño no es adecuado. El equipo de aire acondicionado ofrecerá su mayor rendimiento térmico a plena carga. Se puede lograr un ahorro energético de hasta 30% al colocar elementos generadores de sombra externos en las ventanas. Evitar mantener encendidos los aires acondicionados durante largos períodos desocupados (durante el día en hogares, durante las noches en oficinas). Se puede lograr una reducción considerable de las cargas térmicas al aislar los ambientes y reducir las infiltraciones al mínimo.

Evitar colocar las entradas de aire acondicionado cerca de fuentes de cargas térmicas. Colocar las entradas, retornos y descargas de tal forma que se promueva el movimiento del aire acondicionado por todo el espacio.

BUENAS PRÁCTICAS PARA EL DISEÑO Y USO DE AIRES ACONDICIONADOS Instalar el equipo o evaporador (en caso de split) a 40 cm medidos desde el techo. Verificar que el equipo se instale completamente nivelado.

La canaleta por donde se drena el condensado del evaportador debe ser descendente, con una pendiente recomendada de 5 mm por cada metro de longitud. Una vez selladas todas las uniones del circuito refrigerante debe purgarse el sistema con una bomba de vacío, es recomendable mantener la bomba funcionando durante 30 minutos como mínimo. Una vez hecho el vacío es recomendable mantener conectado el manómetro durante 20 minutos a fin de verificar la existencia de fugas. Agregar la cantidad de refrigerante recomendado por el fabricante, el mismo debe medirse con una balanza electrónica de precisión.

EJERCICIOS CALCULO DE CARGAS TÉRMICAS

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN. INICIO DE LA SESIÓN PRÁCTICA

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Filtros Secador y Visores de Líquido Síntoma

Causa Posibles

El visor se Liquido se ha tornado amarillo

Exceso de Humedad en el sistema

La salida del filtro está más fría que la entrada

Secar el sistema al vacío Cambiar el Flitro secador

Subenfriemiento Insuficiente

Comprobar la causa del subenfriamiento insuficiente

Carga de Refrigenerante baja

Verificar si hay fugas en el sistema. Si no las hay, completar la carga de refrigerante

Burbujas en el visor de líquido colocado despuesde del filtro

El Evaporador no se llana de vapor

Soluciones

Verificar si el tamaño del filtro Caida de presión excesiva a través esta de acuerdo con la capacidad del filtro del sistema Filtro de capacidad inferior a la necesaria

Cambiar el Filtro

Filtro obstruido

Cambiar el Filtro

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Filtros Secador y Visores de Líquido

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Presóstatos Síntoma

Presostato de alta desconecta el Compresor. Advertencia: No arranque el sistema hasta que haya localizado y rectificado la falla

Causas Posibles Presión de condensación elevada debido a:  Superficies del condensador sucias o obstruidas.  Demasiado refrigerante en el sistema  Fase/ fusible del ventilador defectuoso.  Ventiladores parados.  Aire en el sistema

Soluciones

Corrija los fallos mencionados

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Presóstatos Síntoma

Causas Posibles a)

Presostato de baja no desconecta al compresor

b)

Ajuste de diferencial demasiado elevado por lo que la presión de desconexión queda por debajo de -1 bar Ajuste de rango demasiado elevado, por lo que el compresor no puede alcanzar la presión de desconexión

Soluciones

Incrementar el diferencial o el ajuste del rango.

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Presóstatos Síntoma a)

b)

Tiempo de funcionamiento del Compresor demasiado Corto

c)    

Causas Posibles Ajuste de diferencial del presostato de baja demasiado bajo. Ajuste del presostato de alta demasiado bajo, es decir, a) demasiado próximo a la presión normal de b) funcionamiento. Presión de condensación demasiado alta debido a: Superficies del condensador sucias u obstruidas. Ventiladores parados Fase/ Fusible o ventilador del motor defectuoso Demasiado refrigerante en el sistema

Soluciones

Incrementar el ajuste diferencial Compruebe el ajuste del presostato de alta. Increméntelo, si lo permiten los datos del sistema

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Presóstatos

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor Síntoma

Causas Posibles No hay alimentación.

Termostato calibrado muy alto.

Presostatos de alta o baja descalibrados.

El Compresor no arranca Cableado en malas condiciones

Soluciones Verificar la conexión eléctrica

Reajustar la temperatura Reajustar a los valores correctos. Reparar, reconectar o sustituir.

Bobinado del motor quemado.

Cambiar el compresor.

os sucios.

Limpiar los os afectados

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor Síntoma

Causas Posibles

Soluciones

Presostato de baja actuando intermitentemente.

Revisar el ajuste de la presión de apertura puede estar muy cerca del rango normal de operación del compresor

Insuficiente carga de refrigerante en el sistema.

Verificar fugas, corregirlas, completar la carga de refrigerante

El diferencial en el termostato es demasiado pequeño

Ampliar el diferencial.

El Compresor Funciona Intermitentemente

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor Síntoma

EL Compresor Continuamente

Causas Posibles

Soluciones

Restricción o estrangulación en la línea de conexión del presostato en el sistema

Revisar, corregir o sustituir las líneas de conexión de los presos tatos

Presostato defectuoso

Sustituir

Termostato defectuoso

Sustituir

Bobina del or activada

Sustituir el or

Condensación insuficiente por falta de flujo de aire Insuficiente capacidad de condensación por exceso de refrigerante

Limpiar el condensador Extraer el refrigerante con equipo de recuperación hasta alcanzar la carga correcta.

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor Síntoma

Presión de Descarga muy elevada

Causas Posibles Temperatura del condensador muy elevada por deficiencia de intercambio con el medio. Exceso de carga de refrigerante Flujo excesivo de aire.

Soluciones Aumentar el flujo de aire según corresponda Recuperar el exceso con el equipo adecuado Disminuir el flujo de aire según corresponda

Válvula de servicio de aspiración parcialmente sellada Abrir la válvula Presión de Descarga baja

Presión de succión Baja

Válvulas (Flapper) de descarga o succión del compresor no sellan. Anillos der pistón desgastados Cilindros rayados.

Hacer mantenimiento mayor al compresor

Carga de refrigerante insuficiente

Investigar la presencia de fugas, si las hay recuperar el refrigerante o acumularlo en el tanque recibidor, corregir fuga.

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Compresor

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Condensador Síntoma

Causas Posibles

Aire aspirado al condensador muy caliente o insuficiente

Presión de descarga elevada en el lado de Alta (Condensador)

Panal del condensador obstruido Sobrecarga de refrigerante Ventilador del condensador no trabaja

Soluciones Verificar si la capacidad del condensador es suficiente para la temperatura ambiente de la zona. Verificar limpieza del serpentín, el ventilador Eliminar obstrucciones Limpiar el panal Extraer el exceso con un equipo de recuperación. Confirmar si llega energía. Revisar conexiones, reparar o sustituir el motor.

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Evaporador Síntoma

Causas Posibles

Soluciones

Insuficiente carga de refrigerante.

Inspeccionar fugas en el sistema, corregir si hubiera, agregar refrigerante

Bulbo del termostato fuera de posición

Colocar bulbo en la posición correcta

No enfría o el aire sale caliente Termostato defectuoso

Presencia de escarcha en evaporador

Sustituir el termostato

Evaporador congelado

Descongelar y corregir causa (filtro de succión muy sucio, obstrucción al flujo de aire, etc..)

Caudal insuficiente de aire

Motor de movimiento de aire del evaporador no gira a la velocidad requerida.

FALLAS EN EQUIPOS DE A/A Evaporador

BIBLIOGRAFÍA ASHRAE (2008) HANDBOOK- HVAC Systems and Equipment. ASHRAE (2005) HANDBOOK – Fundamentals. Incropera, F. y De Witt, D. (1999). Fundamentos de Transferencia de Calor. Carrier C.A. (1975). Manual de Aires Acondicionados. Emerson Climate Tchnologies Ltd. (2008) Catálogo. Acumuladores de Succión Danfoss C.A. (2012). Catálogo. Filtros y Visores de Líquido. Cohen S. (1985). Apuntes de Refrigeración. Ozicik, N. (1977). Fundamentos de Transferencia de Calor. COVENIN 1299:2000. Acondicionadores de Aire tipo Ventana.