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7/25/2019 Cómo Funciona El Aire Acondicionado Tu Guía Para Descubrir Como Enfrían Los Aparatos de Aire Acondicionado

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Cómo funciona el aire acondicionado

Tu guía para descubrir como enfrían los aparatos deaire acondicionado

Escrito por: Juan Pablo Muñoz León

Año de publicación: 2015

versión:1.0

Reservados todos los derechos. No se permite la reproducción total o parcial de esta obra, ni su

incorporación a un sistema informático, ni su transmisión en cualquier forma o por cualquier medio

(electrónico, mecánico, fotocopia, grabación u otros) sin autorización previa y por escrito de los

titulares del copyright . La infracción de dichos derechos puede constituir un delito contra la propiedadintelectual.



Índice -Introducción

-Que es y que no es esta guía

-Cómo funciona un aire acondicionado

Compresión

Condensación.

Expansión.

Evaporación.

-Características de un aire acondicionado

-Componentes básicos de un aparato de aire acondicionado

Compresor

Hermético

Alternativo

Rotativo

Scroll

Semihermético

Alternativo

Tornillo

Batería de condensación

Elemento expansor

Capilar

Restrictor

Válvula de expansión

Válvula de expansión electrónica

Batería de evaporación

-Tipos de aparatos de aire acondicionado

Aire/aire

Splits 1x1

Multisplits

Compactos

Aire/agua

-Ahora depende de ti



Introducción

Gracias por elegir esta guía en la que, de la manera más sencilla posible y ejemplos

claros, se explica como funcionan los aparatos de aire acondicionado, el ciclo quehace que el refrigerante enfríe y cuales son los principales tipos de aire

acondicionado, todo ello explicado de tal forma que lo pueda comprender cualquier

persona sin conocimientos previos en climatización.

En el mercado puedes encontrar cientos de libros sobre aire acondicionado,

climatización y sistemas de refrigeración, por lo que te preguntarás que tiene de

especial esta guía. A diferencia de ellos, en este libro encontrarás los conceptos

básicos explicados de una forma clara, sin tecnicismos y sin complicados conceptos

que pueden aburrir hasta al ingeniero más motivado.

Te garantizo que, al terminar de leer esta guía, habrás comprendido como enfrían los

sistemas de aire acondicionado y que tipos de aparatos podemos encontrar.

Espero que este libro sea de tu agrado y me alegraré de que así sea.

Un saludo

Juan Pablo Muñoz León



Que es y que no es esta guía

Antes de que que comiences con la primera parte de este libro, tengo que aclarar que

esta guía no está pensada para todo el mundo.

Si eres técnico en climatización, profesor de frío industrial o simplemente puedes

detectar cualquier avería en una aparato de aire acondicionado con solo escucharlo,

siento decirte que lo que explico en esta guía ya lo debes de saber.

Si por el contrario, no sabes exactamente como se “genera” ese frío en estos

aparatos y, por curiosidad o necesidades laborales, quieres comprenderlo, esta guía

es tu punto de partida.

Incluso me he encontrado con mucha gente que se ha “atrevido” a montar algún

aparato de aire acondicionado sin conocimientos previos, simplemente siguiendo las

instrucciones de instalación, pero que, ante el más mínimo fallo de la máquina o

percance durante la instalación, no sabían encontrar la solución, ya que realmente no

saben como funciona el aire acondicionado.

Si estás dispuesto a conocer los secretos del aire acondicionado, estoy dispuesto a

explicártelos, comencemos entonces.



Cómo funciona un aire acondicionado

"-¿De donde sale ese frío?"

Todos sabemos que un aire acondicionado echa aire frío pero, ¿como lo hace?

Tomaremos como ejemplo el tipo de aire acondicionado que podemos ver en el

salón de cualquier hogar, un split mural.

Los sistemas habituales de aire acondicionado enfrían el aire al hacerlo pasar por

una batería (no confundir con batería eléctrica) de tubos, por los cuales está

circulando un refrigerante, éste está mucho más frío que el aire que entra (a unos 2

grados centígrados) y así baja la temperatura del aire. Increíblemente sencillo, ¿no?

Esto es lo que hacen las unidades interiores que podemos ver en nuestro salón,

recogen el aire por la parte superior, lo hacen pasar por la batería y lo vuelven a

expulsar a menor temperatura.

La siguiente pregunta es obvia, si el refrigerante enfría al aire, ¿que enfría al

refrigerante?

En esta parte voy a explicar todo el proceso por el que pasa el refrigerante mientras

que completa su recorrido por el circuito del aire acondicionado. Te aviso de

antemano que esta será la parte más compleja de todo el libro, pero si comprendes

las cuatro fases por las que pasa el refrigerante, ninguna máquina tendrá secretos

para ti.

Como ya existen muchos libros que explican este proceso de manera muy técnica, lo

explicaré de la manera más sencilla posible.

El refrigerante es un fluido con unas propiedades idóneas para realizar diferentes

cambios de estado y temperatura, los cuales le permite "robar" el calor del aire del

interior de la estancia, para luego cederlo al aire del exterior.

Antes de explicarte las cuatro fases, debes entender estos dos conceptos.

1-El punto de ebullición de un fluido es directamente proporcional a la



presión a la cual está sometido.

Por si no te queda claro te pondré un ejemplo.

El agua, como cualquier otro fluido, tiene una temperatura propia de ebullición, que

en su caso es de 100 grados, pero esto solo ocurre con una presión atmosférica de 1

bar, osea la presión que tenemos sobre el nivel del mar, pero si disminuimos la

presión, por ejemplo, subiendo a la cima del monte Everest, entonces vemos que el

agua hierve a tan solo 70 grados. De la misma forma, si aumentamos la presión,

como podría ser en una olla exprés, el agua hierve a partir de los 120 grados, por lo

tanto, la temperatura de ebullición variará si cambiamos la presión.

2-Cuando un líquido llega a su punto de ebullición, no puede variar su

temperatura hasta que no cambia de estado.

¿Que quiere decir esto? Seguimos con el ejemplo del agua.

Si tenemos una olla de agua a temperatura ambiente y encendemos el fuego, éste le

comienza a aportar calor al agua. El agua absorbe el calor de la llama y lo utiliza

para aumentar su temperatura (hasta aquí bastante obvio).

Si ponemos un termómetro en el agua veremos como va subiendo la temperatura

hasta que llegue a los 100 grados, y en ese momento comienza a hervir. Lo extraño es

que, aún con la llama calentando la olla, el agua no sigue aumentando la temperatura,

se quedará a 100 grados mientras va hirviendo, y el calor que sigue absorbiendo del

fuego lo emplea para cambiar de estado, osea , para pasar del estado líquido a

gaseoso, y solamente cuando ya esté en forma de vapor podría seguir aumentando de

temperatura, si continuáramos calentándolo.

Con estos dos conceptos aclarados ya puedes comprender como funciona el

refrigerante en las cuatro fases que te explico a continuación.

Las cuatro fases son:

Compresión, condensación, expansión y evaporación.

1-Compresión

Comenzamos la fase en el corazón de nuestro sistema. El compresor es la parte más

importante del equipo (y la más cara). Este motor comprime el refrigerante que llegadel evaporador, en estado gaseoso y al aumentarle la



presión aumenta a su vez su temperatura (esto se produce por el aumento de

colisiones entre las moléculas del refrigerante, pero no vamos a entrar en esos

detalles).

Lo que nos interesa saber es que, en esta fase, comprimimos el refrigerante en estado

gaseoso para subir su punto de condensación ( osea el umbral de temperatura a partir

del cual dejaría de ser gas y pasaría a estado líquido) por encima de la temperatura

del aire exterior, ya que en la siguiente fase necesitaremos enfriar el refrigerante lo

suficiente la que pase del estado gaseoso al estado líquido.

Resumen de la fase de compresión:

Aumentamos presión y temperatura del refrigerante en estado gaseoso.

2-Condensación

Ahora que ya tenemos el refrigerante a alta presión (la cual dependerá del tipo de

refrigerante) y alta temperatura (unos 70-80 grados) necesitamos que pase del estado

gaseoso a líquido. Esto lo conseguimos haciendo circular el refrigerante por la

batería exterior.

El refrigerante entra a la batería exterior teniendo una temperatura de condensación

de unos 45 grados. Como el aire de la calle estará a menor temperatura, éste enfriará

al refrigerante lo suficiente como para pasar de estado gaseoso a estado líquido.

En nuestro ejemplo del split mural de una vivienda vemos que, en la unidad exterior,

por la parte trasera, hay una batería de tubos por los que pasa el aire gracias al

ventilador y podemos notar como echa aire caliente. Está cediendo el calor del

refrigerante al aire del exterior.

Resumen de la fase de condensación:

Disminuimos la temperatura del refrigerante para hacerlo líquido, mantenemos la

misma presión que teníamos.

3-Expansión

Ahora veremos la fase contraria a la compresión, ¿ya te harás una idea de lo que

pasa, no?

El refrigerante llega al elemento expansor, que puede ser de diferentes tipos en

función del tipo de máquina, pero todos hacen lo mismo, provocar el



"efecto Venturi". No te preocupes si te suena a chino porque ahora lo entenderás.

Imagina que circulas por una autopista de 3 carriles con gran cantidad de tráfico y te

acercas a un peaje o una zona con un carril cortado. Los coches comienzan a frenar y

a circular cada vez más cerca unos de otros. Una vez que pases el peaje o el

obstáculo la autopista pasa a tener 5 carriles, ¿que ocurrirá?, que los coches tendrán

espacio de sobra y podrán circular a la máxima velocidad.

Pues eso mismo hace el refrigerante, llega al expansor a alta presión y despues de

pasar por el, se encuentra con un tubo mucho más ancho, por lo que el refrigerante se

expande y al expandirse baja su temperatura (justo lo contrario que hizo en el

compresor).

Resumen de la fase de expansión:

Disminuimos la presión y temperatura del refrigerante en estado líquido.

4-Evaporación

En esta ultima fase es donde enfriaremos el aire de la vivienda o el local.

El refrigerante llega al evaporador, que es el nombre que le damos a la batería

interior de un split mural, osea lo que vemos colgado en la pared, y comienza a

circular por la batería en estado líquido y a baja temperatura (unos 2 grados). Al

mismo tiempo, el ventilador de nuestra unidad interior está haciendo circular el aire

de la instancia a través de la batería, y como el aire estará más caliente que el

refrigerante el calor pasará del aire al refrigerante. El aire saldrá de la máquina más

frío de lo que entraba (para eso la usamos, ¿no?), el refrigerante absorbe el calor y

lo utiliza para volver a cambiar de estado, pasando de líquido a gas (justo lo

contrario de la fase de condensación) y así poder volver al compresor y volver a

repetir el ciclo.

Resumen de la fase de evaporación:

Aumentamos la temperatura del líquido lo suficiente para que pase a estado gaseoso,

mantenemos la misma presión que teníamos.

Como puedes ver el refrigerante hace un ciclo de cuatro etapas, donde en dos hace

un cambio de estado y en las otras dos un cambio de temperatura y por cada fase hay

otra que hace justo lo contrario.



Características de un aire acondicionado.

Exísten muchos tipos de aire acondicionado, tantos como necesidades pueda haber

en una instalación, pero aquí trataremos los más comunes.

En el mercado solemos escuchar términos como “bomba de calor” o “inverter”.

Las máquinas con bomba de calor son exactamente iguales que los aparatos “solo

frío”, con la particularidad de que, en su circuito, se les ha añadido una válvula

llamada válvula de cuatro vías, la cual permite a la máquina generar tanto aire frío

para el verano como aire caliente en invierno, esto se consigue de una manera muy

sencilla. La válvula está colocada justo a la salida del compresor; en su posición

normal envía el gas caliente (recién comprimido) a la batería exterior, para que sigael ciclo normal, como hemos descrito antes, pero cuando activamos la función de

bomba de calor, la válvula cambia la dirección del gas caliente y lo envía

directamente a la batería interior, invirtiendo así la función de las dos unidades y en

ese caso será la unidad exterior la que “disipe” el frío.

De esta forma tendremos aire frío y caliente con el mismo aparato, aunque cabe

destacar que en zonas muy frías (con temperaturas bajo cero) no son recomendables,

ya que pierden mucha eficiencia.

Las máquinas “inverter” se distinguen de las convencionales en que son capaces de

regular la velocidad a la que trabaja su compresor, por medio de una electrónica

mucho más avanzada. Para entenderlo mejor, diremos que las máquinas “no inverter”

solo son capaces de funcionar al 100% de su potencia o estar paradas, por lo que

cada vez que el compresor arranca, lo hace produciendo un pico de consumo

eléctrico y se pone a girar al máximo de revoluciones hasta que la máquina se pare;

en cambio las máquinas con sistema inverter, arrancan su compresor de forma

gradual y lo ponen a trabajar a la potencia necesaria, en función de la demanda deese momento, ahorrando en consumo energético y mejorando el confort.



Componentes básicos de un a/a

Los equipos de aire acondicionado tienen varios componentes y cada vez contienen

más elementos electrónicos para mejorar su funcionamiento y uso eficiente de laelectricidad que consumen, pero todos los equipos tienen cuatro componentes

básicos, que son las partes del equipo donde se producen los cambios de estado o

temperatura del refrigerante tal y como te expliqué en el capítulo anterior.

Compresor

El compresor es el corazón del equipo, es el motor que comprime el refrigerante y a

su vez lo hace circular por todo el sistema.

Existen distintos tipos de compresores en función de la potencia del equipo pero en

climatización nos solemos encontrar con dos tipos principalmente, compresores

herméticos y semiherméticos.

Los herméticos son los más habituales en pequeñas y medianas potencias y cada vez

les van ganando terreno a los semiherméticos, en máquinas de gran potencia como

enfriadoras de agua.

Se llaman herméticos porque vienen en un bloque cerrado, en el que se encuentran

tanto la parte eléctrica como mecánica del motor y no están diseñados para abrirlos

y repararlos en caso de avería.

Los semiherméticos, en cambio, se pueden desmontar por piezas para reparar

posibles averías o reemplazar piezas desgastadas de las partes móviles y eléctricas

del compresor.

Los compresor herméticos más habituales son alternativos, rotativos y scroll.

Compresores herméticos alternativos.

Los encontramos en equipos de poca potencia o más antiguos. El encargado de

comprimir el refrigerante es un pistón accionado por el motor eléctrico. Su

funcionamiento es muy similar al motor de combustión de un coche, donde un pistón

baja para llenar la cámara de compresión de refrigerante para luego subir y

comprimirlo.

Compresor hermético rotativo



Es el más utilizado en los equipos nuevos de pequeña y mediana potencia.



Para comprimir el gas utiliza un rodillo giratorio que gira excéntricamente sobre las

paredes de la cámara de compresión para comprimir el refrigerante.

Compresor hermético scroll

Es compresor se utiliza en equipos de mediana y gran potencia.

En su interior se encuentran dos espirales para comprimir el gas. Una de ellas es fija

y la otra gira sobre la primera, para ir comprimiendo el refrigerante a medida que

éste avanza por el espacio que queda entre la espiral fija y la móvil.

Compresores semiherméticos

Estos compresores se utilizan en equipos de mucha potencia, aunque cada vez son

más los fabricantes que diseñan sus equipos con varios compresores herméticos

medianos en lugar de uno o varios semiherméticos de mayor potencia, ya que así se

permiten arranques más escalonados en función de la demanda del equipo y la

disminución de los costes de reparación en caso de fallo de uno de los compresores,

ya que son más pequeños.

La ventaja de los semiherméticos es que pueden ser abiertos y reparados antes de

tener que sustituirlos.

Pueden ser del tipo alternativo, osea con pistones para comprimir el gas o de tipo

tornillo, que utilizan un sistema similar a los compresores scroll, dos espirales que

giran una sobre la otra, comprimiendo el refrigerante que circula entre ellas.

Batería de condensación

Mucha gente se confunde con la palabra batería, al pensar que es algún tipo de

batería eléctrica, pero al referirnos a la batería exterior o interior de un aire

acondicionado, estamos hablando del panel de tubos de cobre por el que hacemos

pasar el aire y el refrigerante para que se produzca el intercambio de temperaturas.

Además de ser un serpentín de tubos de cobre, se le colocan unas aletas de aluminio

para aumentar la superficie de contacto entre el aire y el refrigerante y aumentar así

su eficiencia.



Batería de evaporación:

Llegamos a la batería interior, al igual que en la batería exterior, encontramos un

serpentín de tubos donde se produce el intercambio térmico entre el aire, esta vez del

interior de la estancia y el refrigerante.

La encontramos dentro de la unidad interior. El aire de la estancia sale más frío que

cuando entra, mientras que el refrigerante se va evaporando a medida que recorre

esta batería, para volver al compresor en forma de gas.

Ya hemos visto los cuatro componentes básicos que deben de tener todos los

aparatos de aire acondicionado. Por supuesto, cualquier máquina tiene otros muchos

componentes para mejorar su funcionamiento, tales como diferentes elementos de

seguridad, componentes electrónicos para controlarla y todos los mecanismos que elfabricante decida añadirle, pero estos eran los cuatro componentes básicos que debe

de tener un sistema frigorífico.



Tipos de aires acondicionados:

Existen diferentes tipos de máquinas de aire acondicionado en función de su uso yforma. Las dos grandes categorías son "aire/aire" y "aire/agua", que se refieren a si

el intercambio térmico lo hacen enfriando aire o agua.

Aire/aire:

-Split 1X1

Los llamados "splits" (partido en Inglés) son las máquinas que están divididas en una

unidad interior y otra unidad exterior.

Dentro de esta categoría encontramos los splits murales, que son los que solemos

encontrar en los salones de las viviendas colocados en la pared, los splits de

consola, que son los que pueden ir tanto en vertical a nivel del suelo,( como si fuera

un radiador de calefacción) o en horizontal en el techo (típicos de los comercios).

También tenemos los splits de cassette, que se instalan empotrados en los falsos

techos de las oficinas o similares y por último los splits de conducto, donde la

unidad interior queda escondida y solo se ven los difusores por donde circula elaire.

Todas estas unidades tienen en común que tienen una unidad interior y otra exterior.

-Multisplit

Las unidades multisplit son exactamente iguales que las split, pero una unidad

exterior puede tener varias unidades interiores conectadas, ahorrando tiempo de

instalación y espacio al no tener que instalar tantas unidades exteriores comounidades interiores tengamos.

Algunos ejemplos son los 2X1, 3X1 o las VRV, que son máquinas que con solo una

exterior pueden llevar hasta 15 o 20 unidades interiores.

-Compactos

Las máquinas que hemos visto hasta ahora tenían una parte interior y otra exterior,

pero también existen máquinas que tienen todos sus componentes en un mismo

bloque.



Las unidades de "ventana", son las máquinas que podemos ver en las típicas



casetas de las obras, que se instalan haciendo un agujero en una pared y poniendo la

máquina en medio, quedando una parte dentro del habitáculo y la otra hacia fuera.

Las unidades portátiles, comúnmente llamadas "pingüinos", que son máquinas

compactas, normalmente con ruedas para colocarlas eventualmente en cualquier sitio.

Las unidades compactas de conductos, que suelen ser máquinas de mayor potencia,

ubicadas en salas de máquinas o falsos techos, con un sistema de conductos por

donde circula el aire de toda la estancia.

Estas son las principales configuraciones que encontraréis. Como podéis ver existen

tantas máquinas como necesidades de espacio pueda haber.

-Aire/agua:

Este es el otro grupo donde podemos clasificar las máquinas de aire acondicionado.

Aquí encontramos las máquinas que utilizan el agua para evaporar o condensar el

refrigerante.

Las más conocidas son las plantas enfriadoras, que son unidades compactas pero han

sustituido su batería y ventilador interior por un intercambiador térmico, entre el

refrigerante y un circuito de agua cerrado, por lo que en vez de enfriar el aire

enfriamos agua, para más tarde utilizarla en climatizar o cualquier otro proceso que

requiera agua fría.

En una instalación con una enfriadora solemos encontrar fancoils, que son las

unidades que aprovecharán el agua fría de la enfriadora para enfriar el aire de la

estancia. Podemos decir que es una especie de radiador de calefacción con un

ventilador. También existen fancoils que tienen la misma forma que la unidad

interior de un split pero funciona con agua fría en lugar de refrigerante.

También existen unidades compactas condensadas por agua, que, en lugar de utilizar

el aire de la calle para condensar el refrigerante, utilizan el agua de un circuito

cerrado para la condensación, aunque ya están en desuso.

Finalmente tenemos las torres de refrigeración, que se encargan de disipar el calor

generado en el proceso anterior, bajando la temperatura del agua unos 5 grados por

medio del enfriamiento evaporativo. También se encuentran en desuso.



Ahora depende de ti.

Muy bien, si has leído toda esta guía ya sabes “de donde sale ese frío”, y que el

funcionamiento de los aparatos de aire acondicionado por medio de refrigerante essencillo pero a su vez complejo.

Esta ha sido una introducción a el mundo del aire acondicionado, pero como debes

de suponer, es muchísimo más amplio de lo que aquí he explicado.

Si quieres ampliar conocimientos sobre el tema existen muchos libros acerca del

aire acondicionado, quizás el más conocido de ellos es el manual de aire

acondicionado de Carrier, que es un libro de referencia en el sector y puedes ver

pulsando este enlace.

Puedes mandarme tus opiniones o dudas sobre mi libro a esta dirección de correo:

[email protected]

Estaré encantado de leer tu opinión.

mailto:[email protected]?subject=como%20funciona%20el%20aire%20acondicionado

http://www.casadellibro.com/afiliados/homeAfiliado?ca=25497&idproducto=1226887

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