Fundamentos de la Climatización: Ciclo de Carnot, Refrigerantes y Componentes

Un equipo para producir frío es esencial en la climatización.

Zona de Confort

Ambiente en el que hay sensación de bienestar. Se considera una zona de 10 cm sobre el suelo a 2 m de alto, a 1 m de ventanas o 0,5 m de paredes sin ventanas, excluyendo zonas de tránsito y áreas cercanas a aparatos productores de calor. Factores importantes: Temperatura, humedad, velocidad del aire y ruido.

El funcionamiento de un climatizador se basa en el ciclo de Carnot. Consiste en trasladar energía calorífica de un foco frío a uno caliente o viceversa con energía mecánica que suministra un compresor.

Humedad absoluta: Cantidad de vapor de agua que tiene un kg de aire. Humedad relativa: Porcentaje de agua que tiene el aire.

Eficiencia de una máquina frigorífica: El rendimiento es la relación entre el calor útil y la energía mecánica aportada.

CEEe=T1/(T2-T1) T1: frío, T2: caliente. Siempre se expresa en ºK. CEEc=T2/(T2-T1)

Propiedades Deseables de un Refrigerante

• Ser químicamente inerte.
• No reaccionar desfavorablemente con los aceites ni la humedad.
• Poseer características físicas y térmicas que permitan el máximo rendimiento.
• La relación presión-temperatura debe ser tal que la presión en el evaporador para la temperatura de trabajo sea superior a la atmosférica.
• El punto de congelación deberá ser inferior a la temperatura mínima de trabajo.
• Bajo precio y fácil disponibilidad.

Seguridad de los Refrigerantes

• Alta seguridad: No tóxicos al respirarlos, no explosivos.
• Media seguridad: Peligroso en caso de fugas, combustible a 3,5% o más en volumen.
• Baja seguridad: Venenoso, combustible a menos de 3,5% en volumen.

Deslizamiento R-410A: muy bajo, 2ºC. Deslizamiento R-407C: importante, de 7ºC. // T2-T1-7º/2.

Temperaturas y Presiones Típicas

• Temperatura de entrada del aire: 23-30ºC, HR 50-60%
• Temperatura de salida del aire: 11-14ºC
• Temperatura de entrada del aire exterior: 30-40ºC
• Temperatura de salida del aire exterior: 15ºC sobre la Tª de entrada
• Temperatura de evaporación: 4 a 5ºC
• Temperatura de entrada de gas al compresor: 5º sobre la Tª de evaporación o 10ºC
• Temperatura de descarga del compresor: 70-90%
• Temperatura de condensación: 15ºC sobre la Tª de entrada del aire exterior.
• Temperatura de líquido: 5ºC por debajo de la Tª de condensación.
• Presión de baja (R-410A): 9 bares
• Presión de alta (R-410A): 27 bares

Limitaciones de la Bomba de Calor

En su temperatura de condensación, que no puede pasar de 65ºC. La presión de alta y la condensación suben.

Tipos de Compresores

Construcción: Herméticos, semiherméticos y abiertos. Según mecanismo: Alternativos, rotativos, espiral y de tornillo.

Rendimiento de Evaporadores

Depende de:

• La diferencia de temperatura entre la batería y el aire que lo atraviesa.
• El caudal del aire.
• El factor de by-pass, o del tanto por ciento de aire que toca la batería.

Válvula Inversora de 4 Vías

Un cilindro con un pistón doble que se desplaza de izquierda a derecha por la acción de la propia presión del compresor. Una bobina conecta 2 capilares a uno u otro lado del pistón, el cual se desplaza y cambia la conexión de los 4 tubos de 2 a 2.

Componentes Adicionales

• Filtros: En línea de líquido antes de la válvula de expansión, filtra y retiene la humedad y acidez.
• Electroválvulas: En línea de líquido, corta el paso del refrigerante al evaporador.
• Visor: En la tubería de líquido tras el calderín, mira si falta refrigerante.
• Separadores de líquido: Antes de la aspiración del compresor, para proteger de gotas de refrigerante líquido.
• Calderines: Acumulan refrigerante.
• Silenciadores: En la descarga de los rotativos para disminuir el ruido.
• Intercambiadores: Mejoran la eficacia del ciclo y evitan que llegue líquido al compresor.

Problemas Comunes y sus Causas

Presión de Descarga Alta

1. Condensador sucio o bloqueado.
2. Aire en el ciclo de refrigeración.
3. Sobrecarga de refrigerante.
4. Medio de condensación insuficiente.
5. Alta temperatura del medio de condensación.
6. Ciclo corto del aire de condensación.

Presión de Aspiración Baja

1. Aire o carga térmica insuficiente en el serpentín del evaporador.
2. Resistencia a la circulación de refrigerante.
3. Falta de refrigerante.
4. Capilar o válvula de expansión defectuosos.

Presión de Aspiración Alta

1. Condiciones de carga pesada.
2. Unidad subdimensionada para la aplicación.
3. Ajuste de recalentamiento bajo.