Aire acondicionado: tipos, diagrama, trabajo, aplicaciones | Aprende Ingeniería Mecánica (2024)

El aire acondicionado no es un proceso de solo calentar o enfriar a una temperatura deseada. El aire acondicionado se ocupa de acondicionar o controlar el aire. El proceso completo de climatización incluye los siguientes procesos.

1. Aire de refrigeración o calefacción
2. Adición de humedad en el aire (Humidificación) o eliminación de humedad del aire (Deshumidificación)
3. Control del movimiento del aire
4. Purificación del aire
5. Incorporación de aire fresco del exterior
6. Distribución de aire

Definición de aire acondicionado:

El aire acondicionado se puede definir como el control simultáneo de la temperatura, la humedad, el movimiento y la pureza del aire dentro de un espacio cerrado.

O

También se puede definir como la ciencia que se ocupa del suministro y el mantenimiento de condiciones atmosféricas internas deseables independientemente de las condiciones externas.

Principio del aire acondicionado

En el sistema de aire acondicionado, el dispositivo o unidad que proporciona aire acondicionado se denomina acondicionador de aire. Este dispositivo extrae continuamente aire de un espacio interior que se requiere enfriar, lo enfría en el sistema de refrigeración y lo descarga de nuevo en el mismo espacio interior. Este proceso cíclico continuo de extracción, enfriamiento y recirculación del aire enfriado mantiene el espacio interior fresco a la temperatura más baja requerida para el enfriamiento confortable.

Componentes del sistema de aire acondicionado.

Los componentes básicos del sistema de aire acondicionado son,
1. Aficionados:Para circulación de aire
2. Filtros:Para limpiar el aire
3. Elemento calefactor:Calentamiento de aire (Puede ser calentador eléctrico, vapor, agua caliente)
4. Sistema de control:Regula automáticamente la cantidad de refrigeración o calefacción.
5. Rejilla:Regula la dirección del aire acondicionado a la habitación.
6. Bandeja:Recoge agua condensada.

Clasificación del sistema de aire acondicionado / Tipos de sistema de aire acondicionado:

1. Según la disposición del equipo

a. Sistema de Aire Acondicionado Unitario

En este sistema, los diferentes componentes del sistema de aire acondicionado se fabrican y ensamblan como una unidad en una fábrica. Esta unidad se instala en o cerca del espacio que se va a acondicionar.
Ejemplo:Aire acondicionado de ventana y aire acondicionado Split

b. Sistema de aire acondicionado central

En este sistema, los diferentes componentes se fabrican en una fábrica y se ensamblan en el sitio. Este tipo de sistema se utiliza para el acondicionamiento del aire en teatros, cines, restaurantes, salas de exposiciones, grandes fábricas, etc.

En el sistema de aire acondicionado central, todos los componentes se agrupan en una habitación central y el aire acondicionado luego se distribuye desde la habitación central a los lugares requeridos a través del sistema de conductos de extensión. Los componentes principales del sistema central son el compresor con motor, el condensador con serpentín de refrigeración y los dispositivos de regulación. Este sistema utilizaba unidades de gran capacidad. (más de 25 toneladas).
El aire acondicionado central ya sea de tipo directo o indirecto.

2. Según la finalidad

a. Sistema de aire acondicionado de confort
b. Sistema de aire acondicionado industrial

3. Según la estación del año

a. Sistema de aire acondicionado de invierno
b. Sistema de aire acondicionado de verano
c.Sistema de aire acondicionado durante todo el año

4. Según la sustancia de trabajo utilizada en el sistema:

a. Todo el sistema de aire.
b. Sistema de agua helada
C. sistema aire-agua

Sistema de aire acondicionado durante todo el año

La disposición del sistema de aire acondicionado durante todo el año es como se muestra en la fig. El motor controla la cantidad de aire fresco exterior y aire recirculado. El acondicionador de aire está diseñado de tal manera que cuando la temperatura del aire exterior está por encima o por debajo de cierto valor seleccionado, asume la estación como verano o invierno, respectivamente.
En la temporada de verano, la compuerta de derivación está casi cerrada y la mayor parte del aire pasa a través del serpentín de enfriamiento. El serpentín de enfriamiento puede ser un evaporador del sistema de refrigeración o un serpentín a través del cual pasa el agua enfriada. Todo el aire pasa a través del serpentín de calentamiento. En la temporada de invierno, la compuerta de derivación está en una posición casi abierta. La mayor parte del aire pasa directamente al serpentín de calentamiento sin pasar por el serpentín de enfriamiento.

Sistema de aire acondicionado de invierno

En el aire acondicionado de invierno, el aire se calienta, lo que generalmente va seguido de una humidificación. La disposición esquemática del sistema se muestra en la Fig. El aire exterior fluye a través de una compuerta y se mezcla con el aire recirculado (que se obtiene del espacio acondicionado). El aire mezclado pasa a través de un filtro para eliminar la suciedad, el polvo y otras impurezas. El aire ahora pasa a través de un serpentín de precalentamiento para evitar la posible congelación del agua y controlar la evaporación del agua en el humidificador. Después de eso, se hace pasar el aire a través de un serpentín de recalentamiento para llevar el aire a la temperatura de bulbo seco diseñada. Ahora, el aire acondicionado es suministrado al espacio acondicionado por un ventilador. Del espacio acondicionado, una parte del aire usado es expulsado a la atmósfera por los extractores o ventiladores. La parte restante del aire usado (Conocido como aire recirculado) se vuelve a acondicionar como se muestra en la Fig. El aire exterior se aspira y se mezcla con el aire recirculado, enpara compensar la pérdida de aire acondicionado (o usado) a través de extractores o ventilación del espacio acondicionado.

Sistema de aire acondicionado de verano

Este sistema se utiliza en aplicaciones de aire acondicionado de verano. En este sistema el aire se enfría y generalmente se deshumidifica. El diagrama esquemático se muestra en la figura. El aire exterior fluye a través de la compuerta y se mezcla con el aire recirculado que se obtiene del espacio climatizado. El aire mezclado pasa a través de un filtro para eliminar la suciedad, el polvo y otras impurezas. El aire ahora pasa a través del serpentín de enfriamiento. El serpentín tiene una temperatura mucho menor que la temperatura de bulbo seco requerida del aire en el espacio acondicionado. El aire enfriado pasa a través de una membrana perforada y pierde su humedad en forma condensada que se recoge en un sumidero. El aire ahora pasa a través de un serpentín de calentamiento que se calienta
ligeramente el aire para llevar el aire a la DBT y la humedad relativa requeridas. Ahora el aire acondicionado pasa al espacio acondicionado por un ventilador. Desde el espacio acondicionado, la parte del aire se extrae a la atmósfera mediante extractores o ventiladores. La parte restante del aire usado o aire recirculado se vuelve a acondicionar como se muestra en la figura. El aire exterior se aspira y se mezcla con el aire recirculado para compensar la pérdida de aire acondicionado o usado a través de extractores o ventiladores del espacio acondicionado.

Aire acondicionado de habitación

El acondicionador de aire para habitaciones consta de una carcasa que está dividida en dos partes por una partición vertical, es decir, una parte exterior y una parte interior.
La parte interior empotrada en la habitación que consta de evaporador, motoventilador, dispositivo de expansión y planetario de control, filtro de aire, toma de corriente y bandeja. El condensador está conectado al evaporador por un tubo capilar a través de un filtro. El evaporador está conectado al compresor por tubería de succión y el compresor está conectado al condensador por tubería de descarga.

aire acondicionado de ventana

El acondicionador de aire de ventana se utiliza principalmente para acondicionar el aire en la habitación. Comúnmente se monta en una ventana, por lo que se conoce como aire acondicionado de ventana.

La unidad de aire acondicionado de ventana consta de los siguientes componentes, como se muestra en la fig.

unidad de refrigeración
Evaporador/serpentín de refrigeración, condensador, compresor, dispositivo de expansión Ventilador de circulación de aire

Laboral

El aire caliente proveniente de la habitación fluye hacia el evaporador (serpentín de enfriamiento), el serpentín de enfriamiento absorbe el calor del aire. La humedad del aire se elimina de la superficie del serpentín de enfriamiento mediante el proceso de condensación del aire. Así, el aire se enfría y se deshumidifica para cumplir con el requisito de aire acondicionado de confort en la habitación. El filtro limpia el aire procedente de la habitación antes de que pase por el serpentín de refrigeración. La bandeja se proporciona debajo del serpentín de enfriamiento (evaporador) para recolectar la humedad que se condensa de la recirculación del aire.
El flujo de aire caliente (desde la habitación) y aire enfriado (hacia la habitación) se lleva a cabo por el soplador del evaporador. La unidad de refrigeración proporciona un efecto de enfriamiento en el evaporador. El ventilador del condensador hace circular el aire en el exterior de los tubos del condensador, el refrigerante en el condensador rechaza el calor al aire atmosférico exterior. Se permite que el aire fresco necesario se mezcle con el aire de la habitación recalculado para cumplir con los requisitos de ventilación. El aire de ventilación escontrolado por compuerta de ventilación. La temperatura ambiente se controla mediante un termostato que utiliza una fuente de alimentación de encendido y apagado para el motor del compresor.

Limitaciones

• Produce ruido en la habitación porque el compresor está muy cerca de la habitación.
• El evaporador y el condensador están encerrados en una sola unidad. Por lo tanto, el evaporador no se puede usar como interior de la habitación porque el condensador requiere aire exterior para enfriarse.
• Requiere un tamaño apropiado de ventana o agujero en la pared para colocar el acondicionador.

Aire acondicionado dividido

Es una modificación del aire acondicionado de ventana.

Construcción

Esta unidad difiere del acondicionador de aire de ventana. En cuanto a las divisiones de la unidad en dos partes. En el acondicionador de aire dividido, el acondicionador de aire de ventana se divide (divide) en dos partes.

Primera parte:Incluye el evaporador, el filtro, el ventilador del evaporador y la rejilla (serpentín de enfriamiento). Se colocaron dentro de la habitación.

Segunda parte:Incluye condensador, ventilador del condensador y compresor. Esta colocado fuera de la habitación.

La primera parte (dentro de la habitación) y la segunda parte (fuera de la habitación) están conectadas por tubos de pequeño diámetro. Por lo tanto, se requiere un pequeño orificio en la pared para la instalación de un aire acondicionado dividido.

Las ventajas de un aire acondicionado split sobre un aire acondicionado de ventana

• El compresor está fuera de la habitación, por lo que no hay ruido de compresor en la habitación.
• No es necesario abrir ni arreglar ventanas.
• El compresor está fuera de la habitación, por lo que no hay ruido de compresor en la habitación.

Sistema de aire acondicionado del automóvil.

Los acondicionadores de aire funcionan según el principio de que “los líquidos absorben calor cuando se convierten en vapor (se evaporan). El vapor de R134a a baja presión que ingresa al compresor se comprime para convertirse en vapor de R134a a alta presión/temperatura. Luego se hace circular junto con el aceite lubricante alcondensador. A medida que el vapor de alta presión/temperatura viaja a través del condensador, se libera calor al aire ambiente más frío que pasa por los tubos del condensador y condensa el vapor en un líquido. Este líquido de alta presión/temperatura luego viaja a través del filtro secador haciala válvula de expansión donde un pequeño orificio variable proporciona una restricción contra la cual empuja el compresor.

La succión del compresor extrae el líquido de alta presión/temperatura R134a a través del pequeño orificio variable de la válvula TX y hacia el lado de baja presión del sistema de A/C. El R134a ahora se encuentra bajo vapor a baja presión/temperatura donde el calor de la cabina que se sopla sobre la superficie del serpentín del evaporador se absorbe en el refrigerante más frío a baja presión. El R134a luego se extrae a través del evaporador y hacia el compresor.

Diferencia entre aire acondicionado central y aire acondicionado unitario:

Aplicaciones del sistema de aire acondicionado.

1.Laboratorios:para hacer mediciones precisas

2. Industria de la impresión:La temperatura y la humedad específicas se mantienen en la industria de la impresión. El papel se seca demasiado con poca humedad y se produce un estampado inadecuado. El papel se hincha con mucha humedad y la tinta se esparce, y tarda en secarse, lo que provoca una impresión no uniforme.

3. Industria textil:La humedad relativa y la temperatura son los factores clave de la industria textil. La humedad tiene un efecto sobre la resistencia y la calidad de la tela para que sea suave y confiable en lugar de quebradiza y débil.

4. Farmacéutico:la industria necesita refrigeración para reducir las bacterias y la suciedad transportadas por el aire para conservar los productos

5. Fotográfico-Industria Proporciona un control preciso de la temperatura y la humedad para la fabricación y el procesamiento de películas fotográficas.
6. Industria de máquinas herramienta –Los mismos procesos de mecanizado requieren temperatura y humedad precisas. Ex. Procesamiento en la fabricación de rodamientos, instrumentos científicos, medidores de prueba de dispositivos electrónicos y engranajes de precisión, etc., donde se requiere una estrecha tolerancia de las dimensiones.
7. Animales de Granja
8. Salas de Informática:

Industria Aire Acondicionado –Se utiliza para controlar la condición de la atmósfera requerida para llevar a cabo procesos industriales de la manera más eficiente, económica y con mejor calidad. Ex-fábricas textiles, fábricas de papel, plantas de procesamiento de impresión y fotografía, etc.

Confort Climatización –Se proporciona para la máxima comodidad del ser humano Ex-sistema de aire acondicionado en el hogar, la oficina, etc. En este caso, se prolonga el tiempo de permanencia de los ocupantes.

Aire acondicionado comercial – Es similar al aire acondicionado de confort excepto que el tiempo de permanencia del ocupante es corto. Ex-sistema de aire acondicionado es el banco, tienda departamental, etc.

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