manual de frio y refrigeracion el frigorista torpe, unidades de medida

MANUAL BASICO DE CLIMATIZACION
PRESIÓN:
La presión es la fuerza que se ejerce sobre una superficie. En el sistema internacional la unidad es el N/m²,llamado
Pascal (Pa). Sin embargo como esta unidad es muy
pequeña y poco práctica se emplea el bar.
1bar = 105 Pa = 105 N/m2 = 1Kg/cm2 = 1 Atm = !0 m.c.d.a = 760 mm.c d. HG. = 14,5 psi (Libra por pulgada cuadrada)
Estas comparaciones no son idénticas que son aproximadas pero so validas
En refrigeración se utiliza el manómetro compuesto para medir la presión, lleva varias escalas, en bar, psi y la
temperatura equivalente.
Para medir el vacío (por debajo de la presión atmosférica) se utiliza el vacuómetro, se mide en cm. de mercurio (cm.
d.Hg).
La presión se puede medir en presión relativa o absoluta:
Presión relativa (P. rel) o manométrica es la que se mide en el manómetro, considera 0 la presión atmosférica.
Presión absoluta (P.abs) se suma la presión que leemos en el manómetro la presión atmosférica.
Ejemplo si tenemos 2 bar de presión relativa que marca un manómetro tendremos que:
P. abs = P.rel + P. atm = 2+1=3bar
Siendo la presión absoluta 3 bar o sea 2 más la atmosférica
TEMPERATURA
La temperatura de un cuerpo depende de su volumen en relación con una determinada cantidad de calor
Temperatura absoluta (-273,15°C). La unidad de temperatura es el Kelvin (k) en el sistema internacional.
0ºK = -459,67ºF = -273,15ºC
Como los ºC están muy difundidos y estando relacionados estrechamente con los puntos de congelación y de ebullición
del agua a la presión atmosférica se decidió por razones prácticas que los ºC pueden ser utilizados con los ºK.
Para trabajar con ºC sólo tenemos que restarle 273, por ejemplo:
280ºK = 280-273 = 7ºC
Para pasar de ºC a Fº y viceversa
Termómetro tipos:
Termómetro de Mercurio TEMP. -40ºC y +360 ºC  550 ºC
Termómetro de Alcohol TEMP. -70ºC y +120 ºC
Termómetro de Resistencias  Semiconductores
Termómetro de Húmedo TEMP. -18ºC y +250 ºC
Termómetro de Máxima y Mínima deja marcado las temp min y max.
CALOR
Es una forma de energía debida a la agitación de las moléculas que constituyen una sustancia. El calor siempre pasa
del cuerpo más caliente al más frío, a través de todo objeto, no existiendo materia que intercepte totalmente esta
transmisión.
La unidad de calor es la caloría, siendo la cantidad de calor que debe suministrarse a 1 g de agua, a la presión
atmosférica, para elevar su temperatura de 14,5ºC a 15,5ºC
1 kcal = 4187 J = 3,96 B.T.U.
METODOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR
Conducción: Transmisión de calor a través de un cuerpo.
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Convección: Movimiento medio (líquido o gaseoso) provocado por la diferencia de temperatura.
Radiación: Transmisión de calor sin necesidad de calentar el medio de transmisión. Tiene que ver con la forma y el
color de lo que está expuesto al calor de radiación.
Para medir la cantidad de calor por conducción:
Q = K · S · (t2-t1)
Q = Cantidad de calor (Kcal/h)
K = Coeficiente de transmisión térmica. Kcal/h m2 ºC ; W/m2 ºC
S = Superficie (m²)
Para medir la cantidad de calor por convección:
Q = Ce · m · (t2-t1)
Q = Cantidad de calor (Kcal)
Ce = Calor especifico Kcal/ºC/kg. , W/ºC/kg.
m= masa.
Si no hay diferencia de temperatura no hay transmisión de calor
CALOR ESPECÍFICO DEL AIRE = 0,24 Kcal/ Kg ºC
CALOR ESPECÍFICO DEL AGUA = 1 Kcal/ Kg ºC
DIAGRAMA DE LOS CAMBIOS DE ESTADO DEL AGUA
LICUEFACION
t ºC
100 ºC
SOLIDIFICACION
AGUA
0 ºC
EBULLICION
AGUA
+
VAPOR
FUSION
VAPOR
Q(Kcal)
80 Kcal
100 Kcal
540 Kcal
CONCEPTOS
El calor sensible solo varía la temperatura del cuerpo
El calor latente es el calor que varía el estado o el que cambia de estado
ESTADOS DEL AGUA
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De hielo a agua 80 Kcal  calor latente
De agua a 0 ºC a 100 ºC
Q = m x Ce x (t2 – t1) = 1Kg x 1 ( Kcal / Kg ºC) x (100 – 0 ) ºC = 100 Kcal
Por supuesto como no cambia de estado el calor será sensible.
De agua a vapor a 100 ºC  540 Kcal que serán latentes.
En total entre calor sensible y latente se aportaran:
80+540+100 = 720 Kcal que será la entalpía de vapor de agua a 100 ºC respecto al hielo a 0ºC.
DEFINICION
Entalpía.- Es la cantidad de calor total sensible más latente contenida en la unidad de masa de una sustancia,
referida a un determinado origen.
Entalpía = Calor Sensible + Calor latente
Si tomamos como referencia (Entalpía = 0 ) la del aire seco a 0 ºC la entalpía de 1Kg de aire húmedo a 5 ºC con una
humedad especifica de 5g/ Kg, la entalpía será :
Entalpía 0 aire seco a 0 ºC
Entalpía de 1Kg de aire húmedo a 5 ºC y humedad especifica de 5g/Kg
El calor sensible será el necesario para elevar la temperatura del aire de 0ºC a 5ºC
Q1 = m x Ce x (t2 – t1) = 1Kg x 0,24 (Kcal / Kg ºC) x (5 – 0 ) ºC = 1,2 Kcal
El calor latente para evaporar los 5g de agua será:
Q2 = 0,005 (Kg agua) X 540 ( Kcal / Kg) = 2,7 Kcal
En total:
Q = Q1 + Q2 = 1,2 + 2,7 = 3,9 Kcal que será la entalpía del Kg de aire húmedo considerado.
PARAMETROS FUNDAMENTALES DE UN DIAGRAMA PSICOMETRICO
El aire acondicionado tiene por objeto mantener en un recinto unas condiciones de:
Temperatura
Humedad
Calidad del aire
Para conseguir:
Confort
Bienestar
Esto redundara en los ocupantes, los cuales son el objeto del aire acondicionado o climatizador.
Para ello hay que someter a unas operaciones de:
Calentamiento
Enfriamiento
Humidificación
Deshumificación
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El aire acondicionado trabaja sobre el aire interior y exterior del local. Por tanto tenemos que conocer
previamente, las propiedades y características del aire.
Humedad absoluta
Parámetros
Fundamentales
Humedad relativa
Entalpía del aire
Por otra parte, el aire contiene vapor de agua en una cantidad que no es fija, si no variable y que depende de
muchos factores.
No se puede vivir en una atmósfera seca, tampoco podemos mezclar el aire seco con vapor de agua en
cualquier proporción, si no que hay un máximo que no puede sobrepasarse.
El máximo de vapor de agua comprendido en una atmósfera seca se conoce como saturación o aire saturado.
COMPOSICION DEL AIRE
78% Nitrógeno
21% Oxigeno
1% Gases nobles (Argón, Xenón etc.)
DEFINICIONES AIRE ACONDICIONADO
FRIO:
El frío, por definición, no existe. Es simplemente una sensación de falta de calor.
CALORIA:
Una caloría es la cantidad de calor que tenemos que añadir a 1 grm. de agua a 15ºC de temperatura para aumentar esta
temperatura en 1ºC. Es equivalente a 4 BTU.
FRIGORIA:
Una frigoría es la cantidad de calor que tenemos que sustraer a 1 kg. de agua a 15º C de temperatura para disminuir
esta temperatura en 1º C. Es equivalente a 4 BTU.
CONVERSION DE W A FRIGORIAS:
Multiplicar los watios de potencia del equipo por 0,86. (ejemplo 1.000 watios/hora = 860 frigorías/hora).
BTU:
British Termal Unit. Unidad térmica inglesa. Es la cantidad de calor necesario que hay que sustraer a 1 libra de agua
para disminuir su temperatura 1º F. Una BTU equivale a 0,252 Kcal.
TONELADA DE REFRIGERACION (TON):
Es equivalente a 3.000 F/h., y por lo tanto, a 12.000 BTU/h.
SALTO TERMICO:
Es toda diferencia de temperaturas. Se suele emplear para definir la diferencia entre la temperatura del aire de entrada
a un acondicionador y la de salida del mismo, y también para definir la diferencia entre la temperatura del aire en el
exterior y la del interior.
ZONA DE CONFORT:
Son unas condiciones dadas de temperatura y humedad relativa bajo las que se encuentran confortables la mayor parte
de los seres humanos. Estas condiciones oscilan entre los 23º y los 25º C. (71-80º F) de temperatura y el 40 al 60 por
100 de humedad relativa.
TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO (TERMOMETRO HUMEDO):
Es la temperatura indicada por un termómetro, cuyo depósito está envuelto con una gasa o algodón empapados en
agua, expuesto a los efectos de una corriente de aire intensa.
TEMPERTURA DE BULBO SECO (TERMOMETRO SECO):
Es la temperatura del aire, indicada por un termómetro ordinario.
TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCIO:
Es la temperatura a que debe descender el aire para que se produzca la condensación de la humedad contenida en el
mismo.
DEPRESION DEL TERMOMETRO HUMEDO, O DIFERENCIA PSICROMETRICA:
Es la diferencia de temperatura entre el termómetro seco y el termómetro húmedo.
HUMEDAD:
Es la condición del aire con respecto a la cantidad de vapor de agua que contiene.
HUMEDAD ABSOLUTA (DENSIDAD DEL VAPOR):
Es el peso del vapor de agua por unidad de volumen de aire, expresada en gramos por metro cúbico de aire.
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HUMEDAD ESPECÍFICA:
Es el peso del vapor de agua por unidad de peso de aire seco, expresada en gramos por kilogramo de aire seco.
HUMEDAD RELATIVA:
Es la relación entre la presión real del vapor de agua contenida en el aire húmedo y la presión del vapor saturado a la
misma temperatura. Se mide en tanto por ciento.
CALOR SENSIBLE: Es el calor empleado en la variación de temperatura, de una sustancia cuando se le comunica o
sustrae calor.
CALOR LATENTE:
Es el calor que, sin afectar a la temperatura, es necesario adicionar o sustraer a una sustancia para el cambio de su
estado físico. Específicamente en psicrometría, el calor latente de fusión del hielo es hf = 79,92 Kcal/kg.
CALOR TOTAL: (ENTALPIA):
Es la suma del calor sensible y el latente en kilocalorías, por kilogramo de una sustancia, entre un punto arbitrario de
referencia y la temperatura y estado considerado.
NORMAS UNE, ARI Y ASHRAE (capacidad):
Son las frigorías hora producidas por un acondicionador a 35º C (95º F) de temperatura seca exterior y 23,8º C (75º F)
de temperatura húmeda exterior, con el aire de la habitación, retornando al acondicionador a 26,6º C (80º F) de
temperatura seca y 19,4º C (67º F) de temperatura húmeda.
COP (Coeficient of Performance):
Coeficiente de prestación. Es el coeficiente entre la potencia calorífica total disipada en vatios y la potencia eléctrica total
consumida, durante un periodo típico de utilización
La BOMBA DE CALOR
aplicada a la climatización de viviendas cada día gana más adeptos dentro de los consumidores españoles. Es el
elemento ideal para lugares con calurosos veranos e inviernos no excesivamente fríos.
La BOMBA DE CALOR
es capaz de transportar calor desde lugares fríos hasta lugares más calientes. Es un elemento aparentemente mágico
puesto que estamos habituados a que el calor fluya de los lugares calientes hacia los más fríos. Una nevera es una
bomba de calor, está transfiriendo calor desde su frío interior hacia la cocina . Incluso en las temperaturas más frías de la
Tierra existe calor en el aire y una parte considerable de este calor puede ser aprovechado. La bomba de calor extrae
calor del aire exterior, aumenta su temperatura por compresión y seguidamente la bombea al interior.
Es además un sistema confortable al mantener la relación correcta entre temperatura y humedad del aire.
Si se compara con cualquier otro sistema eléctrico, las bombas de calor son unos sistemas rentables a largo plazo , con
un ahorro de energía considerable. Un convector tradicional de calefacción mediante energía eléctrica obtiene de un
consumo de 1 kWh de energía eléctrica 1 kWh de calor, es una relación de 1 X 1. En cambio una bomba de calor de 1
kWh de consumo eléctrico produce 3 kWh de calor equivalente actuando como calefactor, el rendimiento es de 1X3.
Este importante ahorro energético es debido a que el transporte de calor requiere exclusivamente el consumo eléctrico
del compresor y del ventilador.
INSTALACION DE LOS EQUIPOS
Un equipo de aire acondicionado domestico tipo SPLIT esta formado por 2 unidades, una interior y otra exterior. Entre
estas dos unidades se deben tirar las líneas frigoríficas compuestas por dos tubos de cobre y unas mangueras eléctricas
que unen los dos equipos. Estas líneas se ocultan tras una canaleta. También se debe tener prevista la conducción del
desagüe de los condensados de la unidad interior. Estos condensados son el resultado de la alta capacidad de los
equipos para reducir el nivel de humedad del aire constituyendo un factor decisivo en la calidad del confort.
El instalador buscará la ubicación más adecuada para la instalación del equipo asegurándose de que el confort sea el
indicado y que las molestias y el impacto en la estética de la estancia sean las mínimas.
Si las características de la estancia hacen muy difícil la instalación de un equipo tipo SPLIT o bien se opta por un equipo
con movilidad entre estancias, los TRANSPORTABLES NO REQUIEREN DE INSTALACION, y reúnen las ventajas del
confort al más alto nivel para la climatización residencial o de oficinas y comercios.
GASES REFRIGERANTES
REFRIGERANTE
En el ciclo de refrigeración circula un refrigerante (para reducir o mantener la temperatura de un ambiente por debajo de
la temperatura del entorno se debe extraer calor del espacio y transferirlo a otro cuerpo cuya temperatura sea inferior a
la del espacio refrigerado, todo esto lo hace el refrigerante) que pasa por diversos estados o condiciones, cada uno de
estos cambios se denomina procesos.
El refrigerante comienza en un estado o condición inicial, pasa por una serie de procesos según una secuencia definitiva
y vuelve a su condición inicial. Esta serie de procesos se denominan " ciclo de refrigeración”. El ciclo de refrigeración
simple se compone de cuatro procesos fundamentales.
El refrigerante R-22 es el que se utiliza habitualmente en los equipos de aire acondicionado para aplicaciones
residenciales y comerciales. Es un HCFC (hidroclorofluorocarburo CHCLF2), una serie de sustancias que, debido a su
contenido en cloro, afectan a la capa de ozono. Es inodoro, ininflamable e incombustible y su temperatura de ebullición
en ºC a presión normal es de - 40,6.
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El Protocolo de Montreal , acuerdo internacional para la protección de la capa de ozono ,especificó en sus directivas ,
primero la eliminación de los clorofluorocarburos (CFC) de mayor contenido en cloro y ahora , la retirada gradual de los
HCFC.
En Europa , la producción de R-22 se irá reduciendo progresivamente a partir del 2004 ,llegándose al mínimo en el 2015
.Está ya prohibido su uso en transporte por carretera y ferrocarril , y por encima de una cierta capacidad frigorífica ,
estará prohibido su uso en sistemas de climatización para edificios a partir del año 2000.
ALTERNATIVAS
R-410A
Es un refrigerante libre de cloro (sin CFC´s ni HCFC´s) y por lo tanto no produce ningún daño a la capa de ozono y su
uso no está sujeto a ningún proceso de retirada marcado por la legislación. Tiene un elevado rendimiento energético, es
una mezcla única y por lo tanto facilita ahorros en los mantenimientos futuros. No es tóxico ni inflamable y es reciclable y
reutilizable.
R-407C
Es un refrigerante libre de cloro (sin CFC´s ni HCFC´s) y por lo tanto no produce ningún daño a la capa de ozono y su
uso no está sujeto a ningún proceso de retirada marcado por la legislación. Posee propiedades termodinámica muy
similares al R-22. A diferencia del R-410A ,es una mezcla de tres gases R-32,R-125 y R-134a . Si se precisa reemplazar
un componente frigorífico o se produce una rotura de uno de ellos , el sistema se debe purgar completamente . Una vez
reparado el circuito y probada su estanqueidad ,se rellenará de nuevo ,cargando refrigerante con la composición original.
R-134a
Es un refrigerante libre de cloro (sin CFC´s ni HCFC´s) y por lo tanto no produce ningún daño a la capa de ozono y su
uso no está sujeto a ningún proceso de retirada marcado por la legislación. Es ampliamente usado en otras industrias:
aire acondicionado en automóviles, frigoríficos, propelente de aerosoles farmacéuticos. En aire acondicionado se utilizan
desde unidades transportables o deshumidificadores , hasta unidades enfriadoras de agua con compresores de tornillo o
centrífugos de gran capacidad.
CÁLCULO DE LA POTENCIA FRIGORÍFICA NECESARIA
En el cálculo de la potencia frigorífica necesaria para absorber el calor de un recinto intervienen numerosos factores:
superficie de las paredes, el techo, temperatura exterior, superficie acristalada, orientación de la habitación, sombras
exteriores, ubicación geográfica, época del año, materiales de construcción... etc.
En la práctica se utiliza como base del cálculo unas 100 frigorías por metro cuadrado. Es decir, un recinto de 40 m2
necesitaría un aparato de 4000 frigorías.
Esta es una recomendación orientativa, para obtener mas precisión se recomienda consultar a un profesional que
analice su local y efectúe un cálculo más preciso o utilizar programas de cálculo específicos.
Si el recinto tiene una gran carga térmica por disponer de una gran superficie acristalada o por el color oscuro de la
pared exterior que absorbe más radiación o el recinto esta en una zona calurosa, etc., se recomienda incrementar la
base del cálculo de 100 a 130 frigorías metro cuadrado
Teoría básica de la refrigeración
Si tomáramos un envase que contuviese gas refrigerante, en forma liquida, lo conectáramos a un serpentín de tubo de
cobre mediante un capilar (tubo de pequeñísimo diámetro interior) y dejásemos salir el fluido a través del mismo ¿Que
sucedería?
Al expandirse, este fluido irá cambiando de estado, pasando de liquido a gaseoso. Ya que tiene un punto de ebullición
muy bajo (unos -40 ºC). Para efectuar dicho proceso, el fluido precisa de la energía, en este caso calorífica que ira
tomando del tubo de cobre y que a su vez ésta tomara del aire que esta en contacto con él.
CALOR
CALOR
GAS
FRIO
REFRIG.
LÍQUIDO
CALOR
CALOR
CALOR
TUBO
CAPILAR
CALOR
CALOR
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ESQUEMA BASICO DE UN CIRCUITO FRIGORIFICO
Filtro
secador
Tubo capilar
Valvula de
expansión
Liquido
Unidad interior
Valvulas de
4 vias
Calor
Condensador
Frio
Evaporador
Silenciador
Gas
Compresor
Depósito
acumulador
Cuadro sinóptico del ciclo frigorífico
Componente
Compresor
Fases
Entrada
Salida
REF. estado gas REF. estado gas
baja temp.
aumenta temp.
baja presión
aumenta presión
comprime gas
REF. liquido
alta temp.
Condensador
alta presión
REF. se licua
aire se calienta
alta temp.
REF. liquido
baja temp.
baja presión
REF. pasa
de presión alta a
baja y reduce su
temperatura
REF. liquido
baja temp.
baja presión
REF. pasa de
liquido a gas.
El aire cede la
carga termica
del local al REF.
Dispositivo
de
Expansión
Evaporador
Observaciones
Motor eléctrico consumo
El gas refrig. lleva la
carga térmica del local
El REF. cede al aire
del condensador toda su
energia( la que absorvio del
evaporador)+ la del compresor
1
Se utiliza para alimentar
al evaporador
Se precisa de un ventilador que aspire
el aire de mezcla, lo pasa al evaporador
y lo envia al local frio y desuhumificado
Se produce una recirculación del aire
de mezcla, evaporador aire de
impulsión , aire de mezcla
(1) El ventilador es para circular aire y enviarlo al exterior, evitar recircular aire efecto no útil enviar aire a la atmósfera.
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