Simulador didáctico de fallas de un equipo de aire ...

SIMULADOR DI.DACTICO DE FALLAS DE III{ EQUIPO DE

AIRE ACO!¡DICIONADO

TOMO I

ALFREDO OTERO LOPEZlr

JAIME RNYES GATVES

-I

Director:

c.u.A.oBIBLIOTECA

ruuwt|üryuüffiCORPORACIOI,I UNIVERSITARIA AUTONO},iA DE OCCIDENTE

Drvrsr0l.l DE rNGElrrERrAS Ér--' --.r--hr¡il

PROGRAFIA DE INGENIIIP.IA I'IECANICA

e4

¡1)c,oj;I,U{-

rrvt I

I

Trabajo. de grado presentadocomo requisito parcial paraoptar al título de Ingeniero Mecánico

HIDOLFO SATIZABAL

r.M.G.

70Cali, Junio de L.987

,Tr,,rnF8? sv.4

NOTA:

Aprobado por el Conité de Trabajo de

Grado en cunpl-iniento de los requiei

tos exigidos por la Corporaclón Uni

versftaria Autónoma de Occidente para

optar al título de Ingeniero Mecánico.

Jurado

Call, Junio de L.987

11

DEDICAIORIA

A ni abuela que gracias a sus desve

los y sacrificios labró La base de

este éxito.

A Myrian, Alberto y Caterine,por aupuesto.

A Mis tios y tías que sienpre confiaron en nis capacidades.

ALTNEDO OTERO LOPEZ

L11

DEDICATORIA

mi esposa, ni hija, nis padres,

y hernanos quienes tuvieron con

fianza en ni.

Es por el,los que construyo este

nuevo camino y estoy seguro será

la antesal-a de muchos trfunfos

JAIME REYES GALVES

ü

1V

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecirnientos :

A Hidolfo Satizábal r.M., coordinador de los Laboratorios de rngeniería Mecánica de La universidad Autónoma de Occidente, director del Proyecto.

A Gustavo Sánchez y Hernán Londoño fngenieros Mecánicos, profesoresde la Universidad Autóno¡¡a de Occidente, jurados evaluadores delProyecto.

A Jair¡e Mantilla Jefe de construcciones Mecáncias Ltda.

A Jorge Humberto l4arín y Orlando Morales, profesores de la Universidad Autónona de Occidente.

A Carlos Orbes Jefe de planta de CARVE LTDA.

A Federico Gongora

A Amparo, Rosbenyrrrrarter, Fannor y a todas aqueflas personas que deuna u otra forna contrÍbuyeron a alcanzar 1a culminación de esteproyecto.

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION

I PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION

1.1 INTRODUCCION

L.2 CALOR

L.z.L Unidad de CaLor

t.2.2 C,aLorla Pequeña

L.2.3 CaLoría Grande

L.2.4 Unidad Térmica Británica BTU

t.2.5 Cero absoLuto

1.3 FLUJO O PROPAGACION DE CALOR

1.3.1 Radiación

L.3.2 Conducción

1..3.3 Convección

L.4 FI'NDAI'ÍEI{TOS DE REFRTGERACION

1.4.1 EL ciclo refrigerante

1.4.1.1 El conpresor

Pag

1

3

3

3

5

5

6

6

6

6

I9

10

L2

t2

t2

vL

I.4.1.2 El condensador

1.4.1.3 Dispositivos de control

1.4.1.3.L Tubo capilar

L.4.L.3.2 Válvula de exPansión

I.4.1.4 El- evaporador

1.4.1.5 Línea de aspiración o lado de alta

1.5 LEYES DE REFXIGERACION

1.51.1 Procesos que comprenden un ciclo

2 CARGAS DE ENTRIAI.{IENTO

2.T INTRODUCCION

z.L.L Las ganancias más importantes

2.L.1.1 A través de las paredes

2.L.2 A través de techos y pisos

2.I.3 Por canbios de aire

2.L.4 Por ventanas y puertas

2.L.5 Por personas

2.I,6 Por alumbrado

2.L.7 Factor de seguridad

2.2 CONVERSIONES MAS COMUNES EN ESTA UNIDAD

2.3 CALCT'LO DE REFERENCIA

2,3.1 A través de Las paredes

2.3.2 A través deL piso

L4

15

15

1_5

16

t_8

19

20

26

26

26

26

27

28

29

30

30

31

3L

33

v35

v1L

2.3.3 A tuavés deL techo

2.3.4 Por canbio de aire

2.3.5 Por ventana

2.3.6 Por puerta

2.3.7 Por persona

2.3.8 Por aLunbrado

2.4 REST]MEN DE CAICULOS

3 EVAPORADOR

3.1 INTRODUCCION

3.2 ruNCIONA},IIENIO

3.3 CAPACIDAD

3.4 FACIORES DE SELECCION

3.5 CATCT'LO Y SELECCION

3.5.1 Flujo del- aire

3.5.2 Vel-ocidad del aire

3.5.3 EL área de evaporación

3.5.4 Setección

4 CONDENSADOR

4.I INTRODUCCION

4.2 F'I'NCIONAI.{IENTO DEL CONDENSADOR

4.3 FACTORES DE SETECCION

35

36

3l

37

37

38

39

4L

4L

Q

43

tú

tú

t6

47

47

48

48

ta

49

v1_11

4.4 CAI.CTIIO Y SELECCION

4.4.I Capacidad

4.5.1 Caudal de aire a través deL condensador

4.5.2 Area del condensador

4.5.3 Cálculos

5 DTMENSToNAMTENTO DE LA n]BERTA DE SUCCToN Y DE LIQUTDO

5.1 CONSIDERACIONES CENEMLES DE DISEÑO

5.2 NIBERIA DE SUCCION

5.2.1 Criterios Generales

5.2.2 Procediniento para calcular el diánetro de la tuberíade succión

5.3 ruBERIA DE LIQUIDo


5.4 PROCEDIMIENTO PARA CALCT'IAR EL DIA}IETRO EN TUBERIA DEtLIQUIDO

6 SELECCION DEL COMPRESOR

6.I DESCRIPCION DE LA TINIDAD

6.2 CICLO REFRIGERANTE

6.3 ruNCIONES

6.4 TRABAJo pEL C0MPRESoR

6.5 FACTORES DE SELECCION DEL COI,ÍPRESOR

50

50

51

52

53

*

v55

55

58

62

62

63

65

6

67

55

57

57

r.x

6.5.1 Capacidad

6.5.2 Temperatura del evaporador

6.5.3 Tenperatura de condensación

6.5.4 Refrigerante

6.6 SELECCION

7 SETECCION DE VENTILADORES

7.2 SELECCION DE LAS ALETAS DEL VEI{TILADOR DEL CONDENSADOR

7.3 SELECCION DEL VEI'ITILADOR DEL EVAPORADOR

8 DISPOSITIVOS DE CONTROL Y MANEJO

8.1 TUBO CAPITAR

8.1.2 Funcionamiento

8.1.3 Dimensionamiento

8.1.4 Objetivo

8.1.5 Cornprobación de carga

8.2 VALVIII,A DE EXPANSION

8.2.I Descripción

8.2.2 Funcionamiento

8.3 CONTROLES DE CICT.O DE ACCION

8.3.1 Controles de presión dual

8.3.2 Funcionanlento del- l-ado de

8.3.3 Funcionaniento del lado de

POR PRESION

67

67

67

68

68

70

81

a.

82

83

7L

72

73

74

74

75

76

n

77

78

n

alta

baja

del

del

control

control

8.3.4 Modo de calibrar

9 ACCESORIOS

9.1 REFRIGERANTE

9.1.1 Efectos de refrigeración

9.L.2 Factores de selección del refrigerante

9.2 MIRILLA o VISOR

9.3 VALWLAS DE PASO I'TANUALES PARA REFRIGERANTE

9.3.1 Conponentes de una vál.vula

9.4 CONrROL DE TEMPERATTIRA O TER}ÍOSTAIO

9.5 FILTRO SECADOR

9.6 RE.JILLA DE RETORNO

9.6.1 fntroducción

9.6.2 Forna y Constitución

9.6.3 Cálculo

9.7 RECTBTDoR DE LIQUTDO

9.8 CONTACK)RES

9.8.1 Relé BimetáLico del contactor

9.9 RELE DE SOBRECARGA

9.10 TERMICO

9.11 CAPACII0R

86

88

88

89

91

92

94

94

95

97

97

97

97

98

98

I

100

10L

101

xi

9.LL.1 Capacitor de arranque

9.LL.2 Capacitor de marcha

9.L2 TRANSFORMADOR

10 DISPOSITIVO DE MEDICION

10.1 MANOMHTROS

101-.1 Funcionamiento

l_0.2 TERMOI'{grRO

10.3 VOLTIME1RO

10.4 AI.{PERIMETRO

101

101

LOz

104

104

104

105

L06

108

109

LL7

11

L2

CONSTRUCCION DE UN SIMULADOR DE FALLAS

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

xii

FIGT'RA 1

FIGTJRA 2

FIGURA 3

FIGTIRA 4

FIGURA 5

FIGIIRA 6

FIGURA 7

FIGURA 8

FIGT'RA 9

FIGURA 10

FIGITRA T1

FIGURA 12

FIGTIRA 13

FIGT'RA 14

FIGURA 15

FIGURA 16

FIGURA 17

FIGTJRA 18

TABLA DE FIGURAS

Calor

Unidad B.T.U. de Calor

Cero absoluto

Transferencia de cal-or por radiación

Transferencia de cal-or por conducción

Transferencia de1 caLor por convección

Ciclo típico de acondicionador de aire

Conpresor

Condensador

Tubo capilar

Válvula de expansión

Evaporador

Procesos que conprenden un ciclo

CicLo de refrigeración cuando el refrigerante esun gas

Ciclo de Carnot con la tenperatura seca

Conparación de los ciclos de conpresión de vaporreaL y vapor standard

Diferencial de temperatura

Conpresor

4

5

7

9

10

11

L2

13

L4

16

L7

19

n

?J.

23

E

t6

@

xiii

FIG{IRA f9 Válvula de expansión

FIGURA 20 Diagrana esquenático del funcionaniento de unaválvula de expansión termostática

FIGURA 21 Control de presión dual

FIGURA 22 Mirilla o Visor de Líquido

FIGURA 23 Esquena de la válvula nanual

FIGURA 24 Componente de una válvuLa nanual

FIGURA 25 Filtro secador

FIGURA 26 Recibidor de líquido

FIGURA 27 Man6netro

FIGURA 28 Termometro

FIGURA 29 Acople

FIGURA 30 Bay-Pass

78

80

7

92

93

93

96

1m

106

L06

111

114

xiv

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1 Coeficiente de Transnisión global K para nuros dealbañilería

ANEXO 2 Corrección por radiación solar

ANEXO 3 Coeficiente de transnisión global K - techo yperínetro Kcal-/h. n2oc

Cambio pronedio de aire, por 24 horas para eJ. cuartodebido a I-a abertura de puertas y filtraciones

ANExo 7 calorías por 13 d" aire, renovidas al enfriar eLcuarto

aNExO I coeficiente de transnisión global K por ventanas,cl-araboyas, puertas

ANEXO 4 coeficiente de conductividad térnica K del eternit L23

ANEXO 5 Velocidad del aire L24

ANEXO 6

119

L20

L22

L25

L26

L27

ANEXO 9 Ganancia debida a los ocupantes L28

ANEXO IO Velocidades recomendadas en la salida del evaporador L29

130

AND(O 11 Relación de calor elininadosorbido en el evaporador

en el condensador al ab

ANEXO 12

ANEXO 13

ANEXO 14

ANEXO 15

ANEXO I-6

ANEXO 17

Factor de corrección para tubería de aspiración descarga 131

Conducto de aspiración - tubo de cobre (pérdida perrnitida hasta laC)

Pérdidas de carga de l-os codos expresados en longitudequivalente de tubo (n)

Pérdidas de carga en las válvulastud equivalente de tubo (n)

expresadas en longi

Conducto de líquido - tubo de cobre (pérdidapernitida hasta 0.5oC)

Selección tubo capilar

L32

133

134

135

136

xvi

RESUMEN

Este proyecto está basado en la inportancia de.que el estudiante aprenda a identificar algunas de ras farlas nás inportantes por las cuares un equipo puede presentar probrenas

,

ro nisno que identificar todos ros elenentos básicos queconfornan un equipo de aire acondicionado.

En este I'aboratorio se puede observar ra rear presión y temperatura del gas en todo su recorrido por el sistema, a lasalida del compresorr a la salida der condensador, a ra entrada del evaporador y a la entrada del co'presor, tanbiénse tiene la posibiridad de ver la for¡¡a como el gas pasa por1os puntos más importantes der equipo. Existe ra posibilidadde hacerlo funcionar con válvula de expansión o tubo capilary apreciar con cual es nás eficiente.

Los equipos de aire acondicionado tienen dos notivos principale's para acondicionar el aire; mantener la conodidad delser humano a una temperatura a confort y nejorar

xvii

I NTRODUCCIOI.¡

Aún cuando l-os primeros antepasados de1 hombre, conocieron

y observaron, los efectos del frío hielo y nieve sobre

sus cuerpos y sobre las cosas aLrededor de e11os TALBS

como carne, eu€ traían de sus cacerías no es hasta la

temprana historia china que encontramos alguna referencia

aL uso cle estos fenómenos natural-es de refrigeración para

mejorar la vida de 1a gente y luego únicanente para el en

friamiento de bibirtas. Posteriormente otros cursos se de

sarrollaron: l-os chinos fueron los prímeros en recolectar y

almacenar hielo del invierno empacándolo en paja o hierba

seca, para utilízarLo en 1os meses de verano.

El hielo natural y la nieve proveyeron los únÍcos medios

de refrigeración por muchos siglos. Los antiguos egipcios

descubrieron que 1a evaporación podía causar enfriamiento,así aprendieron a colocar su vino y otro" líquidos dentro

rle recipientes de barro colocándolos en 1os techos durante

las hoches de tal manera que las brisas frías causaban evapo

ración y enfriaban e1 contenido.

Durante

XIX elpaises

l-os días de

hielo fue un

extranjeros

la colonía y hasta finales del siglo

importante producto de comercio con

que no producían hielo natural.

PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION

1.1 INTRODUCCION

En cualquier tema que l-l-eve implicito 1a aplicación de las

leyes fundanentales de las propiedades físicas de la mate

ria o energía (FISICA), tales como 1a hidrául-ica, la elec

tricidad, e1 movimiento y el calorr la necesidad de una de

finición exacta de 1os terminos usados en un asunto importan

te. Esto es particularmente cierto del tema de los princi

pios básicos de la refrigeración que trata el- tema del- ca

1or y su transferencia. Estos principios son 1os mismos

cualesquiera que sean Los equipos usados en refrigeración.

L.2 CALOR (Ver figura 1)

EL calor es una forma de la energía

ta ternodinámico es Energía Ternal

e1 calor fluye dentro de un cuerpo

termal.

Esde el punto de vis

transición. Cuando

almacena cono energía

en

se

Como cualquiera que el calor no es una sustancia, solamente

puede tratarse de é1 desde eI- punto de vista de su ef'ecto

en las sustancias.

Cada sustancia en la tierra contiene algún calor, de la ua

nera que cuando un cuerpo está frío, ello significa solamen

te que eL calor que contiene es menos intenso que en otrosa

cuerpos. Un cubo de hielo aunque frío' (32F) es nás calien

te que el hielo seco (-t-09eF). Tanbién podenos decir: "Se

Llana calor a la energía Que pasa de un cuerpo a otro dehi

do a una diferencia de temperatura de entre Los misnos.

FIGURA 1. Calor

L.2.L Unidad de Calor (Ver figura 2)

La cantidad de caLor agregada a, o sustraída de un cuerpo,

puede nedirse solanente por La elevación o caida en la ten

peratura de un peso conocido de 1a sustancia.

de oguo

FIGURA 2. Unidad B.T.U. de Calor

1.2.2 Caloría Pequeña

Es la cantidad de calor que es necesario

grano de agua para elevar su tenperatura

suninistrar a un

de L4,5 a 15,5C

I.2.3 Caloría Grande o kilo-cal-oría rrCft

Es]-acantidaddecalorqueesnecesariosuninistraraun

kilo de agua para elevar su temPeratura de 14 '5 a 15 '

5C

(l-.000 c = 1 kilo-cal-oría)'

L.2.4 Unidad Térnica Británica "B'T'U.lr

Eslacantidaddecalorqueesnecesariosuministrarauna

libra de agua (454 gns) para aumentar su temperatura 1 sF

a la presión atmosférica'

Como 1 lb = 454 gr y 1 eF = s/gsl' Resulta que B'T'U' =

454 gr x 5lgsT = 252 (caLoría pequeña)

L.2.5 Cero Absol-uto: (Ver figura 3)

Conformequitanoscalordeunasustanciasutemperaturadisninuyeydebellegaraunpuntodondeyanohabránásca

lor para extraer. Este punto se conoce como el cero absolu

to (-273eC = 45g,4aF) y se ha determinado solo teóricamen

te.

1.3 FLUJO O PROPAGACION DE CALOR

Conforme se ha dicho, de acuerdo con e1 segundo principio

6

1300F 54sC

,'y-.ft

7zJF 22 rzs|

FIGURA 3 Cero absoluto

-159.6oF cero abolnto ¿TN,

de la termodinámica, el calor fluye de los cuerpos de mayor

temperatura hacia 1os cuerpos que poseen menor temperatura.ttCorre hacia abajott. de los niveles más altos a los más ba

jos, cono el- agua, y como esta últina puede bonbearse hacia

arriba, desde cuyo punto puede fl-uir lejos en una dirección

diferente. Cuando dos sustancias se ponen en contacto ter

mal- el calor comienza a fluir de una a la otra hasta que am

bas esten a la misma temperatura. En consecuenciarentre mas

grande sea la diferencia de temperatura entre dos cuerpos

más rápído será el flujo de calor y conforme 1a diferencia

se acerca a cero, la velocidad del flujo se acercará igual

mente a cero.

El calor puede fluir de una sustancia hacia otra, o la ener

gía terminal puede transferirse en una de tres formas o com

binaciones de estas así:

L .3. 1 Radiación

Es el- proceso de transferir 1a energía interna (calor) de

un cuerpo a otro a través de1 espacio, sin que actúe sustan

cia o materia alguna como transmísor. La energía sol-ar es

unejempl-o vivo. El calor radiante pasa a través de sustan

cias transparentes sin calentarlas; 1o detiene o es absor

bido por las sustancias opacas. Como la luz, e1 calor ra

diante viaja solanente

ro puede ser reflejado

ramente coloreada. Por

color claro (ver figura

en l-ínea recta desde

desde una superficie

esta raz6n la ropa

4).

sq fuente, pe

pulida o J-ige

de verano es de

FIGURA 4, Transferencia de1 calor por radiación.

Los tanques de gasolina y los techos de.construcción netá

l-icas se pintan frecuentemente con pintura de aluninio para

que actúen como reflectores. Las hojas delgadas- de aluniniose usan para aislaniento deL tipo de calor reflectivo.

1.3.2 Conducción

Un¡rrrsüo¿ ¡ulooomo ü 0ai¿$lr

0cptt liblíotcto

1

El calor se propaga por conducción cuando pasa de una región

del cuerpo, o de un cuerpo a otro en contacto, sln que se

desplacen las noléculas de los mismos, (ver fl.gura 5).El flujo del calor por conducción tibne lugar desde la su

perficie de un metal hacia el gas.o líquido.,gü€ toque la su

perficle.

FIGURA 5. Transferencia de calor por conducción

1.3.3 Convección

La convección (ver figura 6) del calor es el tránsporte de

la energía en un lugar a otro a causa d.1. desplazanLento

de las noléculas. de un cuerpo entre dichos r.ugares. para

que la convección sea posibler €s necesario que las uolécu

las posean gran novilidad. Por lo tanto la convección existe sólo en Iíquido y gasesr €s decir, a través de fluidos.

l0

Enfrrar un condensador con aire es parcfalnente un procesode convección. Er calor fluye por conducción desde las paredes der condensador a través de unb ffna pellcura de ar.re estancado y finalmente. Es conyeccr.onaflo lejos por elafre que se mueve, €r cual está en.contacto con ra pelfcuraestancada- La diferencia de temperatura entre rog cuerpoacalientes y frlos, causa que el fluido transnisor circuleentre los cuerpos, dándore rrrt c"ro, ar nás frlo. La circulación der transnisor se detiene cuando ya no hay ¿rt"""r,cia en la temperatura' a nenos que el transmisor sea inpulsado por nedios necánicos.

FIGURA 6. Transferencia del calor

Aire caliente sube

ll

por convección.

2.

3.

Aire frío baja

Cambio debido al movimiento

L.4 FUNDAMENTOS DE REFRIGERACION

El trabajo del ciclo de refrigeración es remover calor no

deseado de un lugar y descargarl-o en otro. Para aLcanzar

esto el refrigerante es bombeado a través de un sistema com

p1-etanente cerrado. Si e1 sistema no fuese cerrado, estaría

usando refrigerante disipándolo al- aire; a causa de ser ce

rrado e1 mismo refrigerante se usa de nuevo, moviendoy des

cargando alguna cantidad de calor cada vez que se reaLiza el

c iclo .

L.4.1 E1 cicl-o ref rigerante

En la figura 7

tema típico de

puede verse un esquema sinplificado de un sis

accionador de aire.

1.4.1.1 El- Compresor

E1 compresor recibe e1 refrigeranter €n forma de vapor ca

liente, a través de una válvul-a de admisÍón y 10 conpríme

en el cilindro de manera que ocupe un volúmen l-o más rreduci

do posible. A continuación, e1 vapor comprimido entra en

el- lado de al-ta del- sistema. (ver f igura B).

L2

CONDENSADOR

L¡n.o dcodmicion

FIGURA 7 Ciclo típico de acondicionador de aire.

Lineo deliquido

13

FIGURA I Conpresor.

I.4.I.2 E1 condensador

E1 ventilador de1

ca una corriente

condensador ( ver

condensador, accionado Por un

de aire precedente de1 exterior

figura 9)

motor apli

sobre eI

FIGURA 9 Condensador

A 1o largo de, la

te cede el calor

densador y de lu:

aletas ceden este

conducción, e1 vapor comprimido y calien

a través, de las paredes del- tubo del con

aletas de refrigeración- A su Yez' las

calor aL aire circundante por convección'

E1 aire calentado se impulsa hacia la parte exterior del

L4

recinto con una temperaLura mayor que cuando 1o absorbió

e1 acondicionador.

1 .4. I .3 Dispositivos de ControL

L.4.1 .3. 1 Tubo capilar

El- refrigerante, al perder gran parte de su calor, pasa de

vapor a 1íquido y circula por la tubería de líquido. Para

que pueda mantener su presiónr s€ separa del evaporador me

diante un tubo capilar llamado reductor. Este tubo separa

el lado de alta del lado de baja del sistema siempre que el

compresor separa, e1 reductorriguala 1as presiones entre e1

lado de al-ta y el l-ado de baja.

De esta forma, cuando el compresor se pone en marcha de nue

vor la presión se el-eva igualment,e y permite una puesta en

marcha más suave. (ver figura 10)

L.4.L.3.2 Vá1vu1a de expansión

La válvula termostática de expansión es una vál_vu1a de expan

sión controlada por nedio de temperatura que se usa con frecuencia en 1as unidades comercialesr Estas vá1vu1as son dispositivos precísos que miden y controlan e1 flujo de refrige

15

FIGURA 10. Tubo capilar

rante que va aL evaporador, de manera exacta y en 1a proporción qug requiere la veLocidad de .u"porá.ión. En otras pa

labras ¡ e€ adecua auto¡náticamente a 1as variaciones de carga y mantiene una eficiencia máxima en todo tiernpo. (ver fígura ll). Este proceso se produce a entápiacs¡statte.

L.4.1.4 E1 evaporador

DEspués de

entra en el

salir del tubo reductor, e1 1íquido refrigerar¡teevaporador, en el lado de baja del sistena.

16

FIGURA 11. Vá1vula de expansión

Aquí su presión se reduce súbitanente. Tal co¡ro se ha men

cionado anteriormenterla presión y La temperatura están relacionadas directamente entre si. cuando 1a presión se ha

ce menor, 1as noLéculas de1 refrigerante tienen que recorrernayores distancias y necesitan mayor energía.

Esta energía 1a ttRobantt en

dea el evaporador. De esta

hervir, pasando nuevamente

forna de calor, del aire que ro

forna el refrigerante enpieza

del 1íquido a vapor.

a

L7

Como ya hemos dicho anteriormente, cual-quier cambio de esta

do va acompañado de calor l-atente r €o este caso calor La

tente de evaporación. UN cuerpo que experimenta un cambio

de est,ado absorbe calor latente sin que varíe su temperatu

ra. Por 1o tanto, 1-os vapores en expansión pueden absor

ber calor l-atente tápidament,e se convierte el- calor sobre

calentado, es decir más calienteque 1a temperatura para

pasar de 1íquido a vapor. La cantidad de calor sobrecalen

tado que puede contener e1 evaporador es cuidadosamete con

trolado en todo instante en el- proyecto del sistema.

A1 mismo tiempo, €1 ventilador evaporador tona aire de la

habitación del recinto que se acondiciona y 1o ob1-iga a cir

cular sobre la superficíe del- evaporador.

Este aire, más caliente que 1a superficie de1 evaporador,

cede su calor a 1as aletas de1 condensador por convección.

Estas al-etas ceden e1 calor por conducción, al vapor refri

gerante pobre en energía al- circular por e1 evaporador.

Después de pasar por encima del evaporador, el aire enfria

do se reintegra a la habitación. (ver figura L2)

1-.4.1.5. Línea de aspiración o lado de alta.

A1 salir del- evaporador, el- vapor sobre calentado en la 1í

nea de aspiración. Desde aquí es alinentado directamente

18

al conpresor pata emPezar el ciclo de nuevo '

Bn t,érruinos senciLlos, este es un ciclo refrigerante típi

co. La circulaci6n de1 refrigerante' a una velocidad bas

tante grander vd reduciendo gradualnente I-a temperatura

de un espaci-o cerrado o habitación'

FIGURA L2 Evaporador

1.5. LEYES DE REFRIGERACION

Las tres leyes que rigen

(ver tratado Práctico de

Kreus ) .

el sistena de

refrigeración

refrigeración son

autonática Alarcon

19 U,th,ttsidod autonomo Út ftti"oh0cpto libliorccc I

I

I

á.. Todos los 1íquidos al evaporarse absorven caror de

cuanto los rodean.

b.

C.

La temperatura a que hierve o se evapora un líquido de

pende de la presión que se ejercé sobre dicho líquido.Todo vapor puede volver a condensarse, convirtiendo en

líquido si se comprine y se enfría debidamente.

En otras palabras, estamos utilizando termodinánicanenteel ciclo de Carnot en una máquina térmica.

1.5.1 Procesos que comprenden un cicro (ver figura 13)

Tcmgeroluro

Procesos que comprenden un ciclo

20

FIGURA 13.

Entropio Cot/Kg oK

I-2 Conprensiói Adiabática2-3 Censión de calor Igoterna3-4 Expanslón Adiabática4-L Adicfón de calor fsoterma

Henos utilfzado el ciclo de CArnotr por ser

niento y podenos produclrlo en el equigo de

de aLre asl:

Trnpcroluro

FIGURA L4. Ciclo deun gas.

Refrigeración cuando el

a

el mayor rendi

refrigeración

Entropio CotlK9 oK

refrigerante es

Usando cono reflrgerantedo al de la figura L4.

La comprensión y expansión

l-2 y 3-4 respectivamente.

un Baa¡ tendrenos un ciclo parecf.

Isoentrópica, son los procesros

Locol trio

2L

Aunque no se pueden conseguir procesos reversibles, por

1o menos se conserva la forma rectangular del diagrama.

El cal-or se recibe a un nivel de temperatura y se cede en

otro;1os procesos 2-3 y 4 1 son los procesos de enfriamiento y calentamiento a presión constante respectivamente.

En 4 l-a temperatura debe ser más baja que la del foco frío,

de forna que el gas recibe calor en el proceso a presión

constante elevando su temperatura sin 11egar a exceder 1a

del foco frío. El proceso de conprensión L-2 se llama com

prensión huneda, porque el- proceso completo ocurre en Ia re

gión de las mezcl-as en presencia de goticas de líquido. otroposible peligro de La comprensión húmeda es que las goticas

de 1íquido pueden arrastrar e1 aceite de lubricación de l-as

paredes del cil-indro acel-erado hacia e1 desgaste.

Por l-as anteriores desventajas, 1a comprensión seca es pre

ferible a la humedad. si el refri-gerante que entra en el-

compresor es vapor saturado 1a comprensión desde t hasta 2

en la figura 15, se l-lama conprensión seca. con la compren

sión seca, el ciclo pierde la forma rectangul-ar deL ciclo de

carnot anterior; 1a conprensión de1 vapor seco termina en 2

a una temperatura de condensación.

Por 1o tanüo el- refrigerante

También se modifica e1 ciclo

sale recaléntado del compresor.

de carnot original, alterando

22

Tcnpcraluro

Entropio Cotll(g of

FIGURA 15 Ciclo de Carnot con la tenperatura seca

e1 proceso de expansión.

El ciclo de carnot exige que la expansión se realice isoentrópicamente y que el trabajo que se obtiene se utilice pa

ra mover e1 compresor. prácticanente hay dificultades en

la expansión, porque .e1 traba jo a obtenerse con I-a náquinaes fracción de1 que debe suministrarse a1 compresor. Adenás

surgen problemas prácticos en la lubricación cuando un fluido de dos fases enpuja el énbolo.

Trionguto drrrcolaafon¡anto.

23

Como sigue siendo necesaria La reducción de la presión del_

1íquido en el proceso 3-4, se hace mediante una válvula ex

tranguladora. El ciclo real de compresl6n de vapor no es

exactamente igual al ciclo standard y se diferencia en las

caidas de presión en el condensador y en el evaporador, en

el subenf riamiento deL líquido a l-a sal-ida de1 condensador

y en el recalentamiento de1 vapor a 1a saLida del evapora

dorl+. El standar supone que no existe caída de presión en

e1 condensador ni en el evaporador. Pero debido a la fric

ción, la presión del refrigerante cae en el ciclo real.

La presión de descarga o

un efecto semejante en l-a

deterninado natural-mente

y por la temperatura del

actúa sobre el mismo (ver

temperatura de condensación tiene

capacidad de la máquina y está

por 1a superficie de1 condensador

agente de enfriamiento (gas) que

figura 16)

STOECKER I{r.México,

F. Refrigeración y Acondicionamiento de Aire.M.C. Graw-HIl-1 1975 pp. 53,54

24

Coldo dc rcrion

Prcsion

FIGURA 16. Conparaciónvapor real y

Cicto c¡tondor

de 1os ciclos de conpresión devapor standard

Entofgio cot/Kj.

25

2 CARGAS DE ENFRIAMIENTO

2.T INTRODUCCION

Los cálculos de carga de enfriamiento en el equipo de refrigeración, pocas veces resulta de una sola fuente de ca

1or.

A continuación podremos apreciar que significa y luego co

mo se calculan l-as fuentes de calor más comunes que suminis

tran la carga de un equipo de refrigeración.

Para 1os cál-culos que a continuación detall-amos hemos toma

do como referencia e1 l-aboratorio de refrigeración de l-a

Unviersidad Autónoma de Occidente (ver plano l)

2.I.1 Las ganancias más importantes

2.1.1.1 A través de l-as paredes

La carga de ganancia de pared, 11-amada algunas veces carga

de fuga de pared, €s una medida de1 calor que se fil-tra a

26

través de las paredes de1 espacio refrigerado del exteriora1 interior.

A1 existir una diferencia de temperatura exterior y la interior son esencial-mente variables en e1 transcurso del díapor l-o que la intensidad del- flujo a través de 1a estructura exterior es inestable. por 1o tanto recurrimos a un conc

cepto de diferencia de temperatura, definida como l_a diferencia entre 1as tenperaturas de aire interior (22ec) y exterior(284c) capaz que resulta de1 flujo colorido total a travésde la estructura originado por 1a radiación sol_ar variablesy 1a temperatura exterior; est,a diferencia es equivalente de

temperatura a través de la estructura debe tener en cuenta1-os diferentes tipos de construcción y orientaciones, situaciones del laboratorio y condiciones de1 proyecto.

2.L.2 A través de techos y pisos

si localizamos un enfriador de un edificio y existe un claroadecuado entre 1a parte superior del enfriador y el cielo de1

edíficio para pernitir 1a libre circulación de aire sobre el_

aparato, €1 techo del enfriador se trata como una pared interior.

rgualmente, cuando 1a parte superior del enfriador está ex

27

puesta al exterior, el techo se trata como una pared exterior.Lo mis¡no se aplica para pisos, excepto cuando e1 piso der_ en

friador se coloca directamente sobre una rosa¡ €D er- suelo.Por regla general la temperatura de1 piso sobre una losar v6

ría sololigeramente durante e1 año y es siempre considerablemente inferior a 1a temperatura de diseño externo de bulboseco para l_a regiónr €n verano.

2.I.3 Por cambios de aire

cuando se abre 1a puerta de un espacio refrigerado, entra aire caliente al espacior para sustituir al aire frío nás den

so¡ que se pierde del espacio refrigerado, a través de lapuerta abierta. El calor que debe retirarse de este aire ex

terno caliente para reducir su tenperatura a l_a temperaturadel espacior s€ convierte en una parte de la carga total de

enfriamiento del_ equipo.

Esta parte de 1a cargo total se rlama carga de cambio de aire. La relación de la carga de cambio de aire a la cargade cambio de aire a la carga total de enfrianiento varíacon la apl-icación. Mientras que en alguna aplicación tra .éar

ga de canbio de aire no representa un factor en otras repreenta una parte considerable a la carga total. por otra part€, 1a inversa es cierta para ap1-icaciones de acondiconamiento de airer €D donde además de los cambios de aire producido

28

por aberturas de puertas, existen fugas consi_derables de

aÍre al espacio acondicionado, a través de rendijas en ven

tanas y puertas y en otras partes de l-a est,rucutra. Tan

bien en muchas aplicaciones de aire acondicionado, €l aireexterior se introduce a propósito a1 espacio acondicionadopara l1enar requisitos generaLes de ventilación.

2.I.4 Por ventanas y puertas (Vidrios)

La ganancia de calor a t,ravés de un vidrio ordinario depen

de de su situación geogiafica, der- instante considerado y

fina1mente, de su orientación. La compoenente de radiacióndirecta origina ganancia de calor en e1 espacio acondicionado só1-o cuando las ventanas slatravesada por los rayos solares' mientras que 1a componente de radiación difusa originaganancia de caLor cualquiera que sea la posición de la ventana en relación con el sol.

La carga transrnitida por 1-as ventanas tiene dos formas:

1. El calor que entra en el edificio por radiación directa2. El- calor que entra debido a que l-a temperatura de super

ficie interna de la ventana es superior a la temperatu

ra del local refrigerado. La temperatura de la superficie interior de la ventana se el-eva por conducción delcalor a través de 1a ventana, y también por absorción

29 Uniurnidod lutooomo de kciüllhDcgto Sibliotaca

fI

I

I

de parte de la energía radiante.

2.L.5 Por personas

Los seres hunanos y demás criaturas vivientes desprenden

constantemente ca1or. Un basto pero sensible r¡ecanismo

controla 1a temperatura de1 cuerpo, regulando 1a cantidad

de cal-or que desprende. El- cuerpo pierde calor sensible

por radiación, convección y conducción.

Si la canLidad de calor liberado es insuficienter s€ añade

a la capacidad de transmisión de calor el- enfriamiento eva

porativo, a1 permitir a 1as g1ándu1-as sudoríparas 1-iberar

humedad. El cuerpo humano libera también humedad en el pro

ceso de respiración. Por tantor €n un l-ocal refrigerado, €1

cuerpo humano constituye una carga tanto de calor sensibl-e

cono de cal-or latente.

2.L.6 Por alunbrado

E1 alumbrado constituye una fuente de cal-or sensible. Este

calor se emite por radiación, convección y conducción. Un

porcentaje de1 cal-or emitido por radiación es absorbido por

los materiales que rodean el- l-ocal, pudiendo tanbién produ

cirse estratificación de1 calor emitido por convección.

30

Las lámparas de incandescencia transforman en Luz un IOZ

de 1a energía absorbida mientras que e1 resto se transfor

ma en calor que se disipa por radiación, convección y con

ducción. Un 807" de la potencia absorbida se disipa por ra

diación y so1-o e1 IOZ restante por convección y conducción.

Los tubos fluorescentes transforman un 257" de la energía ab

sorbida en tuz, mientras que otro 257" se disipa por radia

ción hacia l-as paredes que rodean el loca1, y e1 resto por

conducción y convección. Debe tenerse en cuenta además, e1

calor emitido por reactancia o resistencia l-imitada, gü€ re

presenta un 257" de la energía absorbida por la lámpara.

2.I.7 Factor de Seguridad

La carga total de enfriamiento para un período de 24 horas

es la suma de las ganancias de calor calcul-adas. Es prácti

ca común eL agragar de 2 a LOZ a este valor, como un factor

de seguridad. E1 porcentaje empleado depende de 1a confian

za que se tenga en la información empleada para calcular la

carga de enfriamiento. Por regla general¡ s€ emplea el IOZ

pero en nuestro caso vanos a empl-ear el- 2Z (principios de

refrigeración por Roy y Dossot.)

2.2 CONVERSIONES MAS COMUNES EN ESTA UNIDAD

31

Para el- proceso de cálculo de ganancia de carga de enfriamiento, utilizamos 1a siguietne ecuación:

Q= AxUxAtx24 horas

a = cal-or ias / 24 horas

A = Area m2

(2 .1)

U = Coeficiente de t,ransmisión de cal-or en Cal-

?'cH'f = Variación de Lemperatura en aC

Para mayor facilidad en los cálculos util-izaremos el- sistema inglés, yd que l-a gran cantidad de información está en

este idioma.

TABLA 1 Conversiones

PARA CONVERTIRSE CONVERSION

BTU/hora . Cal-orias/hora^ Or25ZBTU/hora. PiezoF Kg.Cal /hora.12. oC 4.ggKglm¡ Lbs/pie3 0.06243calorias/horas BTU/hora 3.96g3n3/ke pie3/16" L6.o2m3 pie3 35.31p ies3 Lrs zg.3r.7gm3/seg. Cfm 21Ign/seg. Fpm 196.9BTU/hora Varios O.2g3LCfm m3lseg. 0.OOO47L1

32

2.3 CALCULO DE REFERENCIA

Las especificaciones y e1 pLano que aconpañan este proyec

to corresponden a los cálculos que se llevaron a cabo to

nando como referencia e1 laboratorio de 1a Corporación

Universitaria Autónona de Occidente.

Este proyecto se ha basado en 1as siguientes condiciones

de diseño, habiéndose tonado 1as exteriores, de infornaciones suninistradas por e1 ItServicio Colonbiano de Hidrología y Metereologíatt, según infor¡raciones de 1os últinosaños.

Las condiciones de ambiente interior son:

Tenperatura de bulbo seco 76eF 24eC

Tenperatura de bulbo húnedo 62aF 17eC

Hunedad reLativa 602 + 52

Las condiciones de ambiente exterÍor son:

Tenperatura de bulbo seco 86oF 30oC

Tenperatura de bulbo húmedo 76sF 26sC

A1tura sobre el nivel del. nar 1000 nts.

364 25t Norte

33

Latitud

Con la anterior infornación calculanos:

2.3.I A t,ravés de l-as paredes

Datos de entrada: Según

áreas:

e1 plano tenemos 1as siguientes

Pared

Pared

Pared

Pared

Norte

Sur

( 3.0

( 3.0

4.8) (

4.8) (

24.2 m2

24.2 m2

ñ^z

x

x

.7 x 4.8)T.7 x 4.8)T

L8.7 m2

2.9 m2

2L.6 mz

Oriente: (4.8 x 3.7)

Occidente:(3.3 x 9)

U = I.37 Kcal (ver anexo 1)h. m2 qC

28aC =

22eC =

f,=

Temperatura

Temperatura

280C 22eC

de diseño

de diseño

= 6aC

exteriorinterior

ec

oc

Reemplazando en 2.1 tenemos para la pared norte y sur:

a = 48.4 n?* 1.37 {eal x 6aC x 24 = 9.548 caL/24 hr.hrzrc

Paed oriente y occidente:

! = (28eC 22aC) + 2.2eC = 8.2eC

2.zec = Factor de corrección por radiación solar. (ver anexo z)

34

Entonces: de 2.L

a = 21.6m x 1.37 Kcal x 8.2eC x 24h = 5823 caL/24hh.m2 ac

2.3.2 A Lravés del piso

Datos de entrada : Según el 0L plano tenemos

[= LxLArea=4.8x4.8m=23

U = 0.88 Kcal /h.nZsc (ver anexo 3)

f = 28aC 22ec = 6ac

Reemplazando en 2.L tenemos:

a = 23 m x 0.88 Kcal x 6eC x 24h = Z,gL4 caL/24 hrh.m2qc

2.3.3 A través del techo

Datos de entrada: Según el plano 01 tenemos

Area=4.8x4.8=23

U = 4.76 Kcal- /h.n2eT (ver anexo 4)

! = (28eC 22eC)+5aC = l-le[

35

5eC = Factor de corrección por radiación solar (ver anexo 2)

Reenplazando en 2.I tenenos :

a = 23 n x 4.76 Kcal x lloc x 24 h = 28.902 caLlz4 H

h.n2oc

2.3.4 Por cambio de aire

Q = Volunen x cambio de aire x ganancia de calor

Datos de entrada del Plano 01

Volúnen (4.8x4.8x3) + (4.8 x 4.8 x.9) = 79 n3

2

79 m3 = Z7gB.7 pies3 = 78976 lts.

Caurbio de aire = del- anexo 6 por interpelación, eI número de

canbio de aire por 24 horas para un volunen de 79 n3

(78.975 lbs) es = 9.94 cambio de aire por 24 horas'

Cantidad total de canblo de aire Por 24 horas = volrinen x

canbio de aire = 79 n3 x g.g canbí/24 horas = 782 ^3124 hr.

deL anexo 7, ganancia de calor por netro cúbico = 7.56 kcal

sobre t3.

Carga de canbio de aire = ^3124 ht. x Kcal/m3 = 782 n3124 hr.

x 7.56 Kcal-/¡r3 = 591L.9 Kcal l24 l¡.r.

36

2.3.5 Por ventana (vidrio)

a = (area n) x K x (T exterior T interior) (2.2)

Datos de entrada de1 Plano 01:

2.L x 3.3 = 6.9 m2

T=(28-22sC)=6aC

K = 3 Kcal/ h.rn. sC (ver anexo 8)

Reempl-azando ! en 2.2

a = (2.g7 m) x 3Kcal /hora. r3og x 6eC x 24 hr = 2.993.7 cat/z4n

2.3.6 Por puerta (vidrio)

a =(m)xKxT

Datos de entrada del- Plano 01

area = (1.5 x 3) = 4.5 m

T=(28-22)=6oC

K = 2.7 Kcal-/h.13oC (ver anexo 8)Reenplazando en 2.3a = 4.5 mx2.7 Kcal- x 6eC x 24h = L749.6 KcaL/24 h

h.m3sc

2.3.7 Por personas

( 2.3)

Datos de entrada

37

Estudiantes 10

Profesor 1

Monitor It2

Calor sensible : 60 Kcal/h (ver anexo 9)

Calor latente : 40 Kcal/h (ver anexo 9)

Qs = L2 x 60 Kcal/h = 720 Kcal./h

Qr = 12 x 40 Kcal/h = 480 Kcal/hl-.200 Kcal-/h

La ganancia por calor sensibl-e y cal-or latente nos da 1- .200

Kcal/h pero una (1) hora y como son 24 horas, entonces:

1.200 Kcal-/h x 24 h = 28.800 KcaL/24 hr.

2.3.8Por aI-umbrado

Tenemos 2 lámparas de 3 tubos cada una y 40 vatios cada lám

para por lot anto:

E=2x3x40vatios

Formula :

a =.80 E x L.25 x 3.4 (Manual_ de carrier) (2.4)

38

.8 E = Potencia efectiva absorbida por la lámpara en trüatios

L.25 = Ganancia de calor cedida por el- balastro.

3 .4 = Factor de conversión: Irratios/h = 3.4 BTU/h

ReempLazand,o en 2.4

a = (.80 x 240 I,I) x I.Z5 x 3.4 BTU/h = 816 BTU/h

Como son 24 horas nos d,áz

816 BTU/h x 0.252 caL/BTtJ x 24 h = 4935 caI/24 hr.

2.4 RESUMEN DE CALCULOS

Pared Norte y

Pared oriente

A través det-

Sur =

I occ. =

piso =

9548 CaI/24.hr.

5823 CaLl24 hr.

29L4 CaL/24 hr.

A través del techo =

Por medio de aire =

Por ventanas (vidrio)=

Por puerta (vidrio) =

Por personas =

Por al-umbrado =

28.902 CaL/24 hr.

5912 CaLl 24 hr.

2.993 CaL/ 24 hr.L749 CaL/24 hr.

28.800 CaIl24 hr.

4935 CaLl 24 hr.89.866 CaLl 24 hr.

39

Factor de seguridad 2Z L797 CaL/24 hr.91.663 CaI/24 hr.

Ahora, por hora será:

9L.663 CaL/24 hr. = 3819 Kcal/hr24

Pasándola a BTU/hora tenemosi

3819 CaLlhora x 3.9683 = 15.135 BTU/hora

40

O..

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE

PLANTA.LABORATORIO

Diseño: Alfr¡do Otero L. Fccho: Encro dc 1.986

Discño: Joimc Reyes G. E¡colo: | :50Rcviso: H. Sotizobol Plono: Ol

EVAPORADOR

3.1 INTRODUCCION

El evaporador de un acondicionador de aire (o de cualquier

sistema de refrigeración) es exactamente l-o que su nombre

indica ¡ url recinto en el que se evaporan los líquidos re

frigerantes, pero quedando siempre combinados; de esta ma

nera, el refrigerante puede ser empleado una y otra vez.

La evaporación de un 1íquido va acompañado de abSorción de

cal-or del- aire u objetos circundant,es. Por tanto, €1 evapo

rador toma calor de su alrededor y 1o transfiere al vapor

refrigerante, én el cual se convierte en calor latente de

vaporización.

E1 evaporador de cualquier sistema de aire acondicionado pre

cede al compresor en el sentido del flujo de1 refrigerantey es la unidad que proporciona la superficie de calefacciónnecesaria para que e1 refrigerante se evapore y absorba ca

1or (ver figura 1-2).

4t

3.2 FUNCIONAMIENTO

Mediante el evaporador obtenenmos e1 efecto de frío que se

desea alcanzar.

Antes de 1a válvul-a de expansión,e1 refrigerante se hallaen estado l-íquido a al-ta presión y después se convierte en

un instante en 1íquido a baja presión.

A1 efectuarse este descenso de presión, tiene lugar la ebu

1lición y por consiguiente la absorción de calor¡ eo una

acción parecida a 1a ebul-1ición de agua, originando las bur

bujas.

Mientras avanza a 1o largo del evaporador, l-a masa del_ líquido conteniendo burbujas de vaporr s€ convierte en una masa

de vapor que arrastra gotas de líquido, mezcLa que se deno

mina vapor humedo. Finalmente, cuando r-as úl-timas gotas de

1-íquido se han evaporado, sol-o resta vapor saturado. si se

aumenta la presión o temperatura donde existe ya vapor satu

rado, sin 1íquido disponible para evaporarr s€ expedirá va

por, reduciendo 1-a densidad del mismo.

La temperatura del vapor saturado, aumenta debido a1 calorque absorbe de1 aire a enfriar y ¡ cuando llega a un punto

42

más alto, eu€ l-a temperatura de saturación, a la presión de

evaporación existente, se llana vapor recalent,ado.

En todo recorrido anterior de l-os tubos, l-a temperatura se

mantiene constante a1 punto de ebu11íción del refrigerante

y todo el- calor absorbido de1 exterior se emplea en eL cam

bio de estado 1íquido a vapor del fl-uido refrigerante. La

temperatura de ebullición de1 refrigerante, depende de 1a

presión reinante en e1 circuito interior del evaporador,

mantenida por La acción del compresor y puede ser variable

y regulada actuando sobre 1a vá1-vula de expansión para dosi

ficar el caudal de refrigerante que debe llegar al- evapora

dor, por unidad de tienpo.

3.3 CAPACIDAD

La capacidad de cual-quier evaporador o serpentín de enfria

mientor €s l-a cantidad'de calor que pasa a través de las

paredes de1 evaporador, de1 espacio o producto refrigerado

a1 1íquido en vaporizaciónr €n el interior y generalmente se

expresa en Kcal-orias por hora. Un evaporador seleccionado

para una aplicación específica cual-quiera, debe tener siem

pre la capacidad suficiente para permitir que el_ refrigeran

te al vaporizar, absorba calor con 1a rapidez necesaria para

adquirir e1 enfriamiento requerido cuando opera a 1as condi

43

ciones de diseño.

E1 calor 1J-ega al evaporador, por l-os tres métodos conoci

dos de transferencia de calor. En aplicaciones de enfria

mient,o de aire, la mayor parte del valor es ll-evada a1 eva

porador por corriente de convección que se forma en el espa

cio refrigerado; ya sea por la acción de un ventilador o

por la circulación de gravedad, gue resulta de la diferen

cia de temperatura entre el evaporador y el espacio. Igual

mente, parte de calor es radiado directamente al evaporador

del- producto y de las paredes del espacio.

3.4 FACTORES DE SELECCION

E1 factor más inportante a considerar para 1a selección

de1 evaporador apropiado para esta ap1-icación es la diferen

cia de temperatura (DT) del- evaporador. La DT se define co

mo 1a diferencia de temperatura, entre l-a temperatura del

aire que entra al evaporador y 1a temperatura de saturación

del refrigerante correspondiente a 1a presión en 1-a salidade1 evaporador.

Aun cuando son necesarios métodos más exactos de clasificación de evaporadores, con el objeto de seleccionar éstos

para aplicaciones de aire acondicionado en que 1a temperatu

44

ra del espacio y la humedad son especial-mente críticos, la

clasificación de mayor parte de lso evaporadores diseñados

para aplicaciones de enfriamiento de l-coales y de productos,

se basan en La DT del evaporador.

Mientras menos sea DT, nayor será la H.R. en e1- espacio. por

ta1 motivo para e1 acondicionamiento de este laboratorio se

recomienda una DT de 13 a L4 dadas Las dimensiones del l_ocal

y 1a capacidad de refrigeración necesaria, es conveniente

elegir un evaporador de convección forzada. La capacidad

de enfriamiento está directamente relacionada con 1a cantidadde aire 1m3/min) que circulan a través del- evaporador. Esta

cantidad de aire necesaria es fundamentalmente función de dos

f actores: La relación de cal-or sensibl-e y 1a caida de tempera

tura del aire al pasar a través del evaporador.

La rel-ación cle cal-or sensible es 1a reI_ación de 1a

sensible de enfriamiento de1 evaporador, respecto

cidad de enfriamiento total.

capacidad

de 1a capa

Está relación generalnente en la práctica se toma entre 0.60.8 según Estocker p. 307. ed. la. Mc Graw Hill 1958 Book, co.U.S.A.

La caída de temperatura de1 aire generalmente se tona como

el DT, del evaporador (que para nuestro caso es L4 ) (ver figura 1-7)

45

Entonces el evaporador necesario

guientes características:debe proporcionar lás si

oE-3ig!¡.O

E3!-€G

E:o(,

ro 15

DT rlrl

Diferencial de

aYoporodot

temperatura

20

FIGURA 17.

3.5 CALCULO Y SELECCION

:

3 .5. I Flu jo del aire (M3/rirr) = Q

tal r

La constante

que i-ncorpora

Caida temperatura aire x 17.3

Flujo de aire = 3819 Kcal/hr x 0,6 = 9.5 M3lnin = 570M3/hr.t4 x L7.3

L7.3 (dividiendo)

la densidad de1

es un factor

aire, e1 calor

=Q (3.1)

de conservación

específico del

46

aire y ninutos por hora

3.5.2 Velocidad del aire

La velocidad reconendada del

(ver anexo 10)

fluJo de aire será de 9OM/nin

3.5.3 El área de evaporación.

=-av

3.5.4 Selección

Con 1os anteriores

be tener una área

M3/hor.a-.a

En el comercio se

características:

Marca

A rea

Ca pac i dad

Refrigerante

Di men si ones

9.5 tf/min90 t'flrdn

cá1cu1os

aprox inada

0.10 M2

venos que nuestfo

de O.1O M2 y un

(3.2)

evaporador de

caudal de 57O

M?'inM/nln

consigue un evaporador de 1as siguientes

General Eléctric0.109 ü2

15.000 BTU/hr = 3780 callhrF22

Largo 0.50 m y alto 0.20 m.

47

CONDENSADOR

4.L INTRODUCCION

El condensador es un serpentín de diseño similar al diseño

del evaporador, pero que desempeña la función opuesta a és

t€, cuales la de condensador refrigerante comprimido ca

l-iente que acaba de salir del compresor o unidad sellada.

En nuestro equipo vamos a utilizar un condensador de airetipo de tubo aleteador por ser el- más apropiado (ver vives

escuder).

E1 condensador debe tener suficiente vo1úmen para que ten

ga amplia cabidad para e1 refrigerante comprimido y la ne

cesaria superficie de radicación para obtener una rápida

transferencia de1 calor latente de dicho refrigerante. (ver

figura 19)

4.2 FUNCIONAMIENTO DEL CONDENSADOR

En condensador enfriado por el aire es una unidad hecha tu

48

bería y aletas de metal, como se muestra en la figura 19.

El vapor refrigerante pasa a través de lostubos y liberael calor hacia las paredes de los tubos y 1as aletas. Es

te calor se disipa luego al aire. El enfriamiento es ayu

dado por la superficie adecuada de1 condensador y la circul-ación máxima de aire sobre la superficie exterior deI con

densador. La superficie máxima de1 condensador para 1a

transferencia rápida der calor se obtiene mediant,e 1as aletas que hay en la tubería y espaciando estas aletas a cortadistancia las unas de las otras. El aire es rápidamente

empujado o aspirado sobre elcondensador (circulación forzad,a de aire), para arrastrar consigo e1 cal-or tan rápidamente como es l-iberado. En las unidades de refrigeraciónmovidas por correa, el abanico dd circulación de aire usualmente está directamente montado sobre l-a polea del mot,or.

4.3 FACTORES DE SELECCION

vamos a determinar 1a superficie de condensación para refrigerante 22, para una capacidad conocida de1 evaporadorde3780 Kcal- /hora, según los datos de diseño de1 conpresor tenemos: Temperatura de evaporación 7.2ec, Lemperatura de con

densación 54sC.

Y = Relación de calor eliminado en elcondensador al absor

lriiuüsldrd rrbnann &|lcptr üllldto

49

bido en el- evaporador, val-or que se obtiene nediante gráfico

(ver anexo 11), para nuestro caso el valor que nos correspon

de es:1.17; este vaLor nos indica la relación que existe

entre capacidad de1 evaporador y e1 condensador.

4.4 CALCULO Y SELECCION

4.4.r Capac idad

La capacidad de 1a unidad o conjunto compresor-condensador

necesario, ha de ser superior a la carga total_ de refrigera

ción del sistema. En la práctica todas las unidades de re

frigeración de L.25 H.P. usan el sistena de aire soplado a

través de tubos y aletas.

Generalmente¡ ün sist,ema de refrigeración que use un conden

sador enfriado por aire, funciona con una temperatura de con

densación ligeramente superior a 1a de un sistema con agua.

La raz6n está en que un condensador enfriado por aire, la

temperatura seca del- aire es l-a quecontrol-a 1a temperatura

de condensación cuando se utiliza un condensador de evapora

ción o torre de enfriameinto. Por otro 1ado, e1 condensa

dor enfriado por airer fio necesita agua y no existen 1os

peligros de formación de incrustación, corrosión o congela

ción.

50

Por otra parte, puesto que l-a carga del condensador siempre

es proporcional a 1a carga del evaporador (sistema), cualquier aumento o disminución de la carga en el evaporador

se refleja en l-a forma de un aumento o disminución respectivamente, de 1a temperatura y 1a condensación. La capacidad

de1 condensador se calcula como veremos a continuaciónx

q = t (50.4 Cal 60 min/hr) x y (4.1)(nin)(tcr)

q - calor que necesita transmitir por unidad de tiempo elcondensador.

! = capacidad de1 compresor seleccionado: 15.000 BTU/h

= I.25O toneladas.

Y = Relación de calor eliminado en el condensador aL absorbido en el evaporador (ver anexo 11)

y para nuestro caso es: L.L7 reempl_azando: Reenplazando en 4.Lz

q - L.25O ron. (50.4 callmin (ton) 60 min/hr t_.12

q = 4422,6 caI/hr.

4.5.1 Caudal de aire a través del_ condensador

El caudal de aire que pasa a través del condensador 1o pode

mos obtener según aLarcon p. 252 con la siguiente fórmula.

51

a=qtxl.13xA (4.2)

Donde:

a = caudal. del aire M3/tt

q = capacidad de enfrianiento del condensador cal/ht = diferencia de tenperatura del aire que entra y sale

deL condensador

54oC 22aC = 32oC

1.13 = Peso específico de1 aire a La ter¡peratura nedia

A = Calor específico del aire: 0.24lygog

ReenpLazando en 4.2 tenenss: Q = 4.422.6 caL/hr. = 509.6M3/h32 oCxl. 13 kglnxO. Z4caL/kgag

Q = 509.6 u3lnr = 8.49 M3/min + 0.14 r3/""g = 296.5 CFlf

4.5.2 Area de1 condensador : Area (m)2 = Q (n3/see (4.3)V (n/seg)

Reenplazando en 4.3 tenemos:

0.14 ¡n3 /seg. = 0.189 m2

0.74m/seg.

52

Donde :

a = caudal del aire m3/seg.

V = velocidad del aire n/seg.

A = Area del condensador

4.5.3 con los anteriores cálculos vemos que nuestro con

densador debe tener un área aproximada de 0.1g9 n2, un

caudal de 0.14 r3/""g. y una capacidad de 4.422.6 cal/hr.

En e1 conercio se consigue un condensador de las siguÍ.entescaracterísticas:

Marca

Area

Capac i dad

RefrÍgerante

Di¡¡ensiones

: General Eléctric: 0.L9 mZ

: 15.000 BTU

: Freon-22

: PrincipalLargo .50 n.

Alto .29 n

AuxLtr iar.20 n.

.28 n.

53

5 DIMENSIONAMIENTO DE LA TUBERIADE SUCCTON Y DE rrQUrDo

5.1 CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO

En general la tubería de refrigeración debe ser diseñada e

instalada de manera que:

a. Asegurar 1a alimentación adecuada a los evaporadores

b. Dimensionar La tubería de manera que produzcan pérdidas

de carga (presión) aceptables.

c. Que proteja al compresor :

evitando l-a acumulación de aceite en la tubería

- reduciendo al nínino 1as propiedades de aceite en el_

compresor

evitando que retorne refrigerante 1íquido al_ compresor

Las l-íneas de aspiración son 1as más críticas desde el punto

de vista del proyecto.

Este conducto se dimensiona de tal- manera que permita el retorno de aceite de1 evaporador al compresor, aún durante el

54

funcionamiento con carga nínima.

5.2 TUBERIA DE SUCCION


Instalación funcionando con F-22

Potenci.a' frigorífica 3819 Kcal/hora

Temperatura evaporador 7.2eC

Tenperatura de condensació.n 54e C

Longitud de tubería de aspiración según nontaje real4.1 nts.

Accesorios: L4 codos de 90 de L/2", una váLvula de r¡ano

de L/2n

Pérdida de carga adnisible leC 200 a 24OKe/cn2

sión para dinensionamiento de esta 1ínea se utiliza er-

método gráfico indicado por e1 manual de Carrier.

5.2.2 Procedimiento para calcular el diámetro de latubería de succión

Longitud de 1os tramos rectos = 4.I nts.Aumentando la longitud anterior en un 5oz para obtener

una primera aproximación de la longitud total equivalen

te obtenemos 6.15 mts.

Para poder entrar en 1os gráficos de potencia frigorífi.ca,

55

contra longitud equivaLente, prinero s debe corregir lapotencia frt¿orífica aplicandole unos factores de corrección correspondiente a la temperatura de evaporación y con

densación. -

El factor de corrección para tenperatura de succión de 7.2ec y de condensación de 54oc es de o.g4 (ver anexo Lz),e1 tonelaje corregido será!

3819 Kcal/hxO.94 = 3589.8 Kcal/h

Entrando en el gráfico (ver anexo 13) con ra potenciacorregida, podenos obtener de é1, el diánetro de tubo necesari.o, €1 cual debe ser de L/2n y tubo de cobre por ser násflexible y de baJo costo y fácil adquisición en el nercado.

En base a este dato, sabiendo el diánetro de los L4 codosy La válvula de mano que van en esta línea a las cuales recorresponde una Longitud equivalente de:

L4 x O.27 = 3.78 (ver anexo 14)

I x 0.18 = 0.18 mts (ver anexo 15)

Aumentando La longitud originaL 4.L mts. en una cantidadígual a la longitud equivalente de codos y las válvulas de

mano obtenemos una longitud equivalente real de g.06 mts.,

56

longitud con 1a cual se vuelve el- gráfico (anexo 13) donde

se comprueba que el diánetro e1-egido antes no es necesarío

modificarlo.

Siendo la pérdida de cTga directanente proporcional- a

l-a l-ongitud deduciremos de ella pérdida de carga real por sim

ple regla de tres y será:

laC x 6.L5 mts. / 8.06 nts. = 0.76oC

Con esto nos estamos dando cuenta que nuestro diánetro (I/2")

y nuestra 1-ongitud (4.lmts) están dentro del- rango estable

cido por Carrier p. 3-50 ofreciendo pérdidas mucho menores

0.76 < 10C

5.3 TUBERIA DE LIQUIDO

5.3.1 Criterios generales

Teniendo en cuenta que l-as vel-ocidades bajas y l-os sifo

nes en la tubería no producen probl-emas en el- retorno del

aceite por el- hecho de que el- aceite es nisible con el re

frigerante 1íquido.

Normalnente 1os conductos de liquido deben dimensionarse

para caidas máximas de carga de un grado (laC).

57

El principaL problema que se presente es evitar que el 1í

quido se vaporice antes de llegar a la válvula de expansión,

porque vaporización prematura genera una disminución de l-a

capacidad de l-a válvula expansión y causa erosión a 1a agu

ja y asiento de la válvula, 1-o cual conduce a un control

errático del fLujo de refrigerante al- evaporador.

Como el- 1-íquido que abandona elcondensador generalmen

te se subenfría de 2.}eC a 5.54C, la gasificación del- líqui

do no se producirá si la caida de presión no excede de 0.35

a 0.7 kg/cn2, cuando la caida de presión excede este límite

es necesario obtener a1-guna forma de subenfriamiento del

1íquido, si se desea evitar l-a :formación de gas (según

Dossat p. 666) .

La cantidad de subenfriamiento necesario puede deterni

narse calculando la caida de presión en l-a l-ínea de 1-íqui

do. Las pérdidas de presión no sol-amente son debidas a la

fricción sino también por la contra presión estática de la

columna de 1-íquido sobre todo cuando la vál-vula de expan

sión está colocada por encima de1 condensador.

5.4 PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL DIAMETRO EN LA TUBE

RIA DEL LIQUIDO

5.85 mts.Longitud considerada:

58

aproximada.

Para la 1ínea de líquido se selecciona una pérdida de carga de 0.5eC, standar tomado del manual del Aire Acondicio

nado de CArrier).

La potencia frigorífica corregida es de 3.8L9 Kcal-/hr x

0.9 = 3437 .L Kcal/hr. (r¡en aepl2)

Del anexo L6 de Carrier p. 3-59 se calcula el- diámetro

del tubo el cual resulta de 3/8" que nos produce 0.5oC de

pérdída en 3 mts. de longitud equivalente.

Accesorios a utilízar : (ver anexo L4)

a. 18 codos de 904 de 3/8" = 1-ong. equiv: 18x.18 = 3.24 nts.

b. 1 filLro secador de 3/8" = long. equiv:1x0.18 = 0.18mts.

c. I mirilla de 3/8" = long equiv: 1x0.18 = O.LB nts.

d. 2 válvulas de mano de 3/8" = long equivz 2xO.18=0.36mts.

Total 1-ongitud equivalente real =(5.85+3.96)mts. = 9.81

Volviendo al- an'exo' 16 con La longitud equival-ente realr s€

observa que esta longitud con diánetro de 3/8" produce una

pérdida de carga menor que 0,5oC.

Como l-a pérdida de carga es directamente proporcional a

1a longitud, la calcularemos por simple regla de tres:

U*tot¿o¿ Autonomo dg

Ocato Bibliofxo

I

:

I

j59

0,54C x 8.77 mts. / g.At mts. = O.44eC

cono podenos observar nos está dando una pérdida de carga

mucho menor y así nos estamos dando cuenta que nuestro diámetro (3/8") y nuestra longitud (5.85mts.) están dentro deL

rango establ-ecido en Carrier p. 3-50 (O.h4eCr(0.50C).

60

SELECCION DEL COMPRESOR

6.1 DESCRIPCION DE LA UNIDAD (ver fig. 18)

Los equipos de enfriamiento existentes actualmente en el_

comercio y aplicables eficiente y económicamente. El_ cam

po de acondicionamiento del- aire y del- tamaño que nos ocu

pa, funcionan de acuerdo a1 siguiente proceso: un sistema

de compresión, comprime un gas muy bajo punto de ebullición.(freon 22)z durante esta operación el gas caliente y se eva

pora, pero como está sometid.o a al-ta presiónr €s un 1íquidocaliente y para rebajarlo de tenperatura se 11eva nediantetubos a un intercambiador de calor (condensador) en e1 cualse le quita dicho calor a1 gas refrigerante comprimido ha

ciéndolo que se condense en 1íquido.

Del- condensador, eL gas 1íquido sigue por tubería hasta

otro intercambiador de cal-or a través del cuaL se hace pa

sar el aire recirculado que se requiere enfriar, este pro

pósito se logra cuando a 1a entrada deL intercambiador elgas pasa por una válvula que le pernite pasar de un estado

a al-t,a presión a una baja presión que es la que predomina

62

en el intercambiador de calor, comunmente llamado EvApoRAD0R.

Para poder efectuar este cambio de estado, €r gas por ha

llarse a baja presión y dentro der- evaporador, tiene que quitarLe calor del ambiente que 1o rodea, enfriando así eI aire que forzadamente está pasando por el exterior de l_os tubosdonde está el gas; der evaporador er refrigerante vuerve alcompresor para repetir el_ cic1o.

Es de anotar que la refrigeración aprovecha pues er_ hecho de

que un refrigerante necesita cal-or para pasar de su estado1íquido a un estado de vapor, este último proceso se llamavAPoRrzAcrON¡ €s el más usado debido a que tiene lugar en elconocido ciclo de compresión de1 vapor. controlando ra presión a La que se reaLiza 1a vApoRrzAcroNr s€ regula la temperatura del- proceso ya que ra expansión del 1-íquido alentrar al- avaporador origina eL descenso de su temperatura.(ver figura 18)

6.2 CICLO REFRIGERANTE

El 1íquido que entra en er- evaporador, está contror_ado porun dispositivo de estrangulamiento automático, llamado várvula que permite ra expansión der- refrigerante 1íquido a

elevada presión causando así la reducción de presión del condensador a1 evaporador.

63

La

de

válvula de expansión marca 1a división entre e1 rrLado

alta presióntt y el ttlado de baja presióntr.

La disminución de presión permite la ebullición o evapora

ción de1 refrigerante a baja temperatura. Esto ocurre Lan

pronto comienza a absorber calor del aire que fluye a través

de 1a superficie de1 evaporador. E1 refrigerante continúa

absorbiendo calor l-atente en la batería del- evaporador has

ta quedar completamente evaporado.

Debido a La acción aspirante del conpresor, el gas que pro

duce pasa por la línea de succión al cilindro del conpresor.

La carrera hacia abajo del- pistón admite un cilindro 11eno

de gas a través de la válvula de succión aI- que luego com

prime en su carrera hacia arriba, el-evando su temperatura

y presión.

La válvula de descarga del compresor evita que el gas com

primido entre nuevanente en el cilindro en la carrera hacia

abajo del- piston. La presión en l-a descarga del- compresor

hace fluir el gas caliente hacia elcondensador. La vál-vu

la de descarga del compresor, así como 1a de expansión, nar

ca l-a división entre e1 ttlado de alta presióntt y en el- ttl,a

do de baja presióntt. Después de que el gas comprinido pasa

por la válvul-a de descarga y entra en el condensador, el ca

64

lor fluye del gas caliente al medio condensador (aire o

agua). Esto enfría el gas y 10 canbia de líquido.

El líquido bajo presión pasa a1 depósiro de líquido y luego es forzado a través de l-a línea de líquido hacia l_a válvula de expansión y se repite el cicl_o.

&r el sistem de ¡eer.iggeióo Ecrd.o * reliaur s¡atro f unciones dif eren

tes:

a. Absorbe calor, evaporando un 1íquido refrigerante

b. Eleva la temperatura del gas por compresión

c. Expul-sa cal-or, condensando el_ gas refrigerante

d. Reduce l-a presión del- 1íquido refrigerante por medio de

una vá1vu1a de expansión,

6.3 FUNCIONES

Es necesario quitar continuamente e1 vapor del- evaporador

tan pronto se forma para mantener la presión y temperatura

deseada. Esta es una de las funciones der- compresor. La

línea que se conecta al evaporador con el compresor se l-l-a

ma ttLínea de succióntt.

si el compresor aspira eL vapor, con mayor rapidez de l-o

65

que l-a carga térmica del evaporador requiere, la presión y

por 1o tanto l_a temperatura en el evaporador baja.

si la carga es superior a la capacidad del compresor, 1a

presión y La temperatura en el evaporador aumenta. Esto reduce 1a diferencia de temperatura en e1 evaporador reduciendo su capacidad hasta aLcanzar un equilibrio con 1a capacidadde1 compresor, para convertir aL refrigerante en e1 1íquidoy así poderlo usar otra vez, se le debe quitar el calor.Para hacer esto se debe disponer de al-gún medio al cual fluya este calor y sea disipado. por 1o tanto l_a temperaturadel- refrigerante debe ser mayor que 1-a temperatura del medio.

La segunda función del_ compresor

del- refrigerante por encima de 1a

o agua) permitiendo así el flujodel- ref rigerante.

es elevar la temperatura

temperatura de1 medio (airedeL calor y 1a condensación

6.4 TRABAJO DEL COMPRESOR

El refrigerante sale del evaporador y entra en el compresoren forna de vapor saturado o sobrecalentado. EL refrigerante toma calor durante la compresión y deja el compresor en

forma sobrecalentado con mayor energía por 1o tanto con ma

yor calor que tenía cuando entro en el compresor.

66

Este calor adicional es el ttcalor equivalente al trabajo

del- compresortt. E1 calor de1- compresor varía nuy Ligera

nente con diferentes refrigerantes, pero varía enormement,e

con los niveles de temperatura y presión entre los que fun

ciona el cic1o.

6.5 FACTORES DE SELECCION DEL COMPRESOR

Los factores que intervienen en la selección de una unidad

de compresión incluye 1os siguientes:

6.5.1 Capacidad

La cantidad de cal-or que debe ser transferido e intercanbiado por e1 sistena de refrigeración en e1 evaporador.

6.5.2 Temperatura del evaporador

La temperatura de1 refrigerante necesaria para absorber calordel- medio o agente sometido a enfriamiento.

6.5.3 Temperatura de condensación

La temperatura de1 refrigerante que es necesaria para disipar el cal-or al medio de condensación.

67

6.5.4 Refrigerante

Los tres refrigerantes que principalmente se emplean en 1os

compresores alternativos son: R-L2, R-22 y R-500. En nues

tro caso hemos escogido e1 refrigerante 22.

6.6 SELECCION

Con los anteriores factores de selección vamos a los catál-o

gos para seleccionar e1 compresor, por 1ocual hemos decidi

do escoger un compresor marca TECUMSEH de una capacidad de

15000 BTU y que trabaja co.n freon 22 el cual presenta los

siguientes datos:

T de condensación : 54oC

T de evaporación ¿ 7.2eC

T de Líquido del freon z 46eC

Temperatura del- gas de retorno : 35aC

Capacidad de refrigerante : 48 onzas de F-22

68

CET.E¡^t

lErnos|^?oirERro

CEXñfi',GAAÍn{r|oot E iGooc@doc

atclorf,.fttxAAr$¡ilt€xlo

'ARTE FUA DEL

uorontEsfa?oBl

C}IUMACERA SUPERIOEPRIXCIPAL

VEXA OE

OEVA¡^DO¡'EAtn^rorrEo€Lro?ol

oCOPCFAOÓII

C¡rnOr3A

tEsonrE

CAAEZAOETcrLrrúoao

Uninnid¡d ¡ühnomo ds ftcidmr

|lcgtl Bibliot¿ro

eosruRAsor.oAo^

ilIVEL DE ACEITE

nPnoxtMADot

69

.FIGURA 18 Conpresor

7 SELECCION DE VENTILADORES

7.L AIRE REQUERIDO Y DESCRIPCION DEL EQUIPO

EL aire requerido para pasar el evaporador es:

570.3/ht = 9.5 m3lmin = 0.15 r3/""g = 3L7 CFM

El aire requerido para pasar por elcondensador:

509.6 r3/ht = g.49 r3/rir, = 0.14n3/seg =296.5CFM

El ventilador más adecuado para este equipo según asrahe

p. 32 es un ventilador axial.

El alcancce que ha de tdner el aire es la distancia horizon

ta1 que recorre una corriente de aire desde su boca de sali

da. Dicho alcance viene dado por l-a distancia nedida des

de 1a boca de salida hasta un punto donde la velocidad del-

aire aLcanza un valor mínimo definido según 1a tabla 20

p 2-78 de Carrier. (ver anexo 10)

El alcance o distancia de presión es proporcional a l-a velo

70

cidad del- aire primario a su salida de la boca de inpulsión,

siendo independiente de 1a diferencia entre 1a temperatura

del_ aire suninistrado y la del- aire de la habitación.

LOs ventil-adores axiales no producen presión estática por

fuerza centríf uga, sino por l-os cambios de vel-ocidad que

ocurren cuando el aíre es pasado a través del rotor donde

adquiere dicha presión.

7.2 SELECCION DE LAS ALETAS DEL VENTILADOR DEL CONDENSADOR

a = Caudal- del aire que debe circular a través delcondensador

A = Area del condensador

a =fit.6n3/nr = 8.49n3/nín = 0.14n3/seg.

A = (0,50 x 0.28) + (0.20 x 0.28) = 0.19 n2

a = VxAv = Qlt = 509.6#/frr = 2682n/hr = 44.7 m =Q.lt¡6f seg.

0.19m2 mr_ n

V = Velocidad requerida O,74n/seg.

Velocidad de1 aire = area del ventilador x RPM.

Area de1 ventilador = Velocidad del- aireRPM.

Area del ventilador = 44.7 m/min = O.O4 m2

1 .050

se requiere que 1as aspas del ventilador tengan un área de

7L

O.04 m2

7.3 SELECCION DEL VENTILADOR DEL EVAPORADOR

a = caudal del aire que debe pasar a través del evaporador

A = Area del- evaporador

a = S7On2/nr = 9.5m3/min = 0.fSm3/seg. = 3Ll CFM

A = 0.50 m x O.2O = 0.10m2

a = VxAv=A

A

V = Velocidad requerida del aire

V = lZ9g3/trr = 5700 m /min = 95m /nin = 1.5n / seg.0. 10m2

Sabemos que:

Velocidad del aire = area del_ ventilador x RpM.

Area de1 ventilador = Velocidad del_ aireFArea del ventilador = 95 m/nin = O.O5 m2

1600 RPM

se requiere que l-as aspas del ventil-ador tengan un area efectiva de 0.05 m2

72

DISPOSITIVOS DE CONTROL Y MANEJO

Los díspositivos de control- tienen por objeto regular el_

fl-ujo de refrigerante que pasa al evaporador, el cual pro

duce a diferencia de presión apropiada entre 1os lados de

alta y ba ja del- sistema.

Además de ser uno de los puntos divisorios entre los ladosde alta y baja su orificio permite que el- refrigerante se

expanda al pasar a través de 1a restricción con 1o cualdesciende la presión del refrigerante este entra en ebullic ión y corni er.za e1 cicl o de ref rigeración.

Existen dos tipos principales de dispositivos de controlusados en el aire acondicionado para residencias: (1) un tubo capil-ar, que es simplemente un tubo restirctor con diáme

tro interior pequeño; 2) una vá1-vu1a termostática de expan

sión que no requiere una crítica de refrigerante en el sistena y mantiene 1a plena actividad del- evaporador en todas

las condiciones de la carga.

EL tubo capilar restrictor fijo presenta una dificultad

73

cuando cambia la carga del- sistema o las condiciones de

operación. Es popular debido a su bajo costo y a que exige

sol-o un motor con bajo par de arranque. Los dispositovos de

control se seleccionan según e1 uso' tipo de refrigerante

ut,ilizando en el- sistema y 1a capacidad de1 sistema.

8.1 TUBO CAPILAR

8.1.1 Introducción

E1 tubo capiLar es e1 dispositivo de control eurpleado más

comúnmente para los refrigerantes domésticos, Las unidades

de pared A.C. y en las unidades paquete variando en capaci

dad hasta 20 toneladas, la taz6n de su popul-aridad en su bajo

costo (ver figura 10).

8. 1 .2 Funcionamiento

El tubo capil-ar consiste simplemente un tubo de cobre de

cierta 1-ongitud que tiene un pequeño diámetro interior.

E1 tamaño del- diámetro interior varía de 0.023tr. (0.66 m-n)

para un compresor de 20.OOO BTU/H. Normalmente están equipa

dos con un fil-tro deshidratador o con un filtro fino a la

entrada.

74

El filtro deshidratador remueve la

que puede tener e1 refrigerante.

suciedad y la humedad

Los vapores de aire aconcidionado tienen circuitos parale

los. Esto se debe a que si se usara una tubería de 1-ongi

tud contigua, existiría una gran caida de presión en el-

evaporador y se necesita una potencia mayor para bombear e1

refrigerante a través de la 1ínea. En consecuenciar €s más

factible usar un tubo capilar para cada circuito. Por ejem

p1o, una unidad para residencias, de 5 tonel-adas necesita

ría un compresor de 60.000 BTU/H. Si e1 evaporador tuviera

tres circuitos paralelos se necesitaria proveer tres tubos

capilares de 0.085 pulgadas de diámetro interior para pro

porcionar 1a restricción para e1 fLujo correcto.

8.1.3 Dimencionamiento

La longitud det- tubo capil-ar es tan inportante como su diá

metro. Si un tubo con cierto diámetro se sustituye Por otro

de un diámetro más pequeño, el tubo con diámetro mayor de

bería ser más 1-argo para proporcionar la misma restric

ción.

De el anero 1.7 podemos sacar el diámetro y la longitud

del tubo capilar que se necesita para nuestro caso es el

75

debe ser de 36'f de largo por 0.070 de diámetro.

Los tamaños sugeridos para tubos capilares que aparecen en

e1 anexo L7, se basan en temperaturas de condensación de

1304F (54.44C), con 1-íquidos a l-154F (464C) que entran a1

tubo capilar, y gas a 650F ( l-8aC) que entra el- compresor.

Estas Lecturas de temperaturas son el 1í¡¡ite superior que

selecciona un ingeniero de diseño para obtener una eficien

cia máxima. El rendimiento de 1a unidad decae rápidamente

si se exceden estas temperaturas.

Una unidad con tubo capilar debe tener carga de gas apropia

da de ref rigerante para un dia templado. Por l-o tanto r €It

un día caliente la unidad queda un poco escasa de refrige

rante a causa de la carga crítica que se pone una carga adi

cional de refrigerante en un día templ-ado no todo e1 refrige

rante entra en ebullición en el evaporador, por l-o cual el-

1íquido perjudicial e1 compresor hasta tal punto de arrui

narlo por compLeto.

8.1.4 Objetivo

E1 objetivo principal de 1os tubos capil-ares es e1 igualar

1as presiones de1 l-ado de al-ta y de1 l-ado de baja durante

los períodos que l-a unidad reposa, 1o que pernite usar un

76

motor de compresor conbajo par de arranque.

8.1.5 Comprobación de carga

Se puede conprobar éi un sistema

f iciente carga mediant,e diversas

con tubo capilar tiene

verificaciones a saber:

su

1. La temperatura

ser aproximadamente

te en el- caso de un

de condensación del lado de alta debe

30aF por arriba de 1a tenperatura ambien

condensador enfriado por aire.

2. Los codos de reLorno en el- evaporador debe estar rrsudan

dott, a menos que 1a humedad rel-ativa esté extremadamente ba

ja.

3. La diferencia de temperatura entre l-os codos de retornoal centro del evaporador y el fondo de la línea de succión,a unas cuantes pulgadas del conpresor, debe ser 15 a zs gra

dos. Diez grados indicaría una sobre-carga y 30 grados una

falta de carga. Más aún, una lectura máxima de temperatura

en el lugar donde se ubica el compresor no debe exceder los65aF ( 18.3aC) .

8.2 VALVULA DE EXPANSION

77

8.2.1 Descripción

Son los dispositivos que se us¡an para

el evaporador del agente refrigeranteprocede del condensador a través de laría llanada línea de liquido.

regular la entrada en

en su e,etado llquido,

correspondiente tube

En

se

en

banco de pruebas tenemos una váIvula de expansión qu,e

colocado para conocer un funcionanientor sü influenciaequipo y las ventajas o desventajas (ver ffgura 19)

Válvula de expansLón

e1

ha

e1

FIGURA 19

78

8.2.2 FuncionamÍento

Este tipo de válvula de expansión se distingue en que accio

na por temperatura, en lugar de hacerl-o por presión y su

construcción difiere casi exclusivamente en que se ahn su

primido tornillos y resortes reguladores, col-ocando en su

1-ugar un elemento termostático actuando mediante fuell-e y

un tubo capilar f l-exibl-e unido a un bulbo que se instala en

contacto con e1 tubo de sal-ida del- evaporador.

La vál-vula de expansión termostática mantiene una cantidad

de refrigerante casi constante en el evaporador como conse

cuencia del- casi constante grado de recalentamiento del- gas

de admisión. Si la cantidad de 1íquido en eL evaporadod,dis

minuye, habrá una mayor superficie transmisora de calor dis

puesta a recalentar elgas de admisión, l-o que eleva la tem

peratura del- bul-bo palpador y de1 f l-uido de potencia. Por

1o tanto, la presión del fluido de potencia aumenta, con 1o

que se abre la válvula más ampliamente y aumenta e1 paso de

ref rigerante a1 elevador. Si l-a cantidad de 1-íquido en e1

evaporador disminuye, a1 disminuir e1 recalentamiento de1

gas de admisión,la presión del fluido de potencia baja y

1a váLvula se cierra.

E1 funcionamiento de 1a vá1vula de expansión termostática

79 lhiflsidlrl rutonüno da ftcidnll0cPh Bibliote'.0

estudiado hasta ahora e ilustrado en la figura 19. Corres

ponde al tipo de igualador Ínterno en el que La presión

del evaporador a la salida de la válvula actúa internar¡en

te sobre Ia parte inferior del diafragna. La válvula le lle

ga l-a tuberla de cobre que trae elgas condensado a tenpera

tura casi anbiente y alta presión.

Dlofrcgmo

Ool oYoporodor

-llue¡lc

Al rroporodorP3

tEntroúo

P2

PZ - P3 = Presión del fuelle

FIGURA 20. Diagrana esquemático del fundamento de una válvula de expansión ternostática¡

En la tubería que sale de 1a válvula hacia el evaporadorr

existe #na baja presión ocasionada por la succión del com

presor. El refrigerante 1íquido freón 22, expande a través

de la válvula de expansión a la presión baja mantenida en el

A¡imto dcüolrulo

80

evaporador.

que en ese

te cambia a

prime hasta

A1 evaporarse allí, absorbe calor del airemomenLo para por e1 evaporador. El refrigeranfase de vapor y entra al compresor donde se com

1a presión mantenida en el_ condensador.

8.3 CONTROLES DE CICLO DE ACCION POR PRESION

Los controles de ciclo de accción por presión, son de dos

tipos: 1) de acción de baja presión;2) de acción de al_ta

presión. Los control-es de baja presión se conecLan altadode baja presión del sistema (generalmente en la succión del_

compresor) y operan con la presión del lado de baja.

Los controLes de alta presión, por su parte, se conectan al_

lado de alta presión del sistema (generalmente en 1a descarga

del compresor) y actúan con la presión del lado de al_ta.

El diseño de los control-es de baja presión y de alta presÍón,es similar a1 de termostátos de bulbo remoto. La diferenciaprincipal entre el- termostat,o de bulbo remoto, y los controles de presión, es la fuente de presión que acciona al_ fue1le o diafragma; pués mient,ras la presión que acciona al fue1l-e del termostato es 1a presión del fluido contenido en elbul-bor las presiones que actúan sobre el fuelle de los con

troles de al-ta y baja presión, son las presione" q" succión

81

y descarga de1 compresor, respectivamente. Igual que en e1

caso del termostato, ambos controles tienen puntos de cone

xión y desconexión y generalmente se pueden ajustar en e1

campo.

8.3. I Controles de presión dual-

Un control de presión dual es una vombinación de controles

de baja y a1-ta presión en un solo motor. De ordinario, so

l-o se una un juego de puntos de contactos el-écLricos en el

control, aún cuando se empleen en fuelles separados para

cada una de las dos presiones.

En La figura 2L se ilustra un control de presión dual típico.Este tipo de control de presión viene generalmente incluido

como tipo normal en 1-as unidades de condensación.

8.3.2 Funcionamiento del lado de alta del control

EL control de alta presión se usa solo como control de segu

ridad. Conectado a 1a descarga del- compresor, e1 objeto

de1 control de alta presión, es el desconectar e1 compresor

en caso de que la presión en e1 lado de alta del sistema,

sea excesiva. Esto se hace para evj-tar posible daño al equi

po.

82

Cuando la presión del- lado de alta deL sistema se eleva

más aLLá de una presión predeterminada, e1 control de alta

presión opera, abriendo e1 circuito y parando e1 compresor.

Cuando la presión del lado de alta del sistema regresa a

la norma, el control de alta presión cierra el- circuito

arrancando nuevamente e1 compresor. Sin embargo, algunos

controles de al-ta presión están equipados con dispositivos

de seguro de clesconexión, que requieren en reajuste manual

de1 control-, antes de que pueda arrancarse nuevamente el-

compresor.

Aún cuando los controles de alta presión son deseables en

todos los sistemas debido a la posibilidad de falla en el

suministro de agua, son esencial-es en sistemas que utili

zan condensadores enfriados por agua.

Puesto que l-as presiones de condensación de 1os diversos

refrigerantes son diferentes l-os ajustes de conexión y des

conexión de1 control de alta presión, dependen de1 refrige

rante empleado.

8.3.3 Funcionamiento del l-ado de baja de1 control

El control de baja presión se emplea tanto como control de

seguridad como control de temperatura. Cuando se usa como

control de seguridad el- controL de baja presión actúa abrien

83

do e1 circuito y parando el compresor cuando la presión en

el lado de baja es excesivamente baja y cerrando el circuito

y arrancando el compresor cuando l-a presión en el- lado de

baja regresa al valor normal. Igual que los controles de

alta presión, algunos controles de baja presión están equipa

dos con un dispositivo de seguridad que debe reajustarse ma

nualmente antes de que se pueda arrancar el compresor de nue

vo.

Los controLes de baja presión se usan frecuentemente como

controles de temperaturas en aplicaciones de refrigeración

comercial.

Puesto que la presión en la entrada de succión del compresor

está controlada por la temperatura de saturación de1 refrige

rante en el evaporador, los cambios en la temperatura del

evaporador, se ref 1e jan en l-a temperat.ura de succión. Por

l-o tanto¡ un cont,rol de ciclo operando por cambios en 1a pre

sión de succión se puede usar para control-ar indirectamente

1a temperatura de1 espacio, controlando l-a temperatura de1

evaporador en la misma forma que se usa un termostato de bul

bo remoto para este objeto. En tales casos, 1as presiones

de conexión y desonexión del control de baja presión son

l-as presiones de saturación correspondientes a l-as tempera

turas de conexión y desconexión de un termostato de bulbo

84

remoto, empleado en 1a misma palicación.

conforme se calienta e1 evaporador durante el- cicl-o fuera,

la presión en e1 evaporador aumenta de acuerdo. cuando l-a

presión en el evaporador se eleva al ajuste de presión de

conexión del control de baja presión, éste acciona de manera

que cierre el- circuito y dé arranque al compresor.

Muy pronto después de que ha arrancado el compresor, la tem

peratura y presión de1 evaporador se reducen aproximadamente

a la temperatura y presión de diseño del evaporador y perma

necen en esta condición durante la mayor parte del ciclo de

operación. cerca de1 final de1 ciclo de operación, 1a tem

peratura y presión del evaporador se reducen gradual-mente

abajo de las condiciones de diseño. cuando l-a presión del

evaporador se reduce a la presión de desconexión e1 control_

de baja presión acciona abriendo el circuito y parando el-

compresor.

Puesto que el vapor refrigerante sufre una caida de presión

al fluir a través de la línea de succión,la presión del va

por en 1a entrada de succión del- compresor, es general_mente

de o.L4 a o.2 kg menos que la presión desl-izado a cierta distancia de1 evaporador.

85

Puesto que e1 control de baja presión actúa por la presión

en 1a entrada de succión del compresor, la caida de presión

que se produce en l-a línea de succión, deben tomarse en

cuenta cuando se ajustan loscontroles de presión. Para con

pnesar por la pérdida de presión en la l-ínea de succión,

el- ajuste de presión de desconexión se reduce por una can

tidad igual- a l-a pérdida de presión en la l-ínea.

Las périddas de presión en la l-ínea de succión no afectan

Los ajustes de conexión delcontrol. Puesto que la caida de

presión es función de la velocidad del f1-ujo, no hay caida

de presión en la línea de succión cuando el- sistema está

parado . Tan pronto el- compresor s¡e desconecta ' l-a presión

en 1a succión se eleva a 1a presión de1 evaporador, de ma

nera que en e1 momento en que se conectan e1 compresor ' la

presión de la entrada es la misma que la presión del-e eva

porador.

POr 1o tanto, el ajuste de conexión de presión del control-

se hace sin tomar en cuenta la caida de presión en la l-í

nea de succión.

8.3.4 Modo de Calibrar (ver figura 2L)

El- indicador móvil señala la presión a la cual el compresor

86

arranca? El fljo señala la presión a la cual el compresor

.deJa de funcf.onar. La dLferencia entre los dos indicado

res es e1 diferencial.

Para aJustar el control se usa un

nura indicada para hacer girar el

dor B señale la presión a la cual

presor. Gire el tornfllo C hasta

la presión a la cual el conpresor

destornLllador en 1a ra

dial hasta que el indica

se requiere parar el con

que etr indicador L seña.le

debe enpeza a funcionar.

Control de presión dual

87

FIGURA 2L

ACCESORIOS

9.1 REFRIGERANTE

9.1. l- Efectos de refrigeración

El efecto de refrigeración de un refrigerante se mide, Por

la cantidad de calor que es capaz de absorber desde que en

tre al evaporador como 1íquido, hasta que sale como vapor.

Por 1o tanto 1os líquidos que poseen

de evaporación poseen un buen efecto

alto calor latente'

refrigeración.

un

de

EL punto de ebul-l-ición de un refrigerante a la presión at

mosféricar €s básico, e1 escoger e1 equipo requerido y e1

tipo de servicio para e1 que se va a usar.

EL coeficiente de comportamiento de un refrigeranter €s 1a

medida de su eficiencia en utÍ-Lizar La energía gastada en

e1 compresor, en rel-ación con 1a energía absorbida durante

l-a evaporación.

88

Míentras menos energía necesita eL refrigerante para compri

mirse, mayor será e1 coeficiente de comportamiento.

Si el refrigerante es de alta densidad, dI flufr en las tu

berías tendrá mayotr fricción y por Lo tanto, una caída de

presi6n considerable. Las pérdidas excesivas de presión

se reducen aumentando los diáñetros de las tuberías, mien

tras más pequeño sea el calor especf f ico del- J.lquido, mayor

será el efecto de refrigeración. EL refrigerante debe te

ner una temperatura crftica mayor que l-a más alta tempera

tura aI salir del compresor para que pueda ocurrir la con

densación independiehtemente del valor de presi6n.

9.1.2 Dactores de Se1ecci6n del Refrlgerante

El punto de congeLaci6n de uR refrigerante, debe ser bastan

te menor que la más bal a temperatura obtenida en eL evapora

dor.

Los contínuos cambios de presión y temperatura no deben efe.c

tuar sus propiedades

Los aceites y eI refrigerante deben ser compatihles qufmica

y físicamente.

89

No deben ser t6xicos, inf J-amables ni explosivos. Et Fredn

22 es un refrigerante de alta presi6n y baja temperatura.

Como conclusi6n, podemos decir que entre los refúigerantes

más comunes en nuestro medio, tenemos }os siguientes:

REFRIGERANTE EFECTO REFRIGERANTE PUNTO DE COEFICIENTEEBULI,ICION DE COMPORTAA LA PR,E - MIENTOSION AIT¡{OSFERTCA

1. Fre6n 11

2. Fre6n 12

3, Fredn 22

66,8 BTH/Hr.

50,0 BTH/Hr.

70.0 BTU/Hr .

230c

-2g.goc

-40 0c

5 .03

4.70

4.66

Densidad deL tlquido a

30oc. Kg/m3

1. Vapor a esa temperatura

2. 1 .292.23

3. 1.175.1

Temperatura de

descarga del compresor

1110 F

1010 F

1280 F

Coma se vé, el refrigerante 22 reúne las cualidades anterio

res, además con su empJ.eo se consigue aumentar en un 6Ot,

la capacidad de un compresor de R-12 con el mismo pistón,

recorrido y velocid,ad, u obtener 1a misma capacidad reduoi'en

do Ia velocidad de aquel. E1 refrigerante 22 es de fácil

consecuci6n en el comercio.

90

9.2 MTRTLLA ó vrson

La miriLla 8 visor permite ebservar l-a condici6n de1 refri

gerante en ese punto en particular. La miril-Ia usual-mente

consiste en una apertura con vidrio en l-a Lfnea de tfquido

del sistema. Frecuentemente se usa un vidrLo a cad,a lado

de Ia línea para asegurar l-a iluminacidn. Figura 22

Cuando l-a lfnea está completamente ll-ena con eI reftrigeran

te Iíquido no hay casi obstrucci6n cuando se mira a trayés

de l-a lÍnea. Sin embargo, ,si hay algo de gas'en Ia lfnea

de líquidor Sé mostrará LnmedLatamente en l-a forma de bur

bujas aI pasar por La mlriLla. Debe anotarse también se

mostrará claro cuando solamente hay gas presente.

Es irnportante, cuando se mira a trayés de l.a mirÍlla, que

un vidrio completamente lLeno no se confund,e con uno comple

tamente vacÍo; éste es un error fácil de cometer. Muchas

pero no todas Las nirillas tienen indicadores de fLujo palra

evitar tales errores.

Las burbujas en La mirilla, indican bien sea, una merma de

refrigerante en eI sistema o una caída de presi6n a una

restricción, elevaci.6n de 1íquido o Iínea de J-íquido subdi

mensionado. Asegúrese de determinar la caus¿ de las burbu

91

FTGURA 22 Mirilla o VLsor de lÍquido

jas antes de añadir reffigerantet de otro modo puede sJ.nple

mente sobrecarga el sistema.

9.3 VALVULAS DE PASO MANUAIJES PARA REFRIGERANTE

Se usa pára controlar manualmente eI paso

rante en todo eI sistema, hemos utilizado

tipo BM de diafragma y de conexidn roscada

cobre. Ver f l.gura 23.

del gas refrige

üálvulas DANFOSS

a la tuberia de

92

FIGURA.23 Esquema de válvula oanual

FIGURA 24 Componentes de una yá1vuIa nanual

93

9.3.1 Componentes de una váIvula (ver figura 24)

1. Tornillo fijación volante de maniobra manual

2. Arandela

3. Volante de maniobra

4. CastilLo

5. Vástago

6. Cabeza

7. Pieza de empuje

8. Diafragma

9. Resorte

10. Cuerpo de válvula

11. Soporte

12. TorniLlo

9.4 CONTROL DE TEMPERATURA O TERMOSTATO

EI termostato es eL nervio central- de los centros de con

trol de enfriamiento y calefacción. Es una unidad sensi

ble que reacciona a Los cambios de temperatura ambiente e

indica cuand.o se requiere más o menos calor de Ia planta de

cal-efacción. Trasmite su señaL indicadora aI control prin

cipal para que éste entre en acción. Esto se Logra cerran

do e interrumpiendo los contactos eléctricos que tiene el

interruptor de mercurio que hay dentro del- termostato misme.

94

Un interruptor de mercurio r és aquel en el cual los contac

tos eléctricos y una pequeña cantLdad de mercurio están

herméticamente eneerrados en un tubo corto de vidrio, tal

como se ilustra en la figura . La inclinación del inte

rruptor hace que el mercurio que está dentro del tubo cu

bra Ia parte descubierta de los contactos. Cuando se cubren

los contactos el circuito eléctrLco se eierra.

Estos controles de temperatura son de fáctl consecusi6n en

el comercio.

9.5 FILTRO SECADOR

Los peligros de Ia humedad dentro del slstema de refrigera

ción ya han sido dLscutidos. Solamente se repetJ.rá que no

debe haber humedad presente particularmente en aquellos

sistemas que usan refrigerantes de hidrocarburos halogena

dos, Sinembargo, sL entra humedad aL sfstema, debe reti

rarse. Un método de. retirar Ia humedad es mediante el fil

tro secador mostrado en la f,igura 25. Este accesorLo con

siste en una carcasa a través de la cual pasa el refri'geran

te 1íquido. Dentro de 1a carcasa hay material desecante;

cuando eI refrigerante cargado de humedad pasa por el seca

dor, el desecante retLra parte de la humedad. En cada pasa

da a través del secador se retira humedad adicional hasta

95

FIGURA 25, Fil.tro Secador

gue er refrigerante esté suficLenteDente seco o hasta que

el secador se sature. Cuando esto sucede eI secador debe

reemplazarse.

El filtro secador casi siempre se encuentra en ra rínea de

líquido y también realiza un segundo servLcio al firtrarlas partículas sóridas que contenga el 1.íquido refrigerante - Estas partícuJ.as son f irtradas en e1 nficleo desecante.

Dos importantes hechos deben notarse con respecto a los se

cadores. El primero es que deben reemplazarse cuando el

96

desecante se satura. El segundo es que crean al.guna cafda de presi6n; por consiguiente, deben dimensionarse apropiadamente para evitar excesiva caída de presi6n con larespectiva evaporaci6n.

9.6 REJILLA DE RETORNO

9.6.1 Introducci6n

La rejilta de retorno es un accesorio muy importante en un

montaje de aire acondicionado puesto que er- aire frÍo que

se introduce en er- cuarto que se está acondlcionando debe

retornar otra vez aI eyaporador para volver a cumplir su

cicl-o,

9.6.2 Forma y Constitucíón

La rejilla de retorno der banco de pruebas es fabricadoen aluminio anodizado con aletus fija de 10" x gn

9.6.3 Cá1cu1o

Datos

\,7= Velocidad de retorno (Ver anexo 5 ) = 2.3 t4/SeS.

= 453 FpM

97

q = Cantidad de

Se toma el 80t

pierde por las

aire de salida por eI- evaporador =317 CFM

de 317 CFIrt=254 CFM se supone que el 2Oz se

puertas-ventanas etc.

Con estos datos vamos a doctorador York. Confrontamos Ia

cantidad de aire 254 CFIII (dia1 móvil). Con 453 FPll y ob

servamos que nos dá una rejilla de retorno de 10" x gtr

9.7 REcIBIDoR DE LIQUIDO (Flgura 261

EI tanque recibidor de lfquido es un tanque de almacena

miento que normalmente se manüendrá con una pequeña canti

dad de llquido para que en eI momento que se abra la vál-vu

la y pueda salir eI lfquido eI presostato se dispara por

eI l-ado de aLta y viceversa, si recogemos llquido en el

recibidor se dispararía por eL Lado de baja.

Además en caso de que haya necesidad de un arreglo en la tu

bería como cambio de una váIvula, tubo capiJ-ar, filtro, etc.

Se puede recoger el gas en eL y de esta forma no perderlo.

9.8 CONTACTORES

Los contactores tripolares como los nuestres son apropiados

98

para maniobrar y mandar motores (de

y circuitos de corrLente alterna (o

tro de ciertos línites), tales como

De condensadores, de alumbrado y de

630 A) .

hasta 540 Hp a 44O V)

corriente contfnua den

circuitos magnéticos,

calefacci6n (de hasta

se caracterizan por su larga vida con una frecuencl-a de

maniobra elevada.

9.8.1 . ReIé Bimetá1-ico del contactor

Los reI-és binetáLicos con elementos térmicos de retardo

sirven para proteger motores y otros consumidores contra

sobrecargas. se instalan en combj-naci6n contactores o interruptores de protecci6n.

Las vías de corriente de estos relés se encuentran en el

circuito principal; eL contacto auxit-iar opera en eL cir

cuito de la bobina der contactor o de Los disparadores del

interruptor.

Los rerés bimetálicos están diseñados para carga trifásica y han sido equipados con una dispositivo que protege

los motores trifásicos contra el- calentamiento producido

por la marcha en dos fases ffaffo de una fase),

99 Uoiffi'dd Auhoomo d! 0ttid$t!

0cOlo Bibliohco :

FIGURA 26. Reclbidor de LÍquido

9.9 RELE DE SOBRECARGA

La protecci6n contra sobreintensidad en el motor y arran

cador se puede obtener por medio de una gran variedad de

interruptor, fusibles y contactores, o combinaci6n de los

tres. La protecci6n contra eL sobrecalentamiento det mo

tor se reál,iza por medio de relés de sobrecarga situadóe.

en e1 propio arrancador.

100

Los relés de sobrecarga pueden ser de una aleaci6n fusible

o binétálicas, estos rÍltimos pueden ser compensados, es de

cir, capaces de compensar 1as diferencias de temperaturas

ambiente entre eI local donde está eI sector y donde es€a

eI arrancador. El relé de sobrecargá-compensado protege

eI motor disparándose solamente en caso de sobreintensidad

9. 1 O TERMICO

Es un protector de Ia unJ.dad el cual consta de una resis

tencia interna (bimetáLico), el- cua a medida que se aumen

ta Ia corriente (amperaje) del compresor se calienta y abre

los contactos apagando Ia unidad y así evitando que esta

se queme.

9.1 1 CAPACITOR

9.1 1 .1 Capacitor de arranque

Sirve para elevar el torque o par lde arrangue del compresor

en eI momento del encendido, después del cualse aisla.

Es muy útit sobre todo cuando eI compresor está caliente.

9.11 .2 Cap4citor de Marcha

101

Como su nombre 1o indLca slrve para mantener una estabili

dad en Ia corriente, elcual entra a trabajar en eI instan

en que se aisla, €l capacitor de arranque y de esta manera

evitar los altibajos de corriente que ocasionarÍan que eL

compresor se apagara o en el peor de Ios casos se quemara.

9.12 TRANSFORMADOR

En las instalaciones eLécticas se utiLLzan transformado

res para el-evar o para reducir eI voJ-taje. Los transfor

madores en Las estacisnes generadoras elevan el voltaje a

niveles muy por encima de Los necesarios para usos indus'

triales y domésticos. A este vottaje es enviada Luego la

corriente a través del- país mediante l-ínea de transmisión

de aLto voJ-ta j e . Los transformadores reductores hacen

descender la electricidad de las lineas de alto voltaje a

niveles que todavia pueden reduclrse ulteriormente p@r me

dio de transformadores para usos particulares' caseros e

industriales. Este paso final permite aprovechar 1a elec'

tricidad en eI uso cotidiano.

La salida de un transformador es siempre de corriente alter

nar debido a que se establece un campo magnético cuando se

proporciona corriente alterna al devanado primario. Sin

embargo, el campo magnético se colapsa cada ciclo, Io cual

to2

significa que existe 60 colapsos en un segundo (60ttz). En

estas condiciones, cuando un conductor pasa a través de

un campo magnético, se induce un voltaje, Por ello eI cam

po magnético que se colapsa induce un voltaje en el secun

dario o bobina de saLida de potencia del transformador.

Et funcionamiento basico en nuestro sistema deI transfor

mador de 22O VoltLos de enfirada y 24 voltios de saLida

gue son utllizados en La instaLaci6n del termostato ya que

Ia mayoria de estos l-nstrumentos son de bajo voltaje-

103

DISPOSITIVO DE MEDICION

10.1 MANOMETROS

Los dispositovos que reaccionan por 1a presión están incorporados en lossistemas de refrigeración y acondicionamien

to de aire, para hacer funcionar y regular válvu1_as, con

troladores, dispositivos de funcionamiento, etc.

10.1.1 Funcionaniento

E1 tubo Bourdon. otro dispositivo reactivo a l-a presión,que se usa en un medidor de presión. En esta unidad, La

presión actúa dentro de un tubo hueco apl-astado y doblado

llamado tubo de resorte Bourdon. La presión dentro de1 tubo

tiende a enderezarl-o noviendo e1 mecanismo que hace girar I-a

aguja indicadora. El rnedidor de presión o manónetro nj_de

1as presiones en libras por pulgada cuadrada (ver figura 27).

En el simulador se ahn usado 4 manómetros en todo el recorrido de l-a tubería a la salida del compresor, a 1a salida delcondensador, a la entrada del- evaporador y a l_a entrada del_

10

104

compresor. De

de presión que

esta nanera

producen en

podenos apreciar

el recorrido de

los canbios

la tuberla.

FIGURA 27. Manónetro

LO.2 TERMOMETRO

Son dispositivos de control, los cuales deben ir locaLLza

dos en los sitios estratégicos que se necesite saber la tem

peratura del gas en su recorrido, para nuestro caso fueron

localizados a la salida..deL conpresor ' a la sal-ida del con

densador, a Ia entrada del evaporador, y a la entrada al

comPresor.

Con esta localizací6n podemos observar los diferentes cambios

de temperat,ura que el gas va sufriendo a medida que hace su

105

recorrido por 1a tubería.

Los datos pueden ser tonados como grados centrígrados,

grados Farenheith. (nuestro caso)

Son circulares de 6 6 ztt con un bulbo localizado en la par

te trasera de la carátula el cual va dentro de la tubería

y de esta rnanera censar la tenperatura del gas.

FIGURA 28, Termómetro

10.3 VOLTIMETRO

El voltímetro se usa para medir 1a diferencia de potencial

ff"ib;"""¿N!--óo Tsk W

",| ",':-q.'

106

o voltaje entre dos puntos de un circuito. El voltímetrotiene un galvanómetro conectado en serie con una unidad de

alta resistencia. El propósito de la resistencia es limitar el paso de la corriente a través del mecanismo del me

didor.

La mayor parte de 1os voLtíemtros dan una fl-exión de escal_a

conpleta cuando pasa de 0.0L de amperio a través del mecanís

no. como l-a resistencia del nedidor es fija, el flujo de lacorriente y 1a cantidad de fI_exión del indicador dependen

es del voltaje aplicado a Los terninales del nedidor. Asl,

l-a aguja indica el voltaje de uno a otro lado de la unidad

que se mide.

Siempre se debe conectar e1 voltlmetro en paralelo con los

aparatos que se van a probar; esto €Sr de uno a otro Lado de

La unidad o de uno a otro lado de los puntos entre l-os cuales

se va a nedir la diferencia en potencial.. Para obtener el

moviniento direccional correcto de 1a aguja' conectese e1

terminal positivo de1 voltlmetro a1 ladopositivo de1 circuito

o ite la undiad. Tengase cuidado de no conectar el voltlmetro

a una fuente de voltaje que sobre pase La escala deL nedidor.

Si se conecta accidentalnente e1 voltí¡¡etro en serie o en cir

cuitor no se producirán ningún daño al ¡¡edidor, la que la co

rriente estaÍa limitada por la resistencia de alta tensión

107

de1 nedidor. Sinembargo, como elflujo de 1a corriente

está limitado por e1 medidorr Do funcionarán las otras

unidades de1 circuito.

10.4 AMPERIMETRO

El anperínetro se usa para medir el flujo de corriente en

un circuito. Siempre conecte 1os amperínetros en serie con

1a carga. Para obtener novimiento direccional- correcto de

l-a aguja, conecte e1 terminal positivo de1 améríuretro al

lado positivo deL circuito o unidad.

Con esta conexión, la corriente es forzada a pasar a tra

vés del amperlmetro' el cual indica el valor de la corrien

te. Nunca conecte un anperímetro directanente de uno a otro

lado de los conductores principales de un circuito de ener

gía. Ta1 conexión ttquemarárr inmediatanente e1 medidor.

L08

1'1 . CONSTRUCCION DE UN SIMUI,ADOR DE FALLAS

Después de un concienzudo estudio sobre los elementos uti

Iizados en el equipo sq concluy6 rque era más econ6mico-

operativo hacerlo sobre un tabl-ero de madera puesto que

en lámina era muy costoso, pesado y además con un alto gra

do de vibración, dicho tablero se encuentra sobúe una--mesa

det mismo material-, la altura y J-argo fueron. escogidos te

niendo en cuenta eI aspecto didáctfco y funcionabilidad

gue tanto el tablero como la mesa se encuentra debidamente

reforzadas para evitar eI pandeo y Ia vibraci6n que se pro

duzca cuando se está llevando a cabo el laboratorio.

Los primeros elementos que se instalaron en el equipo fue

ron e1 condensador, evaPorador y compresor.

EI evaporador se instala en e1 lado izquierdo parte supe

rior buscando de esta manera una mejor distribución del

aire frío, fue asegurado con 4 torniLlos sobre el tablero.

El condensador se localiza en el- lado izquiertdo parte infe

rior asegurado con sus respectivas tornillos. EI compre

ir¡ tt t*o Ú! 0(Gldtt!

Deptt Siblidro

109

sor fué instalado en la

sus respectivos cauchos

tornillos.

EI ducto deL evaporador, viene desde

no hasta este por medio de un cuello

parte central de Ia mesa sobre

antivibradores asegurado con sus

rejilla de retor

cisne.

Entre el evaporador y el condensador se instal"6 Ia reji

l}a de retorno de aleta fija fabricada en aluminio anál-i

zad,o de 10 rx8 r

En el- evaporador y condensador se colocaron sus respecti

vos ventiLadores y Los ductos fueron fabricados en lcopor

recubierto con foil de aluminio para evl-tar Ia trasparen

cia de calor, €1 ducto delcondensador debe tener su des

carga a la parte externa del J-ugar que se va a acondicio

nar.

1a

de

Después de estar instalados estos elementos se procedid a

sóIdar la tubería ernpleando un equipo de soldadura axiace

tilénica y con soldadura de platar sé util-iz6 tubería de

3/8 para Ia lÍnea de Iíquido y de 1/2 para Ia Iínea de re

torno(ver capítulo 5).

EI primer tramo de tubería a soldar fu6 el comprendido

110

entre el coEpresor y la mirilla, a continuacL6n. se Lnsta

16 un vlsor (tubo de vidrio) de los 4 que se Lnstalaron

es de anotar que el dLseño de estos se 11ev6 a cabo basári

dose en investLgaciones hechas a personal experLuentado

en el ra¡o, pu€sto que eEtos constan de un tubo dE vLdrio

que.rsoporta presLones hasta 40O Psl aproxlmadanente el

cual tl.ene una longLtud de 20 cns, dos acoPles de bronce

con sus respectivas tuercas en cada lado, los cualei van

asegurados al tablerq con 4 tornlllos, tl,enen dos sellos,

uno que se coloca al fondo Para que además de sellar evL

te que el tubo de vidrio toque Detal al ser aJustado y

éste se quiebre, €1 segundo sello se coloca sobre el tubo

de vLdrio de tal modo que aI aJustar la tuerca este se ex

panda y produzca un sellado hermétlco, aI aJustar éste al

vidrio. (Ver flgura 29).

ruEO.OF VlORlO

FfGURA 29. Acople

111

En el primer visor por ser el que se encuentra en un tramo

,,rniás crítico debido a las altas temperaturas y presiones

que debe soportarse e instalarse unos tensores para evitar

que eI tubo pueda resbal-ar ocasiónandó ,de esta manera una

pérdida de gdsr también se instal6 en este primer tramo

un man6metro de 0-300 Psi y un term6metro o-400oF que van

a sensar Ias presiones y temperaturas respectivamente.

Después de instal-ados estos elementos se procedi6 a colo

car el tramo de tubería de entrada aL condensador.

EI siguiente tramo a instalar es eL que sale de1 condensa

dor al recibidor de Iíquido eL cual tiene Ia finalidad de

producir faLlas por alta y baja presi6n o recolector gas

en caso de alguna reparación que se te haga aI equipo,

aquí la tubería tiene dos desviaciones una que Ilega a es

te recibidor y la otra que Io anul-a según la necesidad con

la. ayuda de tres váIvulas de paso (ver fi5.gura 26) .

A continuación se instaló el tramo que t-lega al segundo yi

sor que su construcción es idéntica aI anterior y que tiene

Ia finalidad de mostrarnos el cambio de fase que tuvo eI

gas ya que este mostrará paso de tíquido.

Posteriormente se instalaron eI segundo térm6metro y el se

gundo man6metro que nos va a sensar 1a temperatura y la pre

LL2

si6n de condensación a

después de instalados

tro-secador el cual se

impurezas y de humedad

que ha sido sometido el freón 22,

estos dos elementos se coloc6 el fil

encargará de LimpJ-ar el equipo de

que éste recoja.

Siguiendo nuestra secuencia de instalaci6n procedemos a

colocar un tramo de tubería que tendrá dos desviacLones

controladas por 3 vályulas de pasor €D una de estas desvia

ciones se colocará la váLvu}a de expansión y en la otra se

colocará el tubo capilar, 1óS cuales funcionarán en forma

independiente con Ia ayuda de Las vál-vulas antes menciona

das pudiendo apreciar su respectiva eficiencia, aquí termi

na eI lado de alto, aquí eI líquido debido aL estrangula

miento que se Ie producirá con la Válvula de expansi6n o

el capilar se convertirá en gas con partícul-as de }íquido,

se aunenta la velocidad y se cae Ia presión, aquí Ia tube

ría cambia de diánetro(ver figura 30)

Ahora comenzariios a instalar el lado de baja con una tube

ría que tendrá un diámetro de 1/2 (ver capítulo 5) en el

cual está e.l- tercer visor que nos mostrará eL cambio que

se sucede en eL capitaÉ o en l-a válvula"de expansi6n yse

llega aL evaporador trayecto en eI cual hayamos al üaróer

üebm6mdtro' y manómetro.

113

F'¿ T

- U¿ EVAPORADaR

-.EC/¿E APA¿PA

U PASO CAPI¿AR

I rrouo

DE¿ COnY¿{rU&0OOR

FTGURA 30. BAY-PASS

At salir del evaporador se ha l.nstarado el cuarto ylsor elcual tiene la fLnaltdad de uostrar que del evaporador ya no

saldrán partfculas de lfquido sl,no gas saturado, ahora nos

encontraaos con la tubería de lgualacl6n de la válvura de

cxpansl6n y el bulbo de dl.cha válvula que harán que esta

abra o cierre segfin el caso € iguale la tenperatura.

ú eeio v.ExPAttstdtv

114

A continuación

eI cual lleva

rá ta presión

igual gue una

reparaci6n al

instalaremos el último tramo de tuberfa

un manómetro y un term6metro que nos mostra

y la temperatura de'J-Iegada del comPresor al

válvula de paso que. nos ayudará en casos de

cmPreso r .

La tubería fué soportada con abrasaderas metál-icas con sus

respectivos cauchos y de esta manera evitar l-a vibración

que se produce en La tuberfa.

Igualmente Ia tubería que va desde Ia válvula de expansión

f desde éI tubo capilar hasta eL evaporador se aisl6 con

una aleación de caucho y alquittár, forrado con foil de alu

minio para evitar que la tubería sude.

El simulador tanbién consta de dos breakers de 15 amperios

en su parte superior, debajo de estos lleva dos fusibles

también de 1 5 amperios, a la izquierda de los breakers es

tá tocalizado el voltímetro y el amperlmetro que me indi

can gue al equipo l-e está llegando voltaje y que amperaje

está consumiendo el motor ventiLador deL condensador, €1

motor ventilador del evaporador y eI comPresor' debajo de

estos elementos están ubicados en línea horizontal tres

contactores distribuidos de La siguiehte manera, €1 contac

tor de la izquierda (cr) gobierna todo el- sistema, éI cen

115

tral (c^) el compresor y eL contactor de Ia derecha (c')¿

el motor ventilador deI condensador, a coürtinuación en

contramos e1 transformddor de 22O a 24 voltios, que hace

que funcione el thermostato instalado a su lado, Por enci

ma del transformador está lócalizado el- relay que es eI

que gobierna el- motor ventiLador deL evaporador, y en Ia

parte inferior Ia regleta.

Como su nombre 1o indica (simuLador didáctj-co) de faLlas

de un equipo de alre acondicionado) este I-leva instalado

20 swiches los cuales al ser puestos en posici6n start

producen una fal-ta en eL equipo eI- cual- será detectado por

4 bombillos pilotos que están encima de éstos.

116

CONCLUSIONES

l. El equipo es más eficiente cuando se pone a funcionar

con válvula de expansión que con tubo capÍlar, aunque este

esmás usado por su bajo costo.

2. El estudiante debe saber manejar 1a pinza voltianperinétrica para facilitar la labor de detectar las diferentesfallas que se presentan en el equipo.

3. cuando se presenta la falla que apaga er notor ventflador del condensador se debe observar con nucho cuidado elnanónetro de la salida de1 compresor puesto que las presiones se suben excesivamente y podría dañarse.

4. cuando se vaya a ca¡¡biar de funciona¡niento del equipo

de válvuLa de expansión a tubo capilar o viceversa, se debe

ir cerrando las válvulas de un sistema lentanente e igualmente abriendo la del otro sistema.

5. At encender el equipo se debe observar prinero que losbreakers estén en posición on y que el voltínetro narque

L2

LL7

entrada de corriente, posteriormente con e1 swiche # 3 este

en posición apagador s€ debe girar hacia 1a izquierda e1

swiche general (deben encender los pilotos que dicen sistema

generaL, condensador y evaporador), después de unos diez se

gundos debe subirse el swiche # 3 y de esta forna arrancará

eI conpresor y conienza a funcionar e1 ciclo de refrigeración

(se debe encender e1 piloto de1 conpresor). conpruébese pre

via¡nente que las vál-vulas de1 paso de1 gústema esten abiertas'

6. Cuando el gas comprinido pasa a través del prinero y el

último visor podemos ttobservarl que este no se vé, mientras

queenlosotrosdosvisoresseobservaunflujoparejo.

7. El recibidor de líquido adenás de servir para ocasionar

una fal-la por baja presión puede servir para recoger e1 gas

en caso de que se desee hacer alguna reparación en el equi

Po.

118

BIBLIOGRAFIA

BOTERO, Car¡i1o. P'ef rigeración y Aire Acondicionado '

EditorialDoSSATS.A.}fadridEspaña.198]..

USAFScHoolFoRLATINAi'IERIcAN.AprendizdeEspecialistaen Refrigeración. Editorial' Departamento Fuerza

Aerea. Texas, 195E

pIli0, sALGADO, Antonio. l'íanual del Técnico Frigorista'

Eclitorial. Acridia ' Saragoza ' 1969

J.AlarconCreus.TratadoPrácticodeRefrigeración.Bditorial. iÍarconbo 9a. ed. Barcel0na-lÍéxico, 1981

DoSSAT,RoyJ.PrincipiostleREfrigeración.Edit'orialContinental, l'léxico L973

ESTOCKER rJ. Refrigeración y Aconrlicionamiento de Aire

)1éxico , :lcGrav F: i 1!' , I977

. CAF.RrER. lf anual de Aire Acondicionado y ventilación. Esta

dos lJnidos, L975'

Uninritd Auhnomo de ftcid.trh

Dcpto Bibliolaoi

I

{

119

AI{EIO I

cP¡n¡l¡¡ prl¡.

Drlc.doa (horÍrl.eóo o |r n.l20 ,2t cm(3eo, (.eo)

oAolomar.do

l0 cm. (fl61

oAdoquln

20 cm (5@l

Coeffcientealbañtlerla.

de TransnisiónKcal/h.m2eC

global K para Euros de

iclrESTtttEfrto tf,TEn|oi

coilsnn ctoÍroEl

t¡¿ilbda DLr|.ntotO cm (2t6l

oAdoquln

lO cm (2lolo

P.n.l.r p.rfa.bic¡do¡

góo o rrcn¡flOylScm

l¡dralblO cn (200,

ffi

tscu'c¡srr¡¡: G¡nrncir¡' tcel/h ' (An¡. ¡¡'¡ 'coot¡ci.nt. K r (Ditcrencie .quiv.r.nt. da t mp.rrtur., trbh lg),ptrid.¡. lcrl/l¡ - (Ar.r. m.) , Coehcicnt¡ f r (Tcmpenrrun ,"i.r¡o, _-f.ip.r.turr .rtor¡orr.

Yo lOnilo ¡frrr|.ab da

t¡o20 r¡t(tl,

119

ANEIO 2 Corrección por radiaclón solar

l' Irlur<¡j Ti¡ro de superficre este

I\luro l\tu¡o Techosur oeste plano

Superlicies dc colc¡ oscuro t&le:' comc: Te-eh¡¡ dc pizarra,¡echo dc asf¿l-to, pirrturas ne-g¡as . 4.4

Superli<'ies dt co-lor medio rele¡co¡no. M¡derasin pinter, rabigUCr te br queroju. cemenroos(rur(, Ptn¡u-ra roja, liris overdc 3.3

Superficics de co-lores claros, ta-les conlo: Pie-dra blanca, cc.mento claro,pintura .blanca 2.2

2A 4.4 tl.l

8.22-2

2.2l.t 5.O

3.3

Del ASRE Data Booh, Design Volume, Edi-ción 1957-1958, con permiso de la AmericanSociety of Heating, Refrigerating, and AirCondidoning Engineers.

L20

ANEIO 3 coeficfente de transnisión grobal K techo yperlretro. Kcal/h. r2oQ

ilo .condkion do

WF,-,.ES?ESOn

(qnlt 9aro(fgrrntt

@ilsrnucctoilsln forro ¡t¡pr¡rd¡do o coo bñ!.

D¡|ü¡üo lCnlr¡ddt

il¡l¡to12 rür

(tq

f¡|trrhdc¡r

' lao¡dú

Enmñ¡.bmúl¡ao¡lml¿rF

Y¡o lO nm ctr|fütadomadra

mh¡cldo

rurl tt]a||¡adamudoc con a¡lucfdcáa.mltb

la...h

12 n¡r

t¡l

La.a.at20 ¡rrn

t¡r

Enlucul¡ fa.r20iln

fttl

Enft¡dd([güo

20mn

||¡l

Cnft¡cHo Enl¡¡ddo& rt.x le.|otl r¡¡¡ 12 ¡nn

ftolnrt

t||lAlllm

?alrdIt||at2 nm

r2¡l

nnrrurlOE

{onl.|Gór¡¡t aÜ¡to

llol .dó

0¡¡¡dt.ll¡.lxtrr¡

lalr¡c¡.toda a¡ana

t ftrfrtmrt ttnt t¡rlÜ t¡s

¿,a,tot¡.tar.l.¡,¡

1tr.l0a.n,.ctt.r

l'r! l.¡r,,ra t.aaLaa t,ttr.ta t,¡,f.tf Ln

'.L r.rrtr|5 a,ral.¡t l.aal,ra t.'.l.aa t.tl

¿r¡ ¿¡1¡ r.ür.ta t.rat.at L..Ltr r.!a

l.r, r.r¡t,t f,aat.tt a.aat.tt c.atl,tt a,t¡EnluddoIt.r!

t Itilr fl¡ll| tül1xLtlr,tt

t.tot.(t, It

r,tf t.z,l,r2 l,o\A2u t 1,¡¡ -

l,aa t.tlt.tt t.¡t\n t.0'

|.il t.!af.l¡ r.2,t.ct t.ot

t.n a.t¡a.n qtta,tt !.€

?r4orl(rrrlrmloar md.n). t¡¡?rl¡rdlcb

a caia¡b

EnlucldoaL ¡.|na

||'Dtc flr¡tu tra, (trot¡t taarl

1tt|l¡.00l,ltt.ra

t,tct,ral...l,alr.ll

f.¡aa 1,2,f,.¿ taat,l' t ttt,i t.ttt,a2 t.0t

l.at t.aat,tt t.ttl.aa t.t¿f.lt \nr,t¿ t.¡t

t.al t,t,l,ta t,att,4 l,rar,at t aal,¡¡ t.ta

r.ct t t¡t.ar a.ta¡.0t a.ta1tt a,nqtt a.r¡Enlucldo[¡.fo

¡ ltrlI lr.r,r¡ Irot,rat.trt. t¡

¡,tlt,atLAt

t.2a. t 0tt.0, 0.t¡o.tt 0.tl

r.t, \at,tt . t,0¡qtt 0.t¡

l.ll t.ta¡.f¡ \nc,'l t,ot

o,rt c,r,a.o c.oo.n. G¡r

. llrúb¡t rr¡ to¡rrcorl.¡Il.-

r.ac l¡ ¡|n||lr. rl||r

Cnh¡aldoab rt||.

t ltcDlc t¡cs|| t¡oa¡c (,0ftt l.ro

t.Lr.tll,a2t.ttr,l¡

r,ttt.lt1,2,r.2at,tt

l.t¡ l,ott,t¡ otlt,or. qrtr,0¡ a.tto.ra o,tr

l.Í t.!tl.'aa l,l¡l,t, a,a,r,tt t.t¡In t,¡t

l.ta t,.al.aa l,tl.a¡ t.t¡t.t, t,2,r,2, t.22

o.lt a.aac,rt qa¡c.r¡ a.arc.a¡ O,ar0.r qar

*Enluc¡dollgf,o

¡oa¡a lt¡DIt t¡r4

t.t¡t.0t0,tt

t.tl0,t¡0,¡t

o,rr o.tlo,tt a,no,rt o,aa

In r,rtt,0t 0 ta0,x o.tt

r,a, t,t2l.c, t,oto,tl o,tr

0.tt 0.a00,.¡ 0,tc,a¡ Lu

?rnu¡l||¡darr

arrr ülnl¡¡llllü arcr¡hrlr

r[lra tl¡¡l

Enlscldoda arana

t (ilttlc til4l¡ lll2,t (arottt llorl

t,a,t,22l, Itl, t¡t,o,

t, Itt,o,t,0,t,0¡0,tl

o,tt 0,üo.tt 0,a¡0.tt 0,|ro,f¡ o,rao.tt o,tr

t,zt t. t¡t,tt t.ott,tt t,0¡l.o, t,021,02 0.rr

1,22 t,ttt,l, t, t¡f,n t.o,1,0, t.0¡f.0t l,o2

o.ú c..ro,ra !,ato,rt 0,tto,rt o,r,0,aa c.tEnlucido

lle.rot orlra ltatlrt l¡¡.t

t,0t0.rtqrt

o,ta0tt0.r¡

qf¡ o.rro,rt 0.xo,ar qar

1.0, o,n0,a¡ 0.tr¡ra o.rt

l,ot r,ot0,|| 0.a¡o,tf o,ra

o.at a,toc.€ a,!a0.!' 0,o

L22

AI{EXO 6 Coeffciente de conductividad térnica K.del eternit.

- .:Plec¡ Longllurt Ancho SuFrflcl¡ Tr¡¡l¡po p¡soNo. Total Ut¡l Tolal Ut¡t Totat Ulat Long- Lateral

mrnmmm2m2mmxg.45

68

t0

l.An 1.080 r.q)O 0.910 7.ZO 0.98? O.r¿tO O O9O tz.O

1.520 1.380 r.(DO 0.910 t.S2O t.ÉS O.t¡¡O O-O9O r3.O

1.&¡0 r.690 1.q)o o.9r0 t-&to r.ft7 0.r40 0.090 18.0

2.110 2.9 l.(n0 0.9t0 Z.uQ 2.093 O.r¡¡O O.O9O 2. O

3.f80 2-9tO r.q)o o.9r0 3.c50 2.64E 0-140 0.090 30.0

'Rrsirlüc¡¡ ¡ l¡ llc¡lón: 160 Xgf lcmzPcso promdb por unlrl¡fl óc rupcrliclc: tO.O KOf m?Cocfic¡cnt. rlc Cond¡rctlblli¡t¡rl Tó¡mlc¡ K: t.?6 Xcatrm2¡.C.

123

ANEXO 5 Velocidad del aire

golocacrÓr oE tA aSJtLt¡

Lc¡h¡ con¡¡ci¡h¡:. ?c ¡mim¡ d¡ ¡on¡¡ aupd.|' Danro d. ton¡ ocugada, ao G¡rcr

at¡anto¡O¡nro d¡ ror¡r c¡rprda, c.|ca da.to' ?rr¡irn¡¡ da F¡art. o da grrrd

¡ rl. f r,¡t{ nl¡2-3 ¡n/r

2.3.6 ¡nl¡' i nl¡''

a nfr t nfr-2m¡.

Ab¡nur¡¡ o ¡n¡¡¡c¡¡ ¡o b Drnr' da l¡| DUat ¡L.¡lü ¡ñdrñr¡¡Ltl¡c¡hr rid¡nci¡lcr

L24

ANEXO 6 Canbio pronedf.o de airer por 24 horas parael cuarto debldo a la abertura de puertasy filtraciones.

C¡nH<¡s Cambioc CambiosVolunrcrt, eirc Por

l¡ 2¿l bVolumen,

l3eirc por

24hVolumen,

halre por

24h

C¡mbio¡ doVolumen, etre por

Ir zAb

7 0ü) 38.OE 400 34.5

I I 200 29.514 000 26.0t6 800 2:¡.o22400 20.0

840 000r 120 q)oI 400 0002 r00 0002 800 000

2.72.32.0r.61.4

(No ¡c epüce a cua¡tos que usen ductos o rejiüar dc venülectón)

28 000 r7.542 000 l4.o56 000 r2.o84 000 9.5

lr2 000 8.2140 000 7.2

168 000 6.52:¿4 UJO 5.5280 000 4.9420 000 3.9560 000 3.5700 000 3.o

D€ ASAf, Dg,ta Oooh, Dc¡iÍn V¡¡lumc, Edición 1919,liof¡¡t(ru3¡nl. ¡¡¡d Alt CondltionioS En¡inccrr

I

cuu pcrroiyr dc l¡ Amc¡icrn Socicly of Hcrt¡nú. !

L25

ANEXO 7 Calorías pore1 cuarto.

n3 de aire, renovidas al enfrlar

l'ernperarura dcl

32.2.c

eire de.e¡¡¡rad¡ .C.

35.C 3?.9.clcnr¡rcratu-r¡ dt l cuar-¡o

.c

29.4.C

6050

Humedad relativa del aire, 7o

70 s0 60 ?o 50 605()60

18.3.¡s.6't2.8.¡o.o'

7.22.4.44.1.67.l.ll.

5.347.5(;9.96

rr.7413.3515.o4r6.5517.80

r3.7015..¡rl17.88t9.752r.s323.3124.8326.16

r4.ost5.9s18.3320.292r.9823.7625.36%i.25

17.3519.1 32r.7r23.5825.3G27.2328.8329.81

7.56 9.969.16 lt.2l

I1.92 13.9713.76 15.8,1r5.39 | 7.5317.08 19.2218.60 20.8219.93 22.t6

a.27 10.41¡0.05 t2.1912,54 t4,77l.¡,41 16.6410.02 18.33r7.80 20.t I19.31 2t.6220.1I 22.5t

t2.8t il.03t4.59 12.81r7.r7 t5.30¡9. r 3 17.r720.82 18.8622.60 20.5524.20 22.1625.09 23.49

Rcproducida de Ref-rige.rutiou Eugineering Dutu llta¡k ¡wr cortesía de la American so-cierl of llefrigerating Engineers.

L26

ANEXO 8 Coeficiente de transnisión global T porventanas, clgraboyas, puertas.

YroEto

Vrtlc.l Horltoild

lü*llb oota. lllel¡ 8¡rl¡lo \ Dot¡

I r¡¡¡or dr lr t&rún¡ d. dta (ñtn) a ll ,. Fa a [.I t. tÉ Yaalro lEUlüro Yaroo In¡st0

Ch.¡¡¡ ¡img¡aCh.r¡ doü¡.

l¡ta

lr 1t 1a u l.l L' 4'1l

1r1l

la la

'UERfA

1.1t1a1t

¿tL'lr0fl

l¡r¡a d¡ b p¡¡rrrr(cnl

V.lo. d. fgt t|r aloüla chr.¡r o ar.n|du.

lrll.t,tt,t

ttItlr{a

lt 'rItlrl

L.t.¡l'l1l

?ARCOÍ,S ;ORMAOAS ton trOOUl,S O EATOOSAS O€ VTORIO

l¡g.clllceloñ.a'

taO ¡ ta6 ¡ tt ñln.¡9.¡or, 0¡n oú0o.. noñ¡arLr túO ¡ lS t tú (70!l9t r t¡7 r el rnr .¡p.rc,. O||f|.ndoil. noñln l.. 20O ¡ ¡oo ¡ 100 l70l297 ¡ 2¡, ¡ 0t mn .¡p.¡d. O¡ñrrndcn r mnúñ.lr¡ 3@ ¡ 3OO ¡ t00 (Slt07 ¡ t07 ¡ 8t ¡rur ..p.Fr con 9.nt¡ll¡ fib. rl¡ vlüb (?01

2J, ' 2gl ¡ ¡t iltr .r9.ror oott grnnlh fitrl dr vldric lt0l

Ccurclón:Ornlnci¡¡oCrdld¡rlr¡l/lr-(Anr,n,¡rlr(fañgardwa.¡tarfq-lrrn¡rlttrfiht.'¡ofl,' Lo¡ núu¡rro¡ .ntf. F.fanb¡¡ 3o,ra.goñd.n .l p.¡o (fel Dor unkj¡d ¿r'¡u¡¡dlch (m,1.

Y¡b dr I

1r¿t1t1t¿l

L27

ANEXO 9 Ganancia deblda a los ocupantes

GRAOODE ACNUOAO IIP1O OE APUCACIOB

M.r¡boli¡.m

hor|tbr.adu¡to

Gc.l/h)

TEHPERATURA SCCA OEL LOC¡r (€)

¡Íronr.d¡o'(rcd/hl

, u I v ¡l

fc.Ulr fc.l/h fc.l/h fc.l/h fc.lrfr

ta ¡ aa u o taatro, fnman, tt It I I at ¡tü@a q.qlgñÍd.ó

Eacsal¡ ¡¡cundr¡¡ ||t ta at It aa tt ta aa a a a t¡

Emph.dod.olic¡n Oñcin , ñot.l, .p.rü.nürto. aacr¡ala |Ug.'iroi It

|D at a I at v t al t ,l a,O¡ 9tr, m¡rch¡hntr Al¡¡¡c¡nc+ dmd¡ rt

S.nodo, d. ri. f¡rm¡cl¡ Itt¡ at al I ,l lt ,l Í a, ¡t t!9a p.a, rurcha 8¡nco It

Srnudo Ra¡taurlnta ' t¡ It a rl tl aa a¡'l

,l a at t.I r¡oalo rgaro an albrnco d. t¡lln F¡bic¡. t.br¡o llg.ro tt ¡t a tat tt t¡ a, rt ,a ]|t rt l,8dh o d¡nrr E¡l¡ d¡ b¡il¡ m

'E¡t tu t |l¡ o tat at rfl nl l|¡

M¡rci¡. 6 tm/h Flbrlc.. ú¡b.io b..-Lnla oanoro 2tt ttt a L ta lra a¡ ta la tl. ila t¡

Tnbaio prnorc P¡¡l¡ d. bowl¡ng 'Fl)tle¡ D,. tat ltt tt¡ ||t ,a t¿ tat ltN ¡tt rt tlt

L28

ANEXO 10 Velocidades reconendadasevaporador.

en la sallda del

Olicln¡¡ p¡ílcul.r.¡. ¡r.t d.a .cot¡lc¡¡l¡¡t¡Oli¡:ln¡| p¡¡¡kul¡n¡, |ro tatad|¡S¡lo dr cln¡Oflcin¡r p{¡bl¡c|.A¡m.c.n ¡ comerc¡¡l¡+ C.nt¡rf t¡garlorall¡ltr.c.n r corna¡cirl.r, Cüt Flrdpal

Unirsiód Áutsnomo dr

Dcpto. Biblíotao

L29

ANEXO 1 I Relación de calora1'absorbido en e1

elininado en e1 condensadorevaporador.

130

ANEXO 12 Factor de corrección para tubería de aspiracióny descarga.

Lrs pótd¡drs dr ca.9a rstán c¡pr€sadss en cárd! de t6mpd¿tura ¿ hn dc ¡ener cn cuenta cl uso c¡tcn(t oo uc c5te metoüo L¿ úü,cld (le prssrón corr?spon-dirnlr, cxpresldr an kg,cm', sc pucdc lccr rn las tabbs de vapor srtundo del relrigrranre cons¡der¡do.Enlr¡r ¡n |ra cury!8 con la potencir frigorifica corregidl iguat !t producto de h potoncia lrigorllica real por el coc'ñcrcnte clcgrdo an l¡ tabl¡ d¿ rbr¡o, rnlunción dc bs cond¡c¡onrs da funcioñ8m¡onro consrdorsd.r (A - Aspiracirtn - R - Dcsc¡rg¡)

TrmpGraturroa

condons¡ciónoc

Tcmm¡¡tur¡ dG ¡lluf¡c¡ón Gn h rspiración oC

.r5 .rc .25-- l-a,FlA!RlArF' ^le

25

30

35

a0

as

¡.58a,f 9

5,0¡5.31

5,ó9

t,a5t,33r.23t,t35r.055

3.01

3. ló3,3?

3,a6

3.6a

1.38

¡.28r,r85t,o95|.0r5

2.6 I' rerl 2.0¡ ir,3¡s2.ó0 lr.2ó | 2.r5 ¡r.?r2.73 | r. r65 | 2.25 | r. r5?.8ó I¡.0r51 235 tt.0ó3,01 lJ?e5i 2.¡ó l0?8

I Perr pórdidar dc caryr difcrcnlcs dr t oc (conduclo¡ dc r3p¡rlción y dc dcscargr) o da 0,5 oc (conductos dc l¡qu¡do), lntr.r .n lo3 grál¡cos corrc¡.pond¡rnlrs con b longirud cquiv¡bnta concaidr, igual rl producto dr tr longirud rqu¡v.lonto rcal por dl coofic¡.ntG Glagido rn t! trbt! dr !b¡¡o.

conducto d. lhuido o,25 | o.ez 1,26Pórdid¡.dc crrg¡ .C

I C*d"",. d. d.*.rC.o¿5 o,60 0,75 r¡Conducto dc ¡¡pir¡ción LO

0,5

zúo,¡r I o,3

3,0

Cooficbntc | ..0 ¿o r3 r.0 | o.8 I o.,

I L13 dimrn¡¡oner contignrdar cn lor grlfrcos ¡c r¡ficrcn r¡ d¡lmGtro r¡tcrior dal fubo.

o,l2 t,ó0t,o

Nota¡

131

ANEXO 13 Conducto de asplración(pérdida permitlda hasta

tubo delsc)

cobre

,

IÉ

¡loC!

.: 30teaDtÉzoco

s s 3 39Por?nc¡r lrigoriftca (l0OO lg/h)

oooooo-o

L32

ANEX0 L4 Pérdidas de carga de los codós expresadosen longitud equivalente de tubo (n)

DIAMgfRO¡XTERIOR

9000ti.dio

p.qu.ño¡o. '

r-f1TT)-l

id¡o. ¡rrodrFl ,

¡.-.:--¡ttrb

ll.cütcllfirt.

-4.'t

--ttE

i.dloprr¡lño'

¡lC. '

A\

U.cto .

l{inür.at ..

"^.,/D

i.d¡oDact¡arlolüF'.

/'-\FffiAaarú Coür.

17,22t,326.9

t/zVt7/g

0,120,480.ól

0t270,300.12

0,700,760,98

0.210,2ro.2t

0,330,¡00.¡9

0,70o,760,98

33,742,1

tv¡tvs| 5/r

0,79t,01.2

0,510,700.80

t,21,71.9

0.390,510.6¡

o,6a0,91t.0

1,21,7t.9

ó0,37388.9

2 r/a2 5/a3 r/a

1,5lrg2.3

1,01,2l.s

2,53,03.6

o.790,99t,2

t,¡l,ó2.0

2,53,03.ó

t0l,óI t¡,3l¿t.3

sryEI t/Ss t/a

?,73,04.0

l,g2,0?,5

1165,16.1

lr4t,ó2,O

2,22,63.3

4,65,16.1

ló9,32lg, I273

6 tla8 r/a

1,9'ó, I7.7

3,0¡,01,9

,,: 2,13ro4.0

,,: 7,610,¡l| 2.8

323,9355,ó

lrl10,¡tI t,ó

5,87,07,9

1r9s,1ó,1

r5.3I ó,8| 8,9

157,2508ó09,ó'

lz,E| 5,3t 8,3

E,E| 0,¡12,2

7,07,99, 1

7r,12a,728,8

133

ANExo 15 Pérdidas de carga en 1as válvulas expresadasen longitud équivalente de tubo ,(n)

orAMstFoEXTtAtOR to.Y aó..Y v^LVUI¡s or

COMPUERTA

aaaaa

ACENO coEnE

fsFtntcAS.. ANGUI¡RES..

17,221,326.9

t/2la7t¿

5,r3,1ó.ó

2,12,'3.3

t,¡2,r2.1

l,g2,12.7

0,18.0,21o.?73t,7

12,aa8.3

tvrtyrtv8

8,7I r,a12,6

116ó,17,3

3,ó1,6s.a

t,61,6s..

0,300,4ó0,5.

ó0,37388.9

2Vt2vs3vt

I ó,520,725,2

9,1| 0,7t3.t

7,38,7

t0,7

7,38,r

| 0.7

0.700,8s0,98

101,6I l¡,3t¡t ^t

3v8a tla5 r/a

30,53ó,8a2.6

15,217,72t,6

l715la.ó17.7

| 2,5l a,617,7

l'21,1t.t

| ó9,321 9,1273

6 r/at r!,

52, o67,185,1

26,C35, Iaa,2

2l ,a76.032.0

21 ,'2ó,032.0

2,r2,73.ó323,9

355,ó106,1

97,5| 09,9| 25,0

50,45ó,56a,o

'9rU17,a55,0

40,0.1,155,0

3,94,6s,l157.2

508ó09.ó

| ¡tu, II s8,5t8ó

73,184,097.5

ó1. I71,68r.0

ó1, I7t,a8t.0

5'76,67.5

134

¡¡c

r00

ANEXO 16 Conducto de lfquido tubo de cobre(pérdida permitida hasta 0.59C),

!.-9P3e33g6t83333-ñrta-o!

Porcnc¡¡ frigorilicr (IOOO fglh)

50

s9aGaEo?30

.atoo

:20oco¿

rO

+T

t-

E

+F\ o

\ \ \ \ \ \

\ \ I

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \

\\ \

f

135

ANEXO 17 Selección tubo capilar

Capacidad rlelcompresor

Btu/hNlimero de

tubos capileresTamaño de los tuboa eapllares

Corto [,argo{5005000550060006500

IIIII

ai'x.a225'x .U220'x.U240'x.04935'x.049

80'x.(xg64. x.O4g52. x.M9?5'x.05465" x.054

7000 |sooo Ieooo I10,000 |11,000 |----------.__--*t2,0m Il3,00fj i

14,000 i15.000 I

16.000 |

IIIII

IIII1

zfl. <.Mg36' x.0ó428'x.054 j

35',x.059 |28',x.059 |

32' x .064 |44'x .O7O I

36. x .070 |

30' x.070 I

52. x.O5465'x.05948, x.05964'x.06450'x.oaf68'x.07056'x.07070'x.ul'56'x.07648'x .0i75

17,00018,000r9,00020,000

-tItL

38'x .075 | 65" x .O8035" x .075 | 55, x.0802Á'x .075 i 48'x.09040' x .080 58' x.085

136

S$TILADOR DTDACTTCo DE FALLAS DE UN EQUTPO DE

AIRE ACONDICIONADO

Tol'fo rr

AMREUO OTERO LOPFZ

JAIME REYES GALVES

J Trabajo de grado presentado como re

-)= quisito parcial para optar al título,r ) de fngeniero Mecánico.()tJl(r( Director: IIIDOLFO SATIZABAL G.

tLrvt- I.M.

DIVISIO¡I DE INGENIERIA

PROGRA}IA DE INGBNIERIA MECANICA

Cali,1.987

i

Universidud u,, ¡.Gtrio do 0aidcnta

Ser'¡én Sibir¡¡tsrO

84 z r yI

trsH

'muüfffiüffiuumcoRpoRAcroN m;r\TRSTT-{P.rA AUToNoMA DE OCCrD+FIIE - -!!rrf

CORR)RACION UNIVERSITARIA AUTONOI.{A DE OCCIDF,I{TE

DIVISION DE INGENIERIAS

INGENIERIA MECANCIA '

MANUAL DE PRACTICAS

LABORATORIO DEL SIMT'IáDOR DIDACTICO DE FAI¿IIS

DE UN EQUTPo DE ArRE ACoNDTCT0NADo

ITBORAIORIO No. I

EIPERIllElflO lfo. I

OBIEIIVO: Que el estudiante pueda detectar las diferent,es falLasque se pueden producir en un equipo de aire acondicionado

y el control de las mismas.

IIERM!{IBNTAS:

Pínza voltiamperimétrica

PR(f,EDI}TIE{IU:

Estando el equipo en funcionamiento baje cada uno de los interruPto

res rle fallas (uno ¡ror uno) para cada falla.

Cada que se produzca una falla en el equÍpo que involucre el compresor

debe esperarsc a que igualen las presÍones enEre el larlo de alta y baja¡

1.- Falla 1-2 a) Qué sucerlió?

b) Cómo se localiza la falla?

2.- Falla 3-4 a.) Qué sucedió ?

b. ) Cómo ee localiza la falla?

3.- Fal1_a 5-6 a.) Qué está sucediendo en el manómetro Ib. ) Porqué se dÍspara el equipo?

4.- Falla 7-8 a.) Porqué se apaga el compresor?

b. ) Localice la falla.

5.- Falla 9 a.) Qué sucede en el nanómetro # I y eneI ternómetro # 1.

b. ) Porque se dispara el comPresor?

c. ) Localice l-a falla.

6.- Falla 10 a.) Qué sucedió ?

b. ) Localice la falla

7 .- Falla 11 a. ) Observe las presiones y temperaturas

en el punto I y diga que sucede.

b.) Localice la falla.

8.- Fa1la t2-L3 a.) Qué sucedió y porqué?

9._ Falla L4-L6 a.) Observe las presiones y temPcnrturas

3y4ydigaqúesucede?b. ) Porqué no es convenientc que esto suceda?

c. ) Localice la falla.

10.- Falla 15 a. ) /Qué sucedió y porqué?

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTT

DIVISION DE II'IGENIERIA

INGENIERIA }{ECANICA

MANUAL DE PRACTICAS

LABORAIORIO DEL SI}ÍITLADOR DIDACTICO DE FALLAS

DE UN EQUIPo DE AIRE ACoNDICIoNADO

LáBORAIORIO No. 2

Parte A

OBIETIV0: Determinar eI efecto refrigerante total del ciclo sobre

calentado.

IITIRODUGTOII TDORTCA:

La cantidarl de calor absorbida por el refrÍgerante en eI evaporador se

denomina efecto refrigerante.

PRMEDIFEIil{ITO:

Con les temperaturas a la saLidad del evaporador y a la entrada, 'con

estos dos datos buscar en la tabla de freon 22 Las entalpías correspon

dientes.

Por diferencia obtener el efecEo refrigerante:

4

E.R.N= h4t - h3

En el gráfico presión entalpía, deterninar los puntos, entrada al eva

porador y salida y encontrar sus respectivas entalpíqp.

Por diferencia de las dos obtener el efecto refrigerante para el ciclosobrecalentado

Efecto refrigerante = h4 - h3Total

PARTE B

Determinar el calor de comprensión para el ciclo sobrecalentado y eltrabajo de compresión.

I}ITRODUCCION TEORICA

En la práctica rara vez el vapor de succión llega a la entrada de suc

cÍón del compresor cono vapor saturado a la temperat,ura y presión de

vaporización, ya que el vapor saturado frío acaba de salir del evapora

dor, continuará absorbiendo el calor del medio ambiente y se sobrecalentará antes de Llegar al compresor.

Pn(rcEDf.ftE!¡'t{)

Tome las temperaturas de salida y entrada al connpresor y en el diagrama

preeión ental-pía halle las entalpías.

Por diferencia se obtiene el calor de compresión.

5

PARTE C

OBJEÍMS: Deterninar los calores disipados en el condensador para

los ciclos saturados y sobrecalentados.

IIITRODUCCION IBRICA:

Para iguales temperaturas y presiones de condensación la tenperaturadel vapor de descarga que abandona La cabeza del compresor, es nayorpara el ciclo sobrecallntádo que para eI saturado. Para el sobrecalentado debe disiparse una tnayor cantidad de calor por kilograrno.

El calor adicional que debe disiparse por kilogramo en el condensador

es todo calor sensible en el ciclo sobrecalentado, el latente es elnsimo para ambas.

Nótese que la presión del vapor de succión pernanece constante duranteel sobrecalentamiento, 1o cual hace que el volúmen del vapor aumente

con la temperatura' luego el conpresor debe comprimir un volúmen mayor

de vapor si está sobrecalenta<lo que si está sobresaturado y por 1o tanto debe ser mayor al igual que en el condensador.

PROGEX¡I}üEI{TO:

Tónese las tenperaturas de salida y entrada del condensador y el compre

sor respectivamente.

En el diagrama presión ental¡ría, localice las dos intersecciones de lascurvas respectivas de temperaturas con la línea de presión condensaci6ny hallamos la respect,iva entalpía.

Por diferencia encontramos el valor del ciclo sobrecalentado.

PARTE D

OB.JETMS: Determinar el caudal y Ia respecEiva potencia del conpre

sor partiendo del ciclo eobrecalentado de conpresión

II]IRODIIOGIOI TEORICA :

El volúnen se nide a la entrada del compresor. El caudal en volúmen

por tonelada da una idea aproximada del tamaño del compresor. Cuanto

mayor sea, mayor tiene que ser el desplazamienEo del conpresor en ne

tros cúbicos por minuto.

PTOGEIIDÍIEMIO:

El caudal de refrigeración se puede calcular dividientto la capacidad de

refrigeración en calorías por minuto por el efecto refri¿erante.

La potencia necesaria en el compresor en caballos de vapor, es el trabajo de compresión(h4 - h1), multiplicado por el caudal de refrigerantey convertido en llP.

7

CORPORACION UNIVERSITARIA AIJTONOI-IA DE OCCIDENTE

DIVISIOI¡ DE INGENIERIA

I NGEI{IERIA I.IECANICA

MANUAL DE PRACTICAS

LABORATORIO DEL SIMTII.ADOR DIDACTICO DE FALIAS

DE UN EQUTPO DE AIRE ACONDICIoNADO

I"IBORAIORfO No. 3

EIPERIHAüII) NU. I

OBJETIVO: Conocer las presiones y temperaturas del gas durante el ciclo de refrigeración.

PR(EEDDEEIÍTOS:

Reconozca el equipo de aire acondicionado y sus componentes y arranquelode la siguiente nanera:

1. Suba los breakers

2. i'lire eL voltímetro y asegúrese de que haya entrada de corrienEe3. suba todos los interruptores de falla a exce¡lción del # 3

4. Gire el interruptor dc perilla (roja), se debe encencler los dos ven

tiL¿rdores y se deben prender sus respect,ivos pilotos, al igual que

el piloLo que indica todo el sistema.5. Suba el interruptor # 3 y el compresor se clehe encender con su res

pectivo piloto.6. lincj.enda la ventilación del conr¡lresor (interrupt,or al lado del venti

larlor).

7. 0bserve todas las presiones y t,emperaturas y anótel-as.

bsllntas.:

a.) Describa el ciclo completo con sus respectivos estarlos del gas refrigerante en todo el equipo.

b.) Qué funci6n desempeña e1 condensador?

c.) Qué función desempeña el evaporador?

d.) Describa el cont,rol de alta presión (dual) e identifique en el equi.po el lado de alta y el larlo de baja.

e.) Qué observa en los cuatro visores ?

f.) Porqué se suceden Ios diferentes canbios de presión y temperaEura

en cada uno de los puntos del ciclo?

E¡mIilE¡IIO No. 2

OBIETMS: Conocer el funcionamiento de la válvula de expansión y el tubo capilar.

PROGEDNÍIEMO:

Con el equipo en marcha abra la válvula de paso de refrigerante al ca

pilar y cierre la válvula de paso de la válvula de expansión (simultánea

mente), aobserve el flujo del refirgerante en el visor rle entrarla y de

salida del evaporador al igual que las presiones y temperaturas después

de cinco minutos de funcionamiento abra las dos válvulas de la válvula de

expansión.

Preguntas:

a.) Para qué sirve la válvula rle expansión y el tubo capílarb.) Cuál es más eficicnte?

9

floluclonee laboratorlo ilo, I

Erperinento No. I

Fallas l-2

a.) Se apaga todo eI sistema

b.) Se colocan las puntas de la pinza volti-amperimétrica en los fusib1es, nos debe marcar cero o bajo voltaje, ya que no está pasanrlo

corrient,e por estos, se va una fase de fuerza de entrada de energía

al sistema.

Fallas 3-4

a.) Se dispara el compresor, se va una fase de alinentación al compresor,

se desenergíza el conEactor C2.

b.) Se colocan las punt,as de la pj.nza en la entrada y Ia salida del con

tactor, se observa que no da continuidad de corriente.

Fallas 5-6

a.) A1 apagarse el motor ventilador deL condensador, ocasionando de esta

manera que en el manómetro localizado a la salÍda clel compresor se

aumenta la presión. De no solucionarse el problema rápidamente se

dispara por alta (presostaEo)

b.) Se clispara el contactor C3, colocando las puntas de lg¡linza a l-a en

trada y observamos que no marca voltaje (marca algo rle voltaje por

la continuidad).

FaLlas 7-8

a.) Se va eI contactaC2, ya que se desenergíza la bobina de este porque

se aisló la fase rle entrada de energía al presostato.

t0

b.) conprobando si ra bobina del contactor c2 tiene energla

Falla 9

a.) A1 apagarse el notor ventilador del condensador ge acaba la condensación 1o que ocasiona que se aunenten las presiones y temperaturasdel punto 1.

b.) Se apaga el compresor'ya que se suben las presiones 1o que da lugara que el presostato se dispare. por el lado de alta.Después de que se igualen las presiones resetee el presostato y

este debe arrancar de nuevo.:

c.) La bobcina del contactor C3 no marca continuÍdad.

Falla 10

a.) Se apaga e1 compresor porque se aisló una fase de entrada al contactor C3.

b.) En la alinentación del contactor c2 y La entrada está aislado.

Falla 11

a.) Se'apaga el notor ventilador del condensador 1o que ocasiona que seaumente la presión y la temperatura de entrada al condensador.

b.) Se desenergíza la bohina del contactor C3r se prueba continuiclada la entrada y la salid¡r rle la bobina de ésta.

FÁllas 12-13

a.) Se apaga torlo el. sistcna, ya que se int,errurnpe la salida de energíaen cl transforrnador dc 220/24 voltios, puesto que el termostato prende y apaga todo el si.stena, se comprueba colocando las puntas de lapínza a 1a salida del. transfornnrlor y observamos que no marca los24 voltios.

ll

Fallas 14-16

a.) Se apaga el notor ventilador del evaporador ocasionando de esta

r¡ranera que la presión y Ia temperatura comiencen a bajar y de

esta manera se dispara el presostato por el lado rle baja. loscodos de retorno del evaporador se comienzan a cóngelar y el ser

pentin a salirle escarcha, ya que no se le está robando el fríoal refrigerante pulverizado que está pasando por el evaporador.

b.) Esto no es conveniente q.ue suceddt !4 que le puede entrar líuidoal compresor y dañarlo.

c.) El relay que está encima del transformador está aislado.

Falla 15

a.) Se apaga todo el equipo porque se desenergí-za el terr,pstator oca

sionando de esta manera que se aislen Los contactores Ct - CZ -Ca y se disparen, ya que están en serie.

l2

Eolucloses-I¿borstorlo-Uo.-2

YTLYIIIA DE E¡PAilSTOET

1.) Pl : 18.3 kglcnzTl : 95oC

2.) PZ . 17.9 kg/cn2

T2 z 38oC

3 . ) P3 3 3.L7 kgl cnz

T3 : 6oC

4.) P4 ¡ 2.8 kg/cmz

T4 : 18oC

Solución:

a.) Efecto refrigerante neto

E.R.N. =h4r-h3h2 = 57.5 Kcal/kg

E.R.N. = 57.5 - 24 - 33.5 Kcalkg.

Efecto refrigerante totslE.R.T=h4-h3h4 = 66 Kcal/kg

E.P..T. = (66 - 24) Kcal/kgE.R.T. = 42 Kcal/kg

b.) Calor de compresión

Q2=h1-hO

l3

hl = 74 Kcal/kg

92 = (74 - 66) Kcal/kg

q2 = 8 Kcal/kg

Trabajo de connpresión

w2 = qz x 427 **t

w2=8x427*ñ*

t¡l} = 34L6 kefmKG.

c.) Calor total disipado en el condensador

93=hl-hzq3 = (74 - 24) Kcat/kg

e3 = 50 Kcal/kg.

d.) Potencia del compresor

Caudal = 1.25 ton. (50.4 Callmin.ton.

h¿-hg

Cau<lal = 1-25 ton (50.4 caL/rnin.ton42

Caudal = 1.5 kg/nrin.

Potencia del cornpresor

Potencia = (1.5 kglmin) (h1 - h4)

t4

potencia = (1.5 kg/nin) (74-66)

= (1.5 kg/min) (8)

= 12 'cal/nin

Potencia = L2 caLlmín 4?7n-ks.lcaL

76(m-kg/see )/hp(60 seg/min )

= Potencia = 1.12 IIP

É'' Coeficiente de rendimiento Cop.

Cop=h¿-htHt-h4

Cop=66-24 = 42 = 5.2574-66 8

NMO C¡PIIáR

1.) Pl : 18.3 kglcnz

T1 : 95oC

2.) PZ' I L7.9

T2 : 38oC

3.) P3 = 2.8

T3=6

4.) P4 = 2.25

T4=18

Solución:

l5

a.) efecto refrigerante neto

ERN = h4t-h3

h4r = Jg

h2 - h3 = 25 Kca1-lkg

ERN = (58 - 25) = 33 Kcal/kÍl

Efecto refrigerante total

ERT=h¿-hg

h4 = 64 Kcal/kg

ERT = (64 - 25) KcaL/kA

ERT = 39 Kcal/kg

b.) Calor de compresión

92=hl-h4

hl = 72 Kcal/kg

e2 + (72-64)

92 = 8 Kcal/kg

Trabajo de compresión

WZ = g2 x 427 knfrnKcal

I{2=9x427llgfmKcal

hto - 341-6 Kzfrnkg.

ló

c. Calor total disipado en el condensador

93=hl-h2

93 = (72 - 25) Kcal/kg

Q3 = 47 Kcal/kg

d. ) Caudal

Caudal = 1.25 ton.(50.4 cal/min. tonh4_h3

caudal = 1.25 ton (50.4 cal/min.ton)39

Caudal = 1.6 kglnin

Potencia del compresor

porencia = (1.6 kglmin)(hf _ h¿)

P = (1.6 kglmin) (72-64)

P = 12.8 cal/min

P = 12.8 cal/min 427 n-ku/ca]-76(n-,!<g/ seg ) /ilp( 60seg/nin )

P = 1.19 H.P.

e.) Coeficiente rle rendimiento Cop.

Cop=94_+_ = rc4_25r = 39hr-h¿ @ 8

CoP = 4.9

t7

32oHU'2A¡xfi¡frlasF¡

iF¡

ÉÉ3c)t{()

,, ÉE.€i+EA€-€€.¡ ¡*-$otE-.g:.s3

_f.s9E"9r€t !q!:

E ÉF

iEi

E¡€"E E--'

E !,.i-h I*€¿sF¿-:E*g

zl¡¡ r,ltr

TIa:

L!8Eelt.r.iEs;

ESs=€Eits;IFt!,5ü

¡

zov)zA{xtr¡f¡¡aF¡

-t

F¡

t¡¡A

q6HC'

E E-i-= É""-á -t€¿HFú-:E+E

2.u¡.3,Tll

T?

3

0s

iE!iS.t'Esi

¡"s!=;;.;Etts;$E

sti

t Rrti: o 'r t3

e=*€* l-i. ir 3¡q! se 3:

--P if ¡c, -= !ú EÍ.,_ÍrñgEg.llt v'€ 1É¡95 1- =6..-G-=--

-- >- z-r i3i'E.,

g¡¡y'e¡r ¡ v¡nrosev Nots3u¿

'!raE5E.EE!d:€E¡€-€ñlN.Q.

sqE ..t¡.&i

-iEI É--9=*r .E6ú:-a.=6E -:i==<lE+

IetE !-:E s-"3--tg ¿EFos:E*E

zl¡¡ r

'l¡tTI

a:

ÉfAc)oFq

F{3

JtrtÉe

'c)H()

(,py'cn I Ylnlosgv t¡ol=lud

v3

Io€gtI

lr

A.a i)

Q-

:E€EÉ*'E fc-E :.sg ¿salt É-:ErE

=u¡.9,3¡r

TIa:

&,F¡HP{

ctoÍr¡pF3

>¡tr¡AH

3c,l{q)

r'i!RS

s:t-Eui

FS;E.;ttti:i€SE

e

- i'3'. - n¡ i3/-¡ -- =?l! cq a-;.4 a< o-r -á o._.- =

l¿.--:¡ !ü E:Éi;¡iÉñ=

- o .lll p! -á

f,l : ; ;9E--F=

-- rJl¡- ts!! oJEI AT

' i31-l>-

ET

$¡y'axl Yurosgv xo¡s3ud

a3 g

Soluclo¡ee laboratorlo lfo, 3

E¡perinento l{0. I

l.) Ihl compresor sale gas recalentado allega al condensador donde por mediotraldo el calor hasta convertirlo en

alta presidn y tenperaturade un ventilador le es ex1íquido.

Del condensador sale líquido a alta presión y a menos tenferaturapostefiornente llega al filtro secador donde se le extrae la hunedad y suciedad que este lleva para luego rlegar a la válvula de expansión o ar tubo capilar donde el llquirto es extrangurado y convertirlo en líquido a baja presión y alta tenperatura, comienza la ebullición para luego llegar ar evaporador donde le quita calor almedio ambiente por medio de un ventilador, cuando sare del evaporadorestá convertido nuevanente en gas hasta rlegar ar compresor y comenzar nuevamente el ciclo de refrigeración.

2.) condensador le extrae calor al gas refrigerante para convertirrolíquido a alta presión y temperatura.

3') El evaporador es por rlonde e1 líquido refrigerante le extrae caroral medio ambiente para convertirl0 luego en gas refrigerante.

4') Es un dispositivo de controL que tiene dos entradas una para la línea de alta y otra para ra r.ínea de baja, en su interior tiene dosfuelles los cuales se nueven cle acoerdo a los cambios de presiónlos cuales detectan las presiones de alta y baja para cuando se suban o se bajen según el caso apaguen el compresor. para encenderlode nuevo es necesario resetearlo.

5.) Se observa:

E1

en

r8

a.) Visor de entrada al condensador, no se observa nada debido a que

está pasando gas recalentado.

b.) Visor de salida del condensador, se observa líquido refiigerantedebido al cambio de estado de gas a líquido.

t

c.) Visor de entrada al evaporador, se observa líquido refrigerante en

ebullición debido a la caida de presión y tenperatura, ocasionadopor el extrangulaniento de la válvula de expansión o del tuvo capilar.

d.) Visor de salida deI evaporador, se observa que retorna gas al con

presor debido al car¡bio de estado que se suce<lió.

6.) Se sucede:

a.) En el condensador a la sal-ida se sucede por Ia fricción y el recorrido (presión). La temperatura porque el venEil-ador le roba calor algas.

b.) En eI evaporador a l-a entrada se debe por el extrangulaniento que

se sucedió en 1a válvula de expansión o tubo capilar al igual que latemperatura.

Droeri¡nento il6. 2

a.) [a válvula de expansión y el tubo capilar son dispositivos de con

trol que tienen por objeto regular el flujo de refrigerante que pasa

al evaporarlor, el cual prorluce la diferencia de presión apropiadaentre los lados de alta y baja del sistema.

Además de ser uno de los puntos divisorios entre los lados de altay baja su orificio permite que e1 refrigcrantc se expanda al pasar

a través rle la rcsEricción con la cual desciende la presión dcl re

9

frigerante este entra en ebuLLición y comienza el ciclo de refrigeración.

b.) Comparando las presiones de funcionamiento cuando el equipo traba

ja con válvuLa de expansión o tubo capilar observanos,que 1as presiones

con la válvula son mayores, por 1o tanto La válvula es nás eficiente.

20

eov,lr,É,A-o(,

tro<-foJ5dF<(,

€ot'tc

o3to¡¡J¡¡cr

J

Elr¡-l¡,(,

-

GI

C¡

2l

Simulador didáctico de fallas de un equipo de aire ...

Documents

Transcript of Simulador didáctico de fallas de un equipo de aire ...