Aire Aconcidiconado - Apuntes 1 PDF

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Simulación de un sistema de aire acondicionado...

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Sistemas Computacionales

Ingeniería en Licenciatura de Sistemas de Información

Ingeniería de Sistemas Dinámicos Laboratorio 5

Profesor Modaldo Tuñón

Estudiantes Lemus, Astrid 8-934-1938 Ríos, Gilberto 8-953-2305

Grupo 1IF131

Aire Acondicionado

Los sistemas de aire acondicionado extraen el calor de la estancia utilizando para ello gases refrigerante en un ciclo de refrigeración. Todos los sistemas de aire acondicionado, tienen el mismo funcionamiento cual el calor se elimina de un área y se reemplaza con aire seco frío y el aire caliente se expulsa, normalmente a la atmósfera exterior. Como se puede ver en este ejemplo típico de un sistema de aire acondicionado, el aire ambiente pasa sobre el condensador que puede describirse mejor como un 'radiador' como se ve en los vehículos motorizados, pero en lugar de agua que corre a través del sistema, contiene un gas refrigerante. En su recorrido por el sistema tiene tres etapas principales; el evaporador contiene el refrigerante subenfriado y sopla aire a través de sus venas para liberar el aire seco y frío en la habitación, el condensador contiene el gas a alta temperatura que una vez más sopla aire a través de las venas que recogen el calor a medida que pasa y esto es luego expulsado al exterior. Un aire acondicionado puede enfriar un edificio porque elimina el calor del aire interior y lo transfiere al exterior. Un refrigerante químico en el sistema absorbe el calor no deseado y lo bombea a través de un sistema de tubería hacia la bobina exterior. El ventilador, ubicado en la unidad exterior, sopla el aire exterior sobre la bobina caliente, transfiriendo el calor del refrigerante al aire exterior.

La mayoría de los sistemas de aire acondicionado tienen cinco componentes mecánicos:

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Compresor Condensador Bobina del evaporador Soplador Refrigerante químico Termopar

La mayoría de las unidades de aire acondicionado centrales funcionan mediante un sistema dividido. Es decir, consisten en un lado "caliente" o la unidad de condensación, que incluye el serpentín de condensación, el compresor y el ventilador, que se encuentra fuera de su hogar, y un lado "frío" que se encuentra dentro de su hogar.

¿Cómo funcionan? Los sistemas de aire acondicionado basan su funcionamiento en el ciclo frigorífico. Un sistema de aire acondicionado no genera aire frío, sino que extrae el calor del aire de la estancia que se quiera climatizar.

Los acondicionadores de aire utilizan la refrigeración para enfriar el aire interior, aprovechando una ley notable: cuando un líquido se convierte en gas, absorbe el calor. Los acondicionadores de aire aprovechan esta característica de la conversión de fase forzando a los refrigerantes a evaporarse y condensarse una y otra vez en un sistema cerrado de bobinas. Esto es posible ya que los refrigerantes tienen propiedades que física les permiten cambiar a temperaturas relativamente bajas.

El trabajo más importante que tiene que hacer un acondicionador de aire es enfriar el aire interior. Sin embargo, eso no es todo lo que hace. Los acondicionadores de aire monitorean y regulan la temperatura del aire a través de un termostato . También tienen un filtro a bordo que elimina las partículas en el aire del aire en circulación. Los acondicionadores de aire funcionan como deshumidificadores . Debido a que la temperatura es un componente clave de la humedad relativa, reducir la temperatura de un volumen de aire húmedo hace que libere una parte de su humedad. Es por eso que hay desagües y bandejas que recolectan humedad cerca de los acondicionadores de aire, y por qué los acondicionadores de aire descargan agua cuando operan en días húmedos.

En su recorrido por el sistema tiene tres etapas principales; el evaporador contiene el refrigerante subenfriado y sopla aire a través de sus venas para liberar el aire seco y frío en la habitación, el condensador contiene el gas a alta temperatura que una vez más sopla aire a través de las venas que recogen el calor a medida que pasa y esto es luego expulsado al exterior.

Un aire acondicionado puede enfriar un edificio porque elimina el calor del aire interior y lo transfiere al exterior. Un refrigerante químico en el sistema absorbe el calor no deseado y lo bombea a través de un sistema de tubería hacia la bobina exterior. El ventilador, ubicado en la unidad exterior, sopla el aire exterior sobre la bobina caliente, transfiriendo el calor del refrigerante al aire exterior.

1. Componentes de los sistemas A/C 

Compresor: es el encargado de generar el efecto contrario a la válvula de expansión. Genera una fuerza comprimiendo el gas que llega del evaporador en estado gaseoso. Esta presión aumenta la temperatura del gas que vuelve a su estado líquido y se calienta.

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Condensador: se encarga de tomar el vapor, el cuál es enfriado gracias a la alta presión proveniente del aire que es soplado en las bobinas de condensación, para convertirlo en líquido.

Condensador AC 

Evaporador: funciona empleando el aire caliente que se encuentra a su alrededor, con su baja temperatura el líquido consigue expandirse y tornarse frío.

La unidad interior de un aire acondicionado Split. Contiene la bobina del evaporador.

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Válvula de expansión: libera de la presión al gas refrigerante, que al atravesarla pasa de estado líquido a estado gaseoso.

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Refrigerante: es la sustancia que utiliza el sistema para transferir el calor de un sitio a otro.

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Termostato: su función es la de regular el funcionamiento del equipo y apagarlo cuando se alcanza la temperatura deseada. Se trata de un componente electrónico fundamental para asegurar la eficiencia del aparato ya que nos permite usarlo sólo cuando realmente es necesario.

El lado frío de un acondicionador de aire contiene el evaporador y un ventilador que sopla aire sobre las bobinas refrigeradas y en la habitación. El lado caliente contiene el compresor, el condensador y otro ventilador para ventilar el aire caliente que sale del refrigerante comprimido hacia el exterior. Entre los dos conjuntos de bobinas, hay una válvula de expansión. Regula la cantidad de refrigerante líquido comprimido que se mueve en el evaporador. Una vez en el evaporador, el refrigerante experimenta una caída de presión, se expande y vuelve a convertirse en gas. El compresor en realidad es una bomba eléctrica grande que presuriza el gas refrigerante como parte del proceso de convertirlo nuevamente en líquido. Hay algunos sensores, temporizadores y válvulas adicionales, pero el evaporador, el compresor, el condensador y la válvula de expansión son los componentes principales de un acondicionador de aire.

2. Funcionamiento Cuando el termostato le indica al sistema de aire acondicionado que baje la temperatura del aire, comienza una secuencia completa de eventos.

En primer lugar, la unidad de tratamiento de aire se pone en marcha y extrae el aire de la sala desde varias partes de la casa a través de conductos de retorno de aire. Este aire se extrae a través de uno o más filtros, donde se eliminan las partículas del aire, como el polvo y la pelusa; de hecho, los filtros sofisticados también pueden eliminar los contaminantes microscópicos. Luego, el aire se dirige a los conductos de suministro de aire a través de los cuales el soplador lo empuja hacia las habitaciones.

Fuente: http://www.mastercoresal.com/component/k2/item/51-funcionamiento-enverano-de-un-equipo-de-aire-acondicionado 3. Ciclo de refrigeración En el ciclo de refrigeración circula un refrigerante que pasa por diversos estados o condiciones, cada uno de estos cambios se denomina procesos. El refrigerante comienza en un estado inicial, pasa por unos procesos según una secuencia definitiva y vuelve a su condición inicial. Esta serie de procesos se denomina “Ciclo de Refrigeración”.

4. 

Pasos del ciclo: La regulación

El ciclo de regulación ocurre entre el condensador y el evaporador, en efecto, el refrigerante líquido entra en el condensador a alta presión y a alta temperatura, y se dirige al evaporador a través del regulador. Luego, la presión del líquido se reduce a la presión de evaporación cuando el líquido cruza el regulador, entonces la temperatura de saturación del refrigerante entra en el evaporador y será en este lugar donde se enfría. Una parte del líquido se evapora cuando cruza el regulador con el objetivo de bajar la temperatura del refrigerante a la temperatura de evaporación. 

La evaporación

En el evaporador, el líquido se vaporiza a presión y temperatura constantes gracias al calor latente suministrado por el refrigerante que cruza el espacio del evaporador. Todo el refrigerante se vaporizada completamente en el evaporador, y se recalienta al final del evaporador. Aunque la temperatura del vapor aumenta un poco al final del evaporador debido al sobrecalentamiento, la presión se mantiene constante.

Aunque el vapor absorbe el calor del aire alrededor de la línea de aspiración, aumentando su temperatura y disminuyendo ligeramente su presión debido a las pérdidas de cargas a consecuencia de la fricción en la línea de aspiración, estos detalles no se tienen en cuenta cuando uno explica el funcionamiento de un ciclo de refrigeración normal. 

La compresión

Por la acción del compresor, el vapor resultante de la evaporación es aspirado por el evaporador por la línea de aspiración hasta la entrada del compresor. En el compresor, la presión y la temperatura del vapor aumenta considerablemente gracias a la compresión, entonces al vapor a alta temperatura y a alta presión es devuelto por la línea de expulsión.

Fuente: http://www.mastercoresal.com/component/k2/item/51-funcionamiento-enverano-de-un-equipo-de-aire-acondicionado 

La condensación

El vapor atraviesa la línea de expulsión hacia el condensador donde libera el calor hacia el aire exterior. Una vez que el vapor ha prescindido de su calor adicional, su temperatura se reduce a su nueva temperatura de saturación que corresponde a su nueva presión. En la liberación de su calor, el vapor se condensa completamente y entonces es enfriado. El líquido enfriado llega al regulador y está listo para un nuevo ciclo. 5. Filtrado, limpieza y Purificación del Aire El filtro es vital para la eficiencia de su sistema. Si el aire que entra en el sistema no se filtra y lleva consigo pelo, polvo y otros desechos, cuando el aire entra por las bobinas del evaporador, es muy difícil enfriar el aire. Aunque la mayor parte del aire aún puede enfriarse, este aire se introduce en el compresor, donde se convierte en un líquido sucio. Todo el proceso comienza y termina con la suciedad, lo que reduce la esperanza de vida efectiva de su sistema.

El trabajo central del filtro es filtrar la entrada de aire. El filtro tiene pequeños orificios que solo permiten el paso del aire. Todo lo demás queda atrapado en el material, que depende del tipo de filtro que utilice. A menudo están hechas de algodón. Eventualmente, este filtro se obstruye con demasiada suciedad y escombros. Cuando esto sucede, el aire ya no puede fluir de manera eficiente hacia el sistema, lo que significa más aire caliente en su hogar.

6. Tecnología Inverter Un inverter es un dispositivo para convertir frecuencia. La tecnología se utiliza en muchos electrodomésticos y controla el voltaje eléctrico, la corriente y la frecuencia. Los acondicionadores de aire con tecnología invertir varían su capacidad de refrigeración / calefacción ajustando la frecuencia de alimentación de sus compresores.

Un acondicionador de aire tipo inverter ajusta la velocidad del compresor para controlar el caudal de refrigerante (gas), por lo que consume menos corriente y energía. Un inversor tiene un control de temperatura preciso y, a medida que se alcanza la temperatura establecida, la unidad ajusta su capacidad para eliminar cualquier fluctuación de temperatura.

En contraste, los acondicionadores de aire que no son inverter tienen una capacidad fija de enfriamiento / calefacción y solo pueden controlar la temperatura interior arrancando o parando sus compresores.

Los acondicionadores de aire sin inverter se detienen y arrancan repetidamente. El consumo de energía y la corriente disminuyen cuando se detiene la operación, pero aumenta bruscamente en el momento del reinicio y, por lo tanto, tiene un alto consumo promedio de energía y variaciones de temperatura. Como resultado, los acondicionadores de aire con inversor ahorran más energía y son más cómodos que los acondicionadores de aire sin inversor.

7. Tipos de Aires Acondicionados  Aire acondicionado de ventana: Este aparato de aire acondicionado también es conocido como "unitario". Todos los componentes necesarios se encuentran dentro de la caja, motivo por el cual ahorras espacio. Es fácil colocarlo, sin embargo tienes que tomar en cuenta que necesitas un hueco en la pared o una ventana en la cual montarla. Es por eso que este tipo de aire acondicionado será ideal para tu oficina.

 Aire acondicionado portátil: Éste consiste de un equipo que se coloca en el suelo. Tiene una manguera, la cual sirve para expulsar el aire caliente al exterior a través de una ventana. Al igual que el aire acondicionado de ventana, este equipo mantiene el compresor, el condensador, la válvula de expansión y el evaporador en una caja compacta. Aunque sea un poco más ruidosa que las demás máquinas, ésta se adecúa a tus periodos de vacaciones.

 Aire acondicionado split o multisplit: Este sistema contiene dos paquetes: el externo, que incluye la válvula del compresor y el condensador y el interno, que incluye la bobina de evaporación o de enfriamiento y el ventilador de refrigeración. Siendo el más vendido por ahorrar energía y espacio y por ser silencioso, este aire acondicionado te permitirá mantener el aire fresco de uno o más habitaciones a la vez.

 Aire acondicionado central: El sistema de aire acondicionado centralizado es ideal para edificios en las que todas las salas necesitan de acondicionamiento. Con ayuda de un compresor de gran capacidad, ahorrarás dinero si lo que buscas es refrigerar grandes espacios sin el molestoso ruido. Éste, al poder producir cientos de toneladas de aire acondicionado, te garantiza un ambiente fresco y deshumidificado.

Diagramas de funcionalidad

Sistema de aire acondicionado...