Fisica atomica 1

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Institute, 1987, tomo 3)

El segundo de los componentes mencionados se entiende como un factor de carga que se adiciona para considerar la humedad presente en el ambiente y la cual debe ser retirada por el equipo de acondicionamiento de aire. Si el proceso de añadir o quitar calor a una sustancia no cambia su temperatura pero da como resultado un cambio de estado de líquido a vapor, se habla entonces de calor latente.

b) Ganancia de calor en una estructura: La ganancia de calor se calcula para todos los ambientes que van a ser enfriados en la edificación. Para el caso de este trabajo, será un edificio de 4 pisos y un sótano los cuales tendrán requerimientos diversos.

La radiación solar a través de las ventanas puede constituir la mayor parte de la ganancia de calor de una estructura. La energía solar transmitida y absorbida dependerá del tipo de vidrio y además del grosor de las paredes. En el caso de las ventanas, se presentan normalmente de un mismo tipo, pero no siempre de una misma área. Estas ventanas podrían tener matices oscuros o reflexivos que le permitan reducir el calor ganado del ambiente. La ganancia de calor total en un ambiente no es más que la suma de la ganancia total de Calor Sensible y la carga de Calor Latente.

2. Ciclo de refrigeración

En el ciclo de refrigeración circula un refrigerante cuya función es la de reducir o mantener la temperatura de un determinado ambiente por debajo de la temperatura del entorno. Para ello, se debe extraer calor del espacio que deseamos refrigerar y transferirlo a otro cuerpo cuya temperatura sea inferior 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 definida y vuelve a su condición inicial. El conjunto de esta serie de procesos se denomina "ciclo de refrigeración". El ciclo de refrigeración simple se compone de cuatro procesos fundamentales.

2.1. Expansión

Al principio, el refrigerante está en estado líquido en la unidad exterior a alta presión. Es necesario enviarlo a la unidad interior y, para conseguir el efecto de refrigeración, se manda a través de un elemento de expansión. Con ello se consiguen dos cosas: reducir la presión y la temperatura del líquido, dejándolo con las condiciones óptimas para la operación.

2.2. Evaporación

En el evaporador (dentro de la unidad interior), el líquido se evapora, cediendo frío al aire del local a climatizar (impulsado por un ventilador). Todo el refrigerante se evapora en el evaporador y como resultado se obtiene gas.

2.3. Compresión

Este gas vuelve a la unidad exterior para convertirse, de nuevo, en líquido. El primer paso es comprimir el gas. Esta operación se efectúa en el compresor obteniendo gas a alta presión.

2.4. Condensación

El vapor a alta presión circula a través del condensador. Se evacua el calor al exterior y se obtiene el refrigerante en estado líquido.

A continuación se presentan los subsistemas o partes de un sistema de aire acondicionado.

3. Equipo de Aire Acondicionado

Un sistema de acondicionamiento de aire debe ser capaz de extraer calor y humedad del espacio a acondicionarse, para esto se tiene como punto central un equipo de aire acondicionado el cual debe ser capaz, mediante procesos psicométricos, de dar al aire ciertas características deseadas y planteadas al iniciarse cada proyecto.

Un equipo de aire acondicionado a su vez tiene los siguientes equipos mecánicos los cuales se describirán brevemente.

a) El compresor: Es el corazón del sistema de compresión de vapor y por ende el primer componente que se analiza. Actualmente los dos tipos de compresores para refrigeración más comunes son: Alternativo y Rotativo o de Tornillo, los cuales se menciona a continuación. Cabe indicar que también hay compresores del tipo Scroll (de hélice o de caracol) y de pistón rotativo u oscilante.

Los dos tipos de compresores se listan a continuación:

El compresor alternativo; es un tipo de compresor sencillo de desplazamiento positivo y se fabrican de diferentes tamaños. Los compresores alternativos modernos son de simple efecto y pueden ser de un cilindro o de múltiples cilindros estando estos últimos dispuestos en V o en W, radialmente o en línea. Durante la carrera de admisión el gas refrigerante de baja presión es aspirado a través de la válvula de admisión, que puede estar en el pistón o en la culata. Durante la carrera de escape, el pistón comprime el refrigerante y después lo empuja a través de la válvula de escape que usualmente forma parte de la culata. La velocidad de funcionamiento en estos equipos ha ido incrementándose paulatinamente en los últimos años desde 100 RPM iniciales hasta 3600 RPM actuales que casi no se han alterado mucho. Normalmente, los agujeros en las carcasas del compresor son fuente de fugas dado que se debe transmitir potencia al cigüeñal desde el motor eléctrico, por lo que se está tendiendo a tener el motor acoplado dentro de la carcasa.

El compresor rotativo o de tornillo; es usual para cargas completas, es decir que estos equipos son buenos para trabajar a valores cercanos a la capacidad de diseño y además para aplicaciones con grandes volúmenes. Requieren poco mantenimiento y producen poco ruido al operar, todo esto hace que sean más costosos. Las características del compresor de tornillo hacen que sea ideal para utilizarlo en industrias y, en general, a gran escala, dada sobretodo su durabilidad, gran rendimiento energético y utilización para refrigerar grandes volúmenes (a partir de 400 m3/h). Este tipo de compresor es el que se utiliza mayormente en los Chillers.

b) Los condensadores: Son los que reciben el vapor refrigerante sobrecalentado proveniente del compresor eliminando el recalentamiento del vapor y a continuación lo condensan, disminuyendo así el valor de entalpía.

Se mencionaran tres tipos de condensadores, el primero de ellos es el condensador refrigerado por agua, condensador refrigerado por aire y del tipo evaporativo.

El condensador refrigerado por agua; en este equipo el refrigerante caliente procedente del compresor se enfría utilizando agua, la cual a su vez se enfría en