Introducción a los principios básicos de HVAC&R

MICURSOINTEGRAL
Modulo I
Clase I – Aire Acondicionado y Refrigeracion.
Introduccion Principios Basicos de HVAC&R

#AIREACONDICIONADO
o Definiciones Basicas:
 Aire Acondicionado y Refrigeracion.
 HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning).
 HVAC&R (Heating, Ventilation, Air Conditioning and Refrigeration).
 Carga Termica o Calor.
 Temperatura de Bulbo Seco y Bulbo Humedo.
 Humedad Absoluta y Relativa.
 Temperatura de Rocio (Ambiente y Equipo).
 Presion.
o Ciclo de Refrigeracion:
 Refrigerante.
 Ciclo Teorico Compresion de Vapor.
 Ciclo Real Compresion de Vapor.
 Equipos Principales y Accesorios.

#AIREACONDICIONADO
o Refrigerantes y Aceites:
 Propiedades Termodinamicas de los Refrigerantes.
 Criterios de Seleccion de un Refrigerante.
 Clasificacion de los Refrigerantes.
 Tipos de Refrigerantes.
 Otros Fluidos Refrigerantes.
 Aceite (Lubricante).
 Tipos de Aceites.
o Tipos de Sistemas de Aire Acondicionado.
 Equipos de Expansion Directa:
 Tipo Dividido o Split.
 Tipo Compacto o RTU.
 Tipo VRF (Volumen de Refrigerante Variable).
 Equipos de Agua Helada:
 Enfriadores de Agua o Chillers.
 Torres de Enfriamiento.

#AIREACONDICIONADO
o Tipos de Sistemas de Refrigeracion.
 Equipos de Expansion Directa:
 Tipo Uno a Uno.
 Tipo Tanden.
 Tipo Rack.
 Fluido Secundario o Tipo Cascada:
 Racks de Refrigeracion de Glycol.
 Racks de Refrigeracion de Dioxido de Carbono R744.
 Racks de Refrigeracion de Propano R290.
o Conclusiones y Recomendaciones.

#AIREACONDICIONADO
 Aire Acondicionado:
Es el proceso de tratamiento del aire de un espacio interior cerrado que controla su
temperatura, humedad, calidad y distribucion con el objetivo de cumplir con las exigencies de
confort.
 Refrigeracion:
Rama de la ingenieria termica que se encarga de estudiar los fenomenos de transferencia de
calor entre dos cuerpos o mas cuerpos.
 Carga Termica o Calor:
Tambien conocido como demanda termica o ganancia termica, es la energia retirada de un
ambiente determinado y que representa la potencia termica requerida para su
acondicionamiento.
 Temperatura Bulbo Seco, Tbs:
Es la medida con un termometro convencional de mercurio o similar cuyo bulbo de
temperatura esta seco.
Clase I – Definiciones Basicas.

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 Temperatura Bulbo Humedo, Tbh:
Es la medida con un termometro convencional de mercurio o similar cuyo bulbo de
temperatura esta humedo bajo una corriente de aire frio donde el agua al evaporarse absorbe
calor y baja la temperatura del instrument de medicion.
 Humedad Absoluta, Ha:
Es la cantidad de vapor de agua presente en el aire, medida en gramos de agua por
kilogramo de aire seco.
 Humedad Relativa, Hr:
Es la cantidad de agua que contiene una masa de aire con relacion a la maxima humedad
que podria admitir sin producer condensacion. Se expresa como el porcentaje de presion
parcial de vapor en el aire con relacion a la presion de saturacion.

#AIREACONDICIONADO
 Presion, (P):
Es una magnitud fisica que mide la proyeccion de la fuerza en direccion perpendicular por
unidad de superficie.
 Presion Absoluta, (Pa):
Es la presion de un fluido medido con referencia al vacio perfecto o cero absoluto.
 Presion Atmosferica, (Patm):
Es la presion ejercida por la atmosfera de la tierra debido al estar rodeados de una masa
gaseosa de aire que genera un peso actuando directamente sobre la tierra.
 Presion Manometrica (Relativa), (Pr):
Es la presion normalmente medida por un instrumento en la cual define la diferencia entre la
presion absoluta y la presion atmosferica.

#AIREACONDICIONADO
 Ciclo de Refrigeracion por Compresion:
Es un proceso termodinamico basado en la teroria de Carnot en la cual se extrae energia en
forma de calor desde un lado de baja presion y el mismo es rechazado al ambiente exterior
en un lado de alta presion.
 Ciclo de Refrigeracion Ideal:
En este ciclo el fluido refrigerante es sometido a cuatro (4) procesos termodinamicas en la
cual se cambia de fase ya sea en el lado de alta o baja presion, donde se comprime, se
condensa, se expande y finalmente se evapora para extraer energia en forma de calor de
determinado medio.
 Ciclo de Refrigeracion Real:
En este ciclo el fluido refrigerante es sometido al mismo proceso termodinamico del ciclo ideal
pero se consideran formas de energia producto de la friccion y transferencia de calor hacia o
desde los alrededores que gereneran procesos irreversibles transitorios.
Clase I – Ciclo de Refrigeracion.

#AIREACONDICIONADO
 Ciclo de Refrigeracion Ideal por Compresion:

#AIREACONDICIONADO
 Ciclo de Refrigeracion Real por Compresion:

#AIREACONDICIONADO

#AIREACONDICIONADO
 Equipos Principales y Accesorios:
 Compresor: es una maquina rotativa que esta diseñada para incrementar la presion y
desplazar fluidos compresibles, tales como gases y vapores.
 Tipo de Compresores:
 Alternativos o Reciprocantes: Aire Acondicionado, Refrigeracion Comercial e Industrial.
 Espiral o Scroll: Aire Acondicionado y Refrigeracion Comercial.
 Rotativos o Tornillos: Aire Acondicionado y Refrigeracion Industrial.
 Rotodinamicos o Turbomaquinas: Aire Acondicionado y Refrigeracion Industrial.

#AIREACONDICIONADO
 Tipos de Compresores:

#AIREACONDICIONADO
 Condensador: es un intercambiador de calor en la cual un fluido en fase vapor es llevado
a un estado liquido a presion cosntante variando su temperatura.
 Tipo de Condensadores:
 Enfriados por Aire: Se emplea un determinado flujo de aire a temperatura ambiente para
extraer calor. Se usan en Aire Acondicionado, Refrigeracion Comercial e Industrial.
 Enfriados por Agua: Se emplea un determinado flujo de agua proveniente de una torre
de enfriamiento para extraer calor. Se usan en Aire Acondicionado, Refrigeracion
Comercial e Industrial.

#AIREACONDICIONADO
 Tipos de Condensadores:

#AIREACONDICIONADO
 Evaporador: es un intercambiador de calor en la cual un fluido en fase mezcla gas -
liquido es llevado a un estado de vapor saturado a presion constante variando su
temperatura.
 Tipo de Evaporadores:
 Expansion Directa (DX): Se emplea un determinado flujo de aire o agua para ceder calor
de un fluido primario o ambiente a una masa de refrigerante. Se usan en Aire
Acondicionado, Refrigeracion Comercial e Industrial.
 Imnundados (Flooded): Se emplea un determinado flujo de agua proveniente de una
Fuente calorifica para extraer ceder calor a una masa de refrigerante . Se usan en Aire
Acondicionado, Refrigeracion Comercial e Industrial.

#AIREACONDICIONADO
 Tipos de Evaporadores:

#AIREACONDICIONADO
 Dispositivos de Expansion: es un elemento que disminuye la presion de un fluido
refrigerante en fase liquido saturado o sub-enfriado de alta presion y temperatura a un
estado de baja presion y temperatura cambiando su estado fisico de una mezcla saturada.
 Tipo de Dispositivos de Expansion:
 Valvula de Expansion: pueden ser del tipo mecanicas (Termostaticas de ecualizacion
interna o externa) o del tipo electromecanicas y automaticas.
 Tubo Capilar: son empleados en refrigeracion domestica y en equipos pequeños de aire
acondicionado.

#AIREACONDICIONADO
 Tipos de Dispositivos de Expansion:

#AIREACONDICIONADO
 Refrigerante:
Es una sustancia que actua como agente de enfriamiento absorbiendo calor de un medio o
sustancia. ASHRAE 34.
 Propiedades Termodinamicas de los Refrigerantes:
 Baja Temperatura de Ebullicion: un punto de ebullicion por debajo de la temperatura
ambiente a presion atmosferica.
 Alto Calor Latente de Vaporizacion: cuanto mayor sea el calor latente de vaporizacion,
mayor sera la capacidad de absorcion de calor del refrigerante.
 Inocuo para Aceites Lubricantes: la accion de los refrigerantes no debe alterar la accion
de lubricacion.
 Bajo Punto de Congelacion: la temperatura de congelacion de cualquier refrigerante
debe estar muy por debajo de las temperatura de evaporacion.
Clase I – Refrigerantes y Aceites.

#AIREACONDICIONADO
 Propiedades Termodinamicas de los Refrigerantes:
 No inflammable, No Toxico.
 Quimicamente Estable: no debe generar reacciones quimicas con otras sustancias o
materiales dentro del Sistema.
 Alta Temperatura Critica: un vapor que no condense a temperatura mayor de su valor
critic sin importar cuan elevada sea la presion.
 No Corrosivo: para poder garantizar compatibilidad con los materiales de componentes
del Sistema y larga vida de operacion.
 Moderado Volumen Especifico de Vapor: para reducir el minimo tamaño de la relacion
de compresion y a su vez un tamaño de compresor menor.

#AIREACONDICIONADO
 Criterios de Seleccion de los Refrigerantes:
 Duracion del Refrigerante segun Normativas Internacionales.
 Phase Down Vs Phase Out.
 Potencial de agotamiento del ozono.
 Toxicidad e inflamabilidad del refrigerante.
 Caracteristicas de transferencia de calor.
 Compatibilidad con los materiales del Sistema.
 Miscibilidad y compatibilidad con los lubricantes.

#AIREACONDICIONADO
 Clasificacion de los Refrigerantes:
 Naturales: Amoniaco (R717), Dioxido de Carbono (R744), Agua (R718).
 Sinteticos: Halogenados (CFC), Parcialmente Halogenados (HCFC).
 Ecologicos: (HFC) Cloro es reemplazado por hidrogeno.
 Tipos de Refrigerantes:
 Sustancias Puras: no cambia su composicion cuando se evapora o cuando condensa
(tiene un solo tipo de molecula). Ejemplo: R11(CFC), R12(CFC), R22(HCFC) y
R134a(HFC).
 Mezclas: cambian su composicion cuando se evapora o cuando condensa (tiene una o
mas moleculas). Ejemplo: Refrigerantes serie 400 y 500.

#AIREACONDICIONADO
 Tipos de Refrigerantes (Mezclas):
 Mezclas Azeotropicas: se comportan como una sustancia pura cuando cambian de fase.
Los componentes tienen la misma temperatura de evaporacion a la presion de la mezcla.
Son mezclas de dos o mas sustancias quimicas que adquieren las caracteristicas de un
refrigerante unico Ejemplo: el R507 – 50%HFC125 + 50%HFC143a.
 Mezclas Zeotropicas: son mezclas de sustancias quimicas que mantienen algunas
caracteristicas de los componentes originales, como temperatura de ebullicion de los
componentes principales. Estas mezclas tienen distintas concentraciones de sus
componentes cuando se condensa y evaporan, a presion constante la temperatura de alta
y baja cambia con la concentracion de sus componentes generando un deslizamiento.
Ejemplo: el R407C – 52%134a + 25%R125 + 23%R32.

#AIREACONDICIONADO
 Ciclo de Refrigeracion de una Mezcla Zeotropica:

#AIREACONDICIONADO
 Equilibrio de fase Liquido – Vapor en Mezclas:
 Mezclas Azeotropicas: posee una exacta composicion porcentual en ambas fases liquido
y vapor. Ejemplo: el R507 – 50%HFC125 + 50%HFC143a.
 Casi Azeotropica: posee una composicion casi exacta porcentual en ambas fases liquido
y vapor. Ejemplo: el R502 – 48.8%HCFC22 + 51.2%CFC115.
 Mezclas Zeotropicas: su composicion porcentual en su fase liquido y vapor son
diferentes en componentes generando un deslizamiento. Ejemplo: el R407C – 52%134a +
25%R125 + 23%R32.

#AIREACONDICIONADO
 Ejemplo de Refrigerantes Comunes:

#AIREACONDICIONADO
 Ejemplo de Refrigerantes (Sustancias Puras) Comunes:

#AIREACONDICIONADO
 Ejemplo de Refrigerantes (Mezclas) Comunes:

#AIREACONDICIONADO
 Aceites (Lubricantes):
Es una sustancia viscosa que su objetivo principal es lubricar el compresor y parte de sus
componentes de manera de reducir los daños por friccion y generacion de altos niveles de
energia en forma de calor que añada capacidad al Sistema.
 Propiedades Termodinamicas de los Aceites Lubricantes:
 Deben ser miscibles con el refrigerantes en cualquiera de sus fases de la materia.
 Deben tener un punto alto de ebullicion y bajo de congelacion.
 Debe tener fluidez, capacidad de desplazamiento en el Sistema, no estancamiento ni
generacion de perdidas por friccion.
 Debe tener niveles moderados a la generacion de corrosion de componentes y partes.
 Nivel permisible de carbonizacion..

#AIREACONDICIONADO
 Clasificacion de los Aceites (Lubricantes):
 Aceite Mineral (MO): son empleados para sistemas de refrigeracion y aire acondicionado,
son refinados con base naftenicas. Son altamente estables con un total de carencias de
ceras lo cual prove excelente rendimiento a baja temperature garantizando la lubricacion
de todos los componentes y partes.
 Aceites Alquibencenicos (AB): son sustancias de composicion sintetica del tipo Aquil
Benceno los que le da una mayor miscibilidad con el refrigerante y major transporte en el
Sistema de refrigeracion.
 Aceites Polioester (POEs): son sustancias de composicion sintetica diseñados para
trabajar con la linea de refrigerantes ecologicos. Han sido diseñados para ser totalmente
miscibles con el refrigerante y no afectar ninguna de sus propiedades de absorcion de
calor.

#AIREACONDICIONADO
 Ejemplo de Aceites Comunes:

#AIREACONDICIONADO
 Equipos de Expansion Directa Tipo Divididos (Split Systems):
Clase I – Tipos de Sistemas de Aire Acondicionado.

#AIREACONDICIONADO
 Equipos de Expansion Directa Tipo Compacto (RTU):

#AIREACONDICIONADO
 Equipos de Expansion Directa Tipo VRF:

#AIREACONDICIONADO
 Equipos de Generacion de Agua Helada (Chiller):

#AIREACONDICIONADO
 Equipos de Refrigeracion tipo uno a uno:

#AIREACONDICIONADO
 Equipos de Refrigecion Racks o Tipo Cascada:

GRACIAS POR SU ATENCION!!!
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