Aire Acondicionado
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El documento describe el funcionamiento de un aire acondicionado. Explica que usa la evaporación de un refrigerante como el R-134 para mover calor de un lugar a otro. Describe el ciclo de refrigeración de cuatro pasos: compresión, condensación, expansión y absorción de calor. Finalmente, ofrece información sobre la eficiencia energética y normas oficiales mexicanas relacionadas con aire acondicionado.
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- 1. Aire Acondicionado Introducción: Un aire acondicionado trabaja con la evaporación de un refrigerante, como el R- 134, con el fin de mover calor de un lugar con cierta temperatura a otro de mayor temperatura. La mecánica de evaporación en un aire acondicionado es la misma que la de un refrigerador.
- 2. ¿Cómo trabaja el ciclo de refrigeración de un AA? 1. El compresor comprime el gas de R- 134, causando un incremento de la temperatura y de presión del gas 2. Este gas caliente y a alta presión fluye por intercambiador de calor con el fin de disipar todo el calor y volverse líquido por condensación 3. El R-134 líquido y con alta presión pasa a través de una válvula de expansión, la cual gasifica el refrigerante ocasionando una disminución importante de temperatura 4. El R-134 frío corre a través de un nuevo intercambiador de calor mediante el cual se absorbe el calor del interior del cuarto http://home.howstuffworks.com/ac.htm
- 3. Entrada de energía eléctrica El R-134 lleva una pequeña cantidad de aceite ligero, el cual lubrica el compresor En un aire acondicionado los equipos internos que consumen energía eléctrica, son el VENTILADOR y el COMPRESOR http://home.howstuffworks.com/ac.htm
- 4. Tonelada de refrigeración 2000 lb Hielo a 32 °F 2000 lb Agua a 32 °F 24 horas después dQ/dt ( ) h Btu 000,12 h,24 1 lb Btu ,144lb,2000 . =× ×== dt dQ Q
- 5. Energy Efficiency Ratio (ERR) • Es el cociente de la potencia térmica removida del ambiente entre la potencia eléctrica consumida por el equipo • La potencia térmica se mide en Btu/h y la eléctrica en watts resultando el EER en la razón de energía térmica removida contra la energía eléctrica consumida (Btu/W-h) • El EER mínimo lo establece una norma de eficiencia energética y el valor depende de las capacidades de los equipos de A.A.
- 6. EFICIENCIA • REE = COPR Relación de Eficiencia Energética de un acondicionador de aire y se determina dividiendo el valor del efecto neto de enfriamiento en el lado interno, en Wt, entre el valor de la potencia eléctrica de entrada, en We • SEER. Relación de Eficiencia de Acuerdo a la Temporada. Sus unidades son Btu/W-h • COPH.=1+COPR Valor del efecto neto de calentamiento en Wt / el valor de potencia eléctrica de entrada en We
- 7. Norma Oficial Mexicana de Aire Acondicionado NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000 Los acondicionadores de aire para habitación, se clasifican por su capacidad de enfriamiento, así como sus características específicas de diseño, conforme la tabla siguiente: TIPO CLASE CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO, Watts sin ciclo inverso y con ranuras laterales 1 2 3 4 5 menor o igual a 1 758 mayor a 1 759 hasta 2 343 mayor a 2 344 hasta 4 101 mayor a 4 102 hasta 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600 sin ciclo inverso y sin ranuras laterales 6 7 8 9 10 menor o igual a 1 758 mayor a 1 759 hasta 2 343 mayor a 2 344 hasta 4 101 mayor a 4 102 hasta 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600 con ciclo inverso y con ranuras laterales 11 13 menor o igual a 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600 con ciclo inverso y sin ranuras laterales 12 14 menor o igual a 4 101 de 4 102 a 10 600
- 8. NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000 Eficiencia energética Fabricante marca en etiqueta valor REE en Wt / We, no menor valor tabla Clase REE , Wt / We 1 2,84 2 2,84 . 3 2,87 4 2,84 5 2,49 6 2,64 7 2,64 8 2,49 9 2,49 10 2,49 11 2,64 12 2,49 13 2,49 14 2,34
- 9. Ahorro de Energía E F IC IE N C IA E N E R G É T IC A R e la c ió n d e E f ic ie n c ia E n e r g é t ic a ( R E E ) d e te r m in a d a c o m o s e e s ta b le c e e n la N O M - 0 2 1 - E N E R /S C F I/E C O L - 2 0 0 0 R E E e s t a b le c id a e n la n o r m a e n ( W /W ) R E E d e e s t e a p a r a t o e n ( W /W ) A h o r r o d e e n e r g ía d e e s t e a p a r a t o IM P O R T A N T E M a r c a : S U P E R - IR IS T G V 0 2 4 R 2 0 0 B 1 3 2 5 W M o d e lo : P o t e n c ia e lé c t r ic a : 3 5 0 0 WE fe c t o n e to d e e n f r ia m ie n to : 2 ,4 9 0 % 5 % 1 0 % 1 5 % 2 0 % 2 5 % 3 0 % 3 5 % 4 0 % 4 5 % 5 0 % M e n o r A h o r r o M a y o r A h o r r o E l a h o r r o d e e n e r g í a e f e c t iv o d e p e n d e r á d e lo s h á b it o s d e u s o y lo c a liz a c ió n d e l a p a r a t o E s te a p a r a t o c u m p le c o n lo s r e q u is it o s d e s e g u r id a d a l u s u a r io y n o d a ñ a la c a p a d e o z o n o L a e t iq u e ta n o d e b e r e t ir a r s e d e l a p a r a t o h a s t a q u e h a y a s id o a d q u ir id o p o r e l c o n s u m id o r fin a l R E E = E f e c t o n e t o d e e n f r ia m ie n t o ( W ) P o t e n c ia e lé c t r ic a ( W ) ) %1001 ennormalaenaestablecid enaparato × − (W/W)REE (W/W)estedeREE REE = Efecto neto de enfriamiento , W Potencia Eléctrica , W Ahorro de Energía: REE = 3500 W 1325 W = 2.64 % Ahorro Energía = 2.64 2.49 -1 x 100% = 6.024 %
- 10. Tabla de Conversiones Tabla de Conversión de Unidades útiles para el cálculo en aire acondicionado KW/ton = 12 / EER EER = 12 / KW / ton EER = COPR x 3.412 REE = EER / 3.412 COPR = 12/ (KW/ton) / 3.412
- 11. ssa wTAV ,,, ee wT , eP CT OkgH kJ H Kkg kJ Cp m kg ext OvH a a 35 2257 007.1 196.1 2 3 2 = =∆ ° = =ρ ( ) ( ) ( ) ( ) + = += ∆ ∆ = −=∆ °∆ ° = °−=°∆ = •• •• •• •• • kW W kWP kW h Btu kWQQ W h Btu EER h Btu TR kW h Btu kWQQTR kgH kJ H kgA OkgH w s kg mkWQ kgA OkgH ww kgA OkgH w KT Kkg kJ Cp s kg mkWQ CTTKT m kg mA s m V s kg m e LatSen e LatSen OvHaLat aaSen se aaa 1000 , 1 3412 , , 120001 3412 ,,TonRef 0 , seco ,,, seco , seco , ,,,, ,, ,,,, 2 2 2 21 2 3 2 2 ρ humedaddeRelación, aguadeliónvaporizacdelatenteCalor airedelEspecíficoCalor evaporadordelsalidalaaairedeFlujo : 21 2 = =∆ = = • ww H Cp m Donde OvH a a
- 12. EJEMPLO: TONELADAS DE REFRIGERACIÓN Y RELACIÓN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Las mediciones en un aire acondicionado de ventana resultan en los siguientes valores: •Velocidad del aire a la salida del evaporador: 4.187m/s •Área del ducto de salida del evaporador: 660 cm^2 •Temperatura a la salida del evaporador: 8.6°C •Relación de humedad a la salida del evaporador: 6.26 g de agua/kg de aire seco •Temperatura a la entrada del evaporador: 25.8°C •Relación de humedad a la entrada del evaporador: 8.016 g de agua/kg de aire seco •Potencia eléctrica de entrada: 2.400 kW •Densidad del aire: 1.196 kg/m^3 •Temperatura exterior: 35°C Determine las toneladas de refrigeración, TR y la EER con unidades inglesas
- 13. Te=35°C Te=25.8°C 8.06gH2O/kg Aire Te=8.6°C V=4.187m/s A=660m^2 6.26gH2O/kg Aire P=2.400 kW ρ=1.196 kg/m^3 DIAGRAMA
- 14. ( )( ) ( ) kW s kJQ OkgH kJ kgAS OkgH s ASkgHwmQ kgAS OkgH kgAS OgHw kgAS OgHwy kgAS OgHw kg kJH kW s kJQ K kgK kJ s kgTCpmQ s kgm m kgm s mAVm kgK kJCp Lat OvHaLat OvH Sen aaSen a aaa a 3099.13099.1 225710756.13305.0 10756.1756.1 26.6016.8 2257 7267.57267.5 2.17007.13305.0 3305.0 196.1066.0187.4 007.1 2 23 232 2 2 2 1 3 2 2 2 == × =∆∆= ×==∆ == =∆ == =∆= = == = • − •• − • •• • • ρ
- 17. Solución usando la carta psicométrica: Punto A: • T = 25.8° C • 8.016 gH2O/kgAS • hA = 47.5 kJ/kgAS • vA = 0.858 m3/kgAS Punto B: • T = 86° C • 6.26 gH2O/kgAS • hB = 25 kJ/kgAS • vB = 0.806 m3/kgAS Ecuaciones: ( ) ( ) wwASffSii BAAWWBBAA BA hhhhh wwww •••••• ••••• ••• −−=∴+= −=∴+= == ∑∑ mmQmQm:EnergíadeBalance mmmmm:AguadeBalance mmm:SecoAiredeBalance 21
- 18. Solución: ( )( ) ( ) TR hr MBTU TR kW hr MBTU kW hr MBTUTR kW s kJQ OkgH kJ s OkgH kgAS kJ kgAS kJ s kgASmhhmQ OkgH kJ s OkgH m kgAS OkgH kgAS OkgH s kgASwwmm s kgAS kgASm msm v AV m S wBABS w Bw B BB B 1874.2 12 1 1 4121916.3 6925.7 121 6925.76925.7 1216.36100206.6255.473429.0h 1216.36h CengeldeicaTermodinámdelibrodelsaturadaaguapara4-AtablalaDe 100206.6 00626.0008016.03429.0)( 3429.0 806.0 066.0187.4 2 24 Cf@8.6 2 Cf@8.6 24 22 21 3 2 ⇒ = == ×− − =−−= = ×= − =−= === • − ° ••• ° − • •• •