Ar Condicionado

Capítulo

inspira confianza

Funcionamiento de un acondicionador de aire ........................................ 2¿Qué es una máquina frigorífica?............................................................. 2El ciclo frigorífico...................................................................................... 3

Refrigerante.................................................................................................. 9

Compresor.................................................................................................... 10Tipos de compresores ............................................................................. 12

Sistema de arranque del compresor.......................................................... 17Motores monofásicos .............................................................................. 17Motores trifásicos .................................................................................... 17

Ventilador...................................................................................................... 18

Condensador................................................................................................ 20Condensador refrigerado por aire ............................................................ 20Condensador refrigerado por agua .......................................................... 21

Recipiente de líquido................................................................................... 22

Elemento de expansión............................................................................... 23

Evaporador ................................................................................................... 28Evacuación de agua condensada ............................................................ 28

Filtro frigorífico............................................................................................. 30

Mando a distancia........................................................................................ 31

Dispositivos de protección ......................................................................... 32Dispositivos que captan presión .............................................................. 32Dispositivos accionados eléctricamente:

Limitadores de temperatura ................................................................. 33

Válvula presostática .................................................................................... 34

Accesorios.................................................................................................... 35Press-Control .......................................................................................... 35Regulador de velocidad ........................................................................... 35Calefacción eléctrica y de agua................................................................ 36Torre de enfriamiento ............................................................................... 36

Bomba de calor............................................................................................ 38Válvula inversora ...................................................................................... 40Botella antigolpe o separador de aspiración............................................. 40Evacuación de condensados ................................................................... 41Desescarche............................................................................................ 41Calefacción de apoyo .............................................................................. 43Calefacción eléctrica................................................................................ 45Calefacción por agua............................................................................... 45Resistencia del cárter............................................................................... 45

Herramientas a utilizar en la instalación........................................................................ 46Cortatubos .............................................................................................. 46Escariador ............................................................................................... 46Doblatubos.............................................................................................. 46Doblatubos manual.................................................................................. 47Abocardador ........................................................................................... 47Ensanchador ........................................................................................... 48Tenaza obturadora................................................................................... 49Tenaza cortacapilares .............................................................................. 49Enderezador de aletas ............................................................................. 49Termómetros ........................................................................................... 50Manómetros ............................................................................................ 50Pinzas amperimétricas............................................................................. 50Otras herramientas .................................................................................. 50

Accesorios para la reparación de máquinas ............................................................... 51Tubería de cobre...................................................................................... 51Codos ..................................................................................................... 51Tes........................................................................................................... 52Reducciones............................................................................................ 52Capilar ..................................................................................................... 53Válvula con obús ..................................................................................... 53

Intervención y reparación de máquinas........................................................................ 54Soldadura................................................................................................ 54Vacío ....................................................................................................... 58Carga de gas........................................................................................... 58Detección de fugas.................................................................................. 59Comprobación de la carga ...................................................................... 59Conexionado eléctrico ............................................................................. 60Cambio de compresor ............................................................................. 61

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosMáquinas frigoríficas. Conceptos básicos

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosFuncionamiento de un acondicionador de aire

Esquema de circuito frigor´ífico¿Qué es una máquina frigorífica?

Una máquina frigorífica, es aquella que sirve para enfriar y está compues-ta básicamente por los siguientes elementos:

– Condensador.

– Evaporador.

– Compresor.

– Elemento de expansión: capilar o válvula de expansión.

– Filtro frigorífico.

– Termostato.

– Ventilador condensador (en máquinas aire/–).

– Ventilador evaporador (en máquinas –/aire).

– Dispositivos de protección y seguridad.

– Filtro de aire (en máquinas –/aire).

En la figura podemos ver cómo se distribuyen estos elementos formandoun circuito frigorífico.

Los elementos en negrita son los básicos en todo circuito frigorífico, el restoson necesarios para el funcionamiento de los equipos de aire acondicionado.

El condensador puede estar refrigerado por aire (motoventilador) o poragua (batería refrigerada por agua). El evaporador también puede ser poragua o por aire

Los elementos básicos, que describiremos de manera detallada posterior-mente, están unidos entre sí a través de la tubería frigorífica, que es habitual-mente de cobre, duro o recocido, formando así el circuito frigorífico. Estaunión se realiza por soldadura, ya que el circuito formado por estos elemen-tos debe ser totalmente estanco y soportar presiones de hasta 28 bar. Por el

interior de esta tubería circula el fluido frigorífico o refrigerante, que es en re-alidad el que produce el efecto frigorífico, es decir, el que enfría el aire del lo-cal a climatizar.

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CompresiónSe realiza en el compresor. El refrigerante ingresa en el compresor en estadode gas a una presión baja y temperatura relativamente baja (variable según lascondiciones de trabajo, supongamos, por ejemplo, que sea de 14 ºC y 5,4 barde presión) y es expulsado por éste a una presión muy superior, también enestado gaseoso. A la salida del compresor, el refrigerante se encuentra por lotanto a una presión alta y temperatura elevada (variable entre 75 y 115 grados).

CondensaciónA continuación, el refrigerante ingresa en estado gaseoso en el condensa-dor, en el cual se enfría a presión constante, y por lo tanto se va transfor-mando poco a poco en líquido a su paso por el condensador, producién-dose por lo tanto un cambio de estado: de gas a líquido. El motivo de estatransformación se debe, como ya veremos a continuación, a una propie-dad de los fluidos, por la que un fluido cambia de estado de gas a líquidodesprendiendo calor, y esta transformación se realiza siempre a presión ytemperatura constantes, con refrigerante sin deslizamiento.

El refrigerante ingresa por lo tanto en el condensador a una temperatura de90 ºC y 18 bar de presión. En realidad, estos valores de temperatura y pre-sión que damos como ejemplos, dependerán del tipo de máquina en con-creto y de las condiciones de trabajo, es decir, estos valores serán orienta-tivos. Como no hay ningún elemento a lo largo de la batería condensadoraque haga variar la presión (estrangulaciones o ensanchamientos bruscos),esta presión de 18 bar se mantiene constante a lo largo de toda la batería.

El refrigerante empieza a enfriarse debido al ventilador y a las aletas de alu-minio de disipación térmica de la batería, y va disminuyendo la temperatu-ra de 90º a 48 ºC. Cuando llega a esta temperatura, empieza a condensarse.“Esta temperatura” es la que corresponde a la presión absoluta de 19 bar,es decir, una presión relativa de 18 bar (marcada por el manómetro). En latabla se observa que hay una correspondencia entre la temperatura decambio de estado del refrigerante R22 (hoy en día en desuso) y la presióna la que se realiza el cambio en bar.

El ciclo frigorifico

El ciclo frigorífico, es el que describe el fluido por el interior de todo el cir-cuito. Describiremos a continuación su trayectoria paso a paso. Como re-ferencia podemos tomar la figura.

Parámetros del circuito frigorífico

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-10 0,0210 -60 0,382 -20 2,51 20 9,35

-98 0,0243 -58 0,428 -18 2,70 22 9,89

-96 0,0292 -56 0,479 -16 2,92 24 10,45

-94 0,0348 -54 0,534 -14 3,14 26 11,03

-92 0,0410 -52 0,593 -12 3,37 28 11,63

-90 0,0489 -50 0,660 -10 3,63 30 12,26

-88 0,0575 -48 0,730 -8 3,89 32 12,92

-86 0,0670 -46 0,807 -6 4,17 34 13,60

-84 0,0781 -44 0,891 -4 4,46 36 14,30

-82 0,0910 -42 0,979 -2 4,77 38 15,02

-80 0,1050 -40 1,076 0 5,10 40 15,79

-78 0,1213 -38 1,182 2 5,44 42 16,58

-76 0,1400 -36 1,295 4 5,82 44 17,58

-74 0,1605 -34 1,414 6 6,18 46 18,23

-72 0,1832 -32 1,542 8 6,57 48 19,10

-70 0,2088 -30 1,679 10 6,99 50 20,03

-68 0,2370 -28 1,824 12 7,42 60 25,07

-66 0,267 -26 1,978 14 7,87 70 30,97

-64 0,303 -24 2,14 16 8,34 96 50,33

-62 0,341 -22 2,32 18 8,83

REFRIGERANTE R - 22PRESIÓN -TEMPERATURA DE EVAPORACIÓN - TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN

Temperatura Presión Temperatura Presión Temperatura Presión Temperatura Presión (ºC) relativa (bar) (ºC) relativa (bar) (ºC) relativa (bar) (ºC) relativa (bar)

Capítulo

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Durante esta fase el refrigerante va cambiando a estado líquido sin modi-ficarse la temperatura, desprendiendo el calor latente de condensación. Elcambio de estado (condensación), no se realiza instantáneamente sinopaulatinamente.

Con la incorporación de los nuevos refrigerantes, se utilizan las mezclasR-407C y R-410A como sustitutos del R-22 en los equipos de aire acon-dicionado. En equipos muy grandes se usa R-134A.

Cuando se utilizan mezclas, ya no se cumple que a cada presión le corres-ponda una temperatura de condensación o evaporación como sucede conlas sustancias puras, si no que existen dos temperaturas diferentes, la de

condensación o de líquido saturado y la de evaporación o de vapor satu-rado. Esto se verá con más detalle en el aparatado de refrigerantes.

SubenfriamientoA continuación, el refrigerante ya totalmente en estado líquido continua en-friándose en el último tramo de la batería, y su temperatura baja de 48º a 43 ºC.

A esta diferencia 48 ºC – 43 ºC = 5 ºC se llama “subenfriamiento”.

Este calor desprendido por el refrigerante es calor sensible, ya no hay cam-bio de fase, el líquido simplemente e enfría. El proceso puede observarseen la figura.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosFuncionamiento de un acondicionador de aire 1

º

ºº

º

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El refrigerante, sale por lo tanto de la batería condensadora, a 43 ºC, en es-tado líquido y con la misma presión con que entró, es decir, a 18 bar.

Pérdida de carga en la bateríaEn la práctica, la presión no se mantiene constante a lo largo de la bateríacondensadora, sino que va disminuyendo a lo largo de la misma debido ala pérdida de carga originada por los rozamientos creados al circular el re-frigerante a una velocidad “v” por el interior de la tubería. Por tanto, si pu-diésemos colocar un manómetro en la entrada del condensador, y otro enla salida, observaríamos que mientras el primero marca 18 bar, el segun-do marcaría 17 bar, es decir, existe una caída de presión en la batería de1 bar, debido a la pérdida de carga en dicha tubería. Lo mismo ocurriría conel evaporador pero en sentido contrario, es decir, un manómetro en la en-trada del evaporador marcaría 5,4 bar, y en la salida 4,4 bar.

ExpansiónComo ya hemos explicado en el primer proceso, el refrigerante sale delcompresor a una presión alta, ingresa a continuación en el condensador,en el que se transforma en líquido a presión constante, por lo tanto a la sa-lida del condensador se mantiene con la misma presión alta.

Para evaporar este fluido a una temperatura baja, que es la que nos inte-resa para producir frío, necesitamos que lo haga a una presión baja, por loque tenemos que hacer una expansión (proceso contrario a la compre-sión). Para realizar esta expansión se utiliza un capilar o una válvula de ex-pansión (ya explicaremos posteriormente la diferencia).

El refrigerante sale del capilar en un estado de mezcla, como consecuen-cia de esta expansión (líquido en un porcentaje alto y gas en un porcenta-je bajo), a una presión baja y a una temperatura aproximada de 7 grados,e ingresa en el evaporador.

EvaporaciónEl refrigerante ingresa en el evaporador, como ya hemos explicado, en es-tado de mezcla (aproximadamente un 80% de líquido y un 20% de gas), y

va transformándose progresivamente en gas a su paso a través de éste.

Esta transformación se realiza, al igual que en el condensador a presión y

temperatura constante, en los refrigerantes R-410 A, R-134A. En el caso

del R-407C, debido a su deslizamiento el cambio no se realiza a tempera-

tura constante, pero esto se detallará en el capítulo de refrigerantes. Como

ya veremos a continuación, debido a una propiedad general de los fluidos,

el paso de líquido a vapor a presión constante, se realiza “calentándose”,

para lo cual el refrigerante roba calor al medio ambiente ayudado por el

ventilador, es decir que enfría el aire del ambiente.

En esto último consiste realmente el efecto frigorífico, que se realiza ex-

clusivamente en el evaporador. En resumen: el evaporador es el elemento

del equipo que enfría el aire.

La temperatura de entrada en el evaporador será, como hemos dicho en

el apartado anterior, de 7 ºC; consultando en la tabla anterior, le corresponde

una presión absoluta de 6,4 bar, es decir, 5,4 bar de presión relativa (mar-

cada por el manómetro).

En teoría esta presión debiera mantenerse constante a lo largo del evapo-

rador (caso del R-410A y R-134A), puesto que al igual que en el caso de

la batería condensadora, no existen elementos que hagan variar esta pre-

sión (estrangulaciones o expansiones bruscas). En la práctica, debido a la

existencia de pérdidas de carga, esta presión va descendiendo paulatina-

mente desde la entrada del evaporador (5,4 bar), hasta la salida del eva-

porador (4,4 bar), lo que indicará una pérdida de carga en dicha batería, de

DP = 5,4 – 4,4 =1 bar. Esta variación de presión hace también que la tem-

peratura de evaporación, de 7 ºC en nuestro caso varíe también y vaya

descendiendo a lo largo de la batería.

Conceptos fundamentales

– TUBERIA DE DESCARGA: es la comprendida entre el compresor y

la batería condensadora.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosFuncionamiento de un acondicionador de aire1

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– TUBERIA DE LIQUIDO: es la comprendida entre la batería conden-sadora y el elemento de expansión.

– TUBERIA DE SUCCION O ASPIRACION: es la comprendida entre labatería evaporadora y el compresor.

– PRESION DE ALTA: Pa (18 bar) es la existente en la batería conden-sadora y en la tubería de descarga y de líquido.

– PRESION DE BAJA: Pb (5,4 bar) es la existente en la batería evapo-radora y en la tubería de aspiración. Y en el tramo de tubería entre laválvula de expansión y la batería evaporadora.

Observamos por lo tanto que si despreciamos la pérdida de carga produ-cida en las tuberías, el circuito frigorífico se divide en dos partes:

– Circuito de alta presión (Pa).

– Circuito de baja presión (Pb).

La división puede observarse en la figura.

– TEMPERATURA DE DESCARGA: Td = (90 ºC) es la temperatura delrefrigerante a la salida del compresor.

– TEMPERATURA DE CONDENSACION: Tc = (48 ºC) es la tempera-tura a la que se realiza el cambio de estado en el condensador.

– TEMPERATURA DEL LIQUIDO SUBENFRIADO: Tls = (43 ºC) es latemperatura de salida del refrigerante en el condensador.

– SUBENFRIAMIENTO: es la diferencia de temperatura entre la de con-densación y la del líquido subenfriado DT = 48 ºC – 43 ºC= 5 ºC.

– TEMPERATURA DE EVAPORACION: Te = (7 ºC) es la temperatura ala cual se verifica el cambio de estado en el evaporador.

– TEMPERATURA DE ASPIRACION: Ta = (14 ºC) es la temperatura delrefrigerante a la entrada del compresor.

– RECALENTAMIENTO: es la diferencia de temperaturas entre la del re-frigerante a la salida del evaporador y la de evaporación.

∆T = Tse – Te = 11 ºC – 7 ºC = 4 ºC

Como el refrigerante continúa calentándose , desde la salida del evapora-dor hasta la entrada del compresor (Tubería de aspiración), el recalentamientototal será:

∆T = Ta – Te = 14 ºC – 7 ºC = 7 ºC

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosFuncionamiento de un acondicionador de aire 1

Capítulo

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El recalentamiento (aumento de temperatura), se produce porque una vezevaporado totalmente el refrigerante (proceso producido a temperaturaconstante) va aumentando la temperatura del refrigerante a lo largo de la

tubería como consecuencia del rozamiento del mismo por las paredes delinterior de la tubería, y del choque contra los codos y demás obstáculos endicha tubería.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosFuncionamiento de un acondicionador de aire1

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El refrigerante o fluido frigorífico, es el que circula por el interior de la máquinaa través de la tubería frigorífica y dependiendo del tipo de máquina, puede ser:

Cualquier fluido (sea frigorífico o no) experimentará un cambio de estadobajo las siguientes condiciones:

Condensación: paso de gas a líquido, con evacuación de calor, es decir,para condensar forzadamente un gas, necesitamos enfriarlo, que es lo mis-mo que decir, que el fluido cederá calor al medio ambiente, o que el me-dio ambiente se calienta a consecuencia de esta condensación.

Evaporación: paso de líquido a gas, con absorción de calor, es decir, paraevaporar forzadamente el fluido, necesitamos calentarlo, lo que quiere de-cir que el fluido tomará calor del medio ambiente para realizar este cambio(el medio ambiente por tanto se enfría).

Otra propiedad importante para esta aplicación que tienen los refrigeran-tes, es la de su bajo punto de evaporación, es decir:

El R-407C por ejemplo, situado al aire libre (presión atmosférica) hierve en-tre -37 ºC y -44 ºC, cuando el agua necesita +100 ºC. Esta propiedad esmuy importante para la producción de frío, ya que lo que nos interesa esque el cambio de líquido a vapor (evaporación), se realice a baja tempera-tura, para poder enfriar el aire ambiente.

Otras propiedades que se exigen a los refrigerantes es que no sean tóxi-cos ni inflamables.

En el capítulo de Refrigerantes, se describe con detalle las propiedades delos más utilizados, con recomendaciones para su manipulación y sobretodo, con el concepto de “deslizamiento” (caso del R-407C).

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosRefrigerante 1

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Es la parte más importante del equipo, ya que además de ser la más de-licada y complicada, es la más costosa económicamente.

Su objeto es el de recibir el fluido en estado de gas proveniente del eva-porador, y comprimirlo introduciéndolo en el condensador en estado gaseosopero con una presión mayor (3 a 5 veces).

Describiremos a continuación el funcionamiento de un compresor hermé-tico de tipo alternativo, como vemos en la figura:

El mecanismo de compresión consta fundamentalmente de un cilindro(parte fija) y un émbolo o pistón (parte móvil) que se desliza interiormentepor el primero, movido por un motor a través de una biela, que produce so-bre el émbolo un movimiento alternativo. El émbolo absorbe, comprime yexpulsa el gas a través de la válvula de admisión y de escape.

El movimiento descrito por el pistón es por lo tanto, alternativo, por lo quellamamos a este tipo de compresores, alternativos.

En la figura siguiente, podemos ver una vista en sección completa de uncompresor hermético alternativo.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCompresor1

Compresor alternativo

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El motor que acciona la biela es un motor eléctrico de inducción,monofásico o trifásico, con rotor en jaula de ardilla, amarrado en elcárter a través de muelles amortiguadores. Este motor tiene inserta-do entre las espiras de su bobinado una protección térmica, que cor-tará la alimentación del mismo en caso de elevación brusca de la tem-peratura.

Además de la protección descrita anteriormente para el bobinado del mo-tor, existe otra protección denominada normalmente “Klixon” (nombre pa-tentado por “Texas Instrument”) que consiste en una protección termos-tática que corta la alimentación del compresor cuando en la superficie dela carcasa la temperatura excede de un cierto valor predeterminado. Am-bas protecciones son de rearme automático, es decir, una vez que des-cienda la temperatura del bobinado o de la carcasa, el contacto eléctricodel dispositivo protector se vuelve a cerrar, y el compresor continuará fun-cionando.

Por este motivo, si en un equipo frigorífico se conecta y desconecta elcompresor con mucha frecuencia, debemos asegurarnos que no se debeal ajuste del termostato de ambiente, y sospechar que se trata de algunasde las protecciones de rearme automático que tiene el equipo, para poderlocalizar la avería.

Todo el conjunto queda encerrado en una carcasa metálica, formada pordos piezas de acero embutido, y soldado por la zona de cierre, por lo quese denominan compresores de tipo hermético.

La carcasa inferior, es a su vez, el cárter del motor, conteniendo el aceitenecesario para su lubrificación.

Cuando el eje del motor gira, una cazoleta situada en la parte inferior delmismo, recoge el aceite durante el giro, y por efecto de la fuerza centrífu-ga, lo hace subir hacia arriba, a través de un canal existente en el interior

de dicho eje; este aceite sale por la parte superior del eje, rociando las di-ferentes partes del compresor.

El refrigerante entra en el compresor a través de la tubería de aspiración,a una temperatura de unos 14 ºC, y recorre las diferentes partes del com-presor, hasta que entra en la cámara de compresión a través de la válvulade admisión, por lo que hace el efecto de refrigerar al compresor. De no serasí, en la parte más caliente del compresor (parte superior), se alcanzarántemperaturas elevadísimas.

Por este motivo, se construyen este tipo de compresores de tal manera queprácticamente todas las partes del compresor están comunicadas por laaspiración.

Una vez comprimido el refrigerante, sale de la cámara de compresión através de la válvula de escape, a otra cámara que hace efecto de “silenciador”de descarga, para insonorizar el compresor y evitar al mismo tiempo las vi-braciones que se pudieran ocasionar en la descarga del refrigerante. Conesta misma cámara silenciadora, se coloca una válvula de seguridad, yaque la presión en el interior de esta cámara, es la presión de alta.

Finalmente, sale el refrigerante por la tubería de descarga, a una tempera-tura de unos 90 ºC y una presión de unos 18 bar.

No conviene inclinar o tumbar la unidad condensadora, donde va alojadoel compresor, ya que el aceite podria escaparse a través de la tubería deaspiración o descarga lo que provocaría el agarrotamiento del mecanismode transmisión del motor, con su posterior quemado del bobinado, o lapérdida de rendimiento de la máquina, al ser una mezcla de aceite y refri-gerante lo que circule por el circuito frigorífico de la misma. En este casoconviene dejar la máquina un tiempo prudencial (cuatro horas o más, en fun-ción del tiempo que haya estado inclinada), para que el aceite retorne lo an-tes posible al cárter.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCompresor 1

Capítulo

inspira confianza12


Tipos de compresores

En los equipos de aire acondicionado, existen tres tipos de compresores,como se puede ver en el esquema.

Compresor alternativoEn el apartado anterior hemos explicado el funcionamiento del primero, elcompresor alternativo, en el que el fluido se comprime en el interior de uncilindro por la acción del pistón; la entrada y salida del refrigerante al inte-rior del cilindro se realiza por medio de las válvulas de admisión y escape.Estos compresores pueden ser herméticos, semiherméticos o abier-tos, y pueden tener uno o varios cilindros. El compresor de la figura ante-rior es hermético ya que está todo el conjunto cerrado en el interior de lascarcasas superior e inferior, que están unidas entre si mediante un cordónde soldadura.

Compresor rotativoEl segundo tipo de compresor, de descubrimiento reciente, lo constituyenlos rotativos. Pueden ser de dos tipos:

a) De paletas.

b) De excéntrica.

a) Compresor de paletasEn estos compresores el refrigerante entra en una cámara cilíndrica, la cá-mara de compresión, al ser succionado por unas paletas que giran con uneje común, estando este eje desplazado del eje de simetría de la cámara.El motor que es de las mismas características que el descrito en el apar-tado anterior, acciona el eje de paletas, paletas que tienen una holgura ensu movimiento, en el sentido del radio (están dotadas de desplazamientoen este sentido). Las paletas se extienden debido a la fuerza centrífugaprovocada por el giro, o se meten hacia el eje obligadas por el desplaza-miento con la pared de la cámara. En la figura siguiente se explica el mo-vimiento del compresor.

El refrigerante que entra en una de las cámaras formada entre dos paletasconsecutivas, es primeramente absorbido, y a continuación comprimido,para ser finalmente expulsado.

La ventaja que presenta este compresor respecto a los anteriores, es quees más silencioso. El inconveniente principal es que es más sensible al“golpe de líquido”, efecto que explicaremos más adelante.

De excéntrica

De paletas

Scroll

Rotativos

Herméticos Semiterméticos Abiertos

Alternativos

De tornillo

InverterCentrífugo

Mecanismo del compresor: ROTATIVO DE PALETAS

Capítulo

inspira confianza13

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCompresor 1

Mecanismo del compresor: ROTATIVO DE EXCÉNTRICA

b) Compresor de excéntricaDe funcionamiento muy similar al anterior, pero en vez de estar construidoel rotor, por un rodillo con paletas, es únicamente un rodillo, que gira mien-tras el eje (como se puede ver en la figura), va comprimiendo el gas, has-ta que es expulsado por la tubería de descarga.

Compresor InverterSe trata de un compresor rotativo que mediante un complejo sistema elec-trónico de control de las revoluciones del motor, hace que se adapte a lasdiferentes necesidades de la instalación modulando el flujo de refrigerante.

Cuando el local a enfriar está muy caliente, el compresor está rindiendo al100% de sus posibilidades dando por ejemplo 3.000 frigorías/hora; caun-do el local esté más frío, el compresor rendirá mucho menos dando úni-camente 1.000 frigorías/hora; esto quiere decir que es un compresor de pro-ducción variable, adaptándose a las necesidades ambientales.

Si la temperatura del local continúa bajando, cortará el termostato.

A diferencia del sistema de control para el resto de los equipos que utilizanexclusivamente el termostato como dispositivo de control de temperatura,produciendo lo que se llama “sistema todo o nada”, es decir, que el equi-po está funcionando al 100% de sus posibilidades o está parado, no exis-tiendo una opción intermedia, con este sistema se consiguen unas tem-peraturas más homogéneas y sin variaciones de temperatura apreciablesque el resto de los equipos; el inconveniente es que es más caro, pero seamortiza la mayor inversión con el ahorro energético que se consigue.

Compresores centrífugosDe funcionamiento similar al de una bomba hidraúlica centrífuga; sólo tie-ne utilización en enfriadoras de elevada potencia.

Compresor ScrollEl compresor tipo Scroll es el descubrimiento más reciente, y se asemejaal rotativo pero con grandes diferencias en cuanto a su mecanismo. El mo-tor es del mismo tipo que los anteriores, sin embargo el mecanismo decompresión es totalmente distinto:

Consiste en dos piezas metálicas en forma de espiral (Volutas), colocadascomo se indica en la figura. La superior es fija, y la inferior está accionadapor el eje del motor, pero no describe un movimiento rotativo, sino que setrata de un movimiento giratorio de traslación. Entre ambas piezas formanla cámara de compresión. El refrigerante entra en la cámara formada porlas dos volutas, y es comprimido sucesivamente hasta que es expulsado.En la figura se representan las diferentes fases del ciclo

– Proceso de admisión: 1

– Proceso de compresión: 2 , 3 , 4 y 5

– Proceso de escape: 6

Capítulo

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCompresor

Compresor SCROLL. Fases del ciclo

Sección de la cámara de compresión

Compresor SCROLL

En la figura siguiente se puede ver una vista completa y seccionada deeste compresor.

Capítulo

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1Puede observarse el limitador térmico de temperatura (protección del bo-binado del motor); y también está provisto de Klixon, situado en la parte su-perior del compresor.

El mecanismo de lubrificación es similar al del compresor alternativo, serealiza también a través del eje del motor.

Puede observarse como la voluta superior (fija), separa la parte de bajapresión (aspiración) de la de alta presión (descarga), y que prácticamentetodo el interior del compresor esta comunicado con la tubería de aspiración,quedando así refrigerado.

Por lo tanto, la parte superior, no refrigerada, es siempre la más caliente delcompresor, y alcanza unas temperaturas del orden de los 110 ºC.

En la voluta superior (fija) puede observarse la colocación de una válvula li-mitadora, que comunica la parte de alta presión con la de baja, en el casode que la diferencia de presiones entre ellas, sobrepase un valor fijado porel fabricante.

Este tipo de compresores presenta tres ventajas sobre el rotativo:

1.º Es ligeramente más silencioso.

2.º Resiste sin límite el golpe de líquido al no estar provisto de válvu-las, si bien no es aconsejable que le entre líquido al compresor,puesto que arrastrará el aceite a lo largo de la tubería frigorífica,quedando sin aceite el compresor.

3.º Al constar de un número inferior de piezas que los dos anteriores,es menos susceptible de averías por envejecimiento, es decir, tie-ne más duración.

Compresor de tornillo El mecanismo de compresión lo componen dos husillos, que giran el unocontra el otro, a través de dos ejes paralelos. Los procesos de admisión,compresión y descarga se realizan en la zona de unión de ambos husillos. Estos compresores, al igual que los demás rotativos, carecen de válvulas.Su costo se mayor debido a la necesidad de tener tolerancias mínimas enel mecanizado de los husillos.

Se trata de un sistema eléctrico, común a todos los motores eléctricos deinducción, y depende del tipo de motor que se trate y de su potencia:

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCompresor

Capítulo

inspira confianza16


Compresor de tornillo

Capítulo

inspira confianza

Motores monofásicos

Utilizan normalmente un condensador eléctrico colocado en serie con el bo-

binado auxiliar o el arranque del motor. El bobinado auxiliar es el que está

conectado en paralelo con el bobinado principal del motor, que es el que

actúa en el funcionamiento normal de éste. El bobinado auxiliar ayuda a

arrancar el motor.

Este condensador se coloca exteriormente al compresor, normalmente en

el cuadro de aparellaje eléctrico del equipo. Si el compresor no arrancase,

debe comprobarse que este condensador no sea defectuoso.

Motores trifásicos

Estos motores no necesitan de ningún mecanismo auxiliar de arranque por

el hecho de ser trifásicos, ya que el par motor producido en el momento

de arranque, es suficiente para arrancar el motor. Sin embargo, el sentido

de giro del motor es aleatorio, pues depende del orden en que se hayan

colocado las tres fases.

En los compresores alternativos, no influye para nada el orden de conexión

de las fases, ya que aunque gire el motor en un sentido o en otro, estemovimiento rotativo lo traduce la pareja biela-manivela en un movimientoalternativo (pistón) de dos fases: admisión y escape.

Sin embargo, en los compresores rotativos, es muy importante el sentidode giro, puesto que si giran las paletas en sentido contrario, el compresorno comprime. Lo mismo ocurre con el compresor Scroll.

Por lo tanto, al hacer la primera conexión de un equipo con compresor tri-fásico, o bien con ventiladores trifásicos, debemos fijarnos , en el sentidode giro de ambos. En el caso de los ventiladores, es muy sencillo, pues ob-servamos el sentido de giro del rodete, pero en el caso del compresor, nosdeberemos fijar en el ruido producido por el compresor (ruido extraño ymás alto que en el funcionamiento correcto).

En ocasiones se incorpora un secuenciómetro de fases que garantiza el girocorrecto independientemente de la conexión realizada.

El Motor ventilador puede ser de dos tipos:

– Ventilador de tipo helicoidal: la hélice es de tipo convencionalformada normalmente por tres o cuatro palas, que soplan en elsentido del eje del motor, por lo que reciben el nombre de axial.

17

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosSistema de arranque del compresor 1

Capítulo

inspira confianza

Pueden ser de plástico o de aluminio. Con la primera se consi-guen niveles sonoros más bajos que con la de metal, ya que elplástico recupera siempre su forma primitiva en caso de defor-mación por golpe o uso indebido (transporte, almacenamiento,montaje, etc.).

– Ventilador centrífugo: llamado también radial, de paletas rectan-gulares y alargadas, dispuestas paralelamente entre sí formando en-tre ellas un cilindro. En este caso el ventilador sopla en el sentido delos radios del cilindro (perpendicularmente al eje del motor), por lo

que recibe el nombre de radial o centrífugo. Se construyen los rode-tes en chapa de acero galvanizado, por estampación.

El ventilador centrífugo, en general, tiene más presión disponible queel axial. No obstante su aplicación es la de colocarle en conductospara canalizar el aire.

Por lo tanto en las unidades condensadoras utilizaremos:

– Ventilador helicoidal: si colocamos la unidad condensadora en elexterior; al aire libre (sin conducto).

18

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosVentilador1

Ventilador helicoidal Ventilador centrífugo

Capítulo

inspira confianza

– Ventilador centrífugo: si colocamos la unidad condensadora en elinterior, y por lo tanto, tenemos que canalizar la entrada y salida deaire (con conductos).

El motor, es en ambos casos del tipo de inducción, ya descrito anteriormenteen el apartado del compresor. En el caso de ventiladores helicoidales, seutilizan motores de baja potencia, siendo por lo tanto monofásicos y dearranque por medio de un condensador. En el caso de ventiladores cen-

trífugos (mayor potencia) pueden utilizarse motores con condensador de

arranque (monofásicos de baja potencia) o motores trifásicos sin ningún

dispositivo de arranque (potencias altas).

Como hemos explicado anteriormente, tiene por misión la de enfriar el re-

frigerante, que ingresa en estado gaseoso, hasta que quede totalmente en

estado líquido a menor temperatura.

19

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosVentilador 1

Capítulo

inspira confianza

Condensador refrigerado por aire, consta de la batería y del motor venti-lador

Condensador refrigerado por aire

La batería condensadora está formada por múltiples tubos de co-bre dispuestos paralelamente entre sí y unidos unos con otros por me-dio de curvas y codos (a través de los cuales circula el fluido frigorífi-co), atravesados por láminas paralelas (aletas de aluminio muy finasentre 0,11 y 0,13 mm de espesor) con una separación entre ellas va-riable (de 10 a 16 aletas por pulgada), cuyo objeto es el de facilitar elenfriamiento del refrigerante a su paso por la batería. Se aumenta con-siderablemente el rendimiento en este enfriamiento con la colocaciónde un motor ventilador, para conseguir un enfriamiento por convecciónforzada.

El diámetro del tubo de cobre puede ser de 3/8” (9,5 mm), o de 1/2” (12,7 mm).

En la figura, podemos observar que existen dos colectores, uno de entra-da y otro de salida del refrigerante.

El motivo de colocar colectores, es el de poder dividir las baterías en va-rios circuitos en paralelo, ya que si solo existe un solo circuito, su recorri-do será muy largo y la perdida de carga en dicha batería, será muy alta, oca-sionando una considerable pérdida de rendimiento en el equipo.

Para reducir esta pérdida de carga, hemos dividido esta batería en cincopartes, que trabajan en paralelo. Cada circuito se une al colector por me-dio de un manguito de unión. En nuestro caso existen cinco manguitos enel colector de entrada y otros cinco en el de salida.

En la figura podemos observar que existen tres partes bien diferenciadas,dentro de la batería condensadora.

20

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCondensador1

Batería condensadora Subenfriamiento en la batería condensadora

Capítulo

inspira confianza

El refrigerante entra en el condensador, en estado gaseoso a 90 ºC, y seva enfriando en el primer tramo de la batería (zona A) , hasta llegar a 48 ºC,estando aún en estado gaseoso.

A partir de aquí, empieza a condensarse poco a poco, hasta que se con-densa totalmente al final del segundo tramo (zona B). Y como hemos di-cho anteriormente, que la condensación y la evaporación (cambio de es-tado de un fluido), se realizan a presión y temperatura constantes, latemperatura dentro de este segundo tramo, es siempre de 48 ºC.

En el tercer tramo (zona C), está en estado liquido, y se enfría desde 48 ºChasta 43 ºC, por lo que a la diferencia: DT = 48 ºC - 43 ºC = 5 ºC se la lla-ma subenfriamiento.

Es muy importante que exista algo de subenfriamiento, como veremos másadelante al explicar el funcionamiento de la válvula de expansión.

Los valores de temperatura indicados en este apartado, son orientativos,dependerán de las características mecánicas y frigoríficas de la máquina yde sus condiciones de trabajo.

Condensador refrigerado por agua

El condensador descrito en el apartado anterior, era enfriado por aire,por medio de un motoventilador. Si utilizamos el agua como medio derefrigeración, este será más eficaz que el aire, mejorando considera-blemente el rendimiento de la batería; el único problema es que nece-sitamos tomar agua de alguna red y expulsarla en otro punto, o bien, co-locar una torre de enfriamiento, cuyo funcionamiento explicaremos másadelante.

Físicamente el coaxial, es de construcción totalmente diferente al anterior,y en realidad se trata de un tubo de acero, dentro del cual se encuentra otrotubo de cobre de diámetro más reducido por el cual circula el refrigerante.El agua circula entre los dos tubos y a contracorriente (en sentido contra-rio al del refrigerante). El conjunto se dobla enrollándolo con la forma apro-ximada de una elipse.

Es de tamaño mucho más reducido que el de aire, no necesita motor, aun-que es de fabricación más costosa y necesita de una torre de refrigeraciónque conlleva un mantenimiento especial para evitar problemas de legionella.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosCondensador 1

º º

º

Subenfriamiento en la batería condensadora

Condensador refrigerado por agua

Capítulo

inspira confianza

1Es un recipiente metálico que se coloca entre el condensador (a la salidade éste) y el elemento de expansión, que sirve de “almacén o pulmón delíquido”, es decir que nos asegura que el capilar reciba el refrigerante en es-tado totalmente líquido y que la instalación no quede escasa de gas.

En la figura, observamos la colocación del tubo de salida, hasta el fondo,preparado siempre para recoger líquido.

Generalmente sólo se instala en equipos de alta potencia.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosRecipiente de líquido

Recipiente de líquido

Capítulo

inspira confianza

Existen dos posibilidades:

– Capilar: se utiliza en máquinas de pequeña potencia frigorífica, en

donde la utilización de válvula de expansión (que describiremos a

continuación) será más difícil de justificar en cuanto al precio se re-

fiere.

Es el dispositivo de expansión más sencillo que existe: Se trata de

un tubo finísimo de cobre, de diámetro interior variable entre 0,7 y

3 mm y de longitud también variable, en función de la relación en-

tre la presión alta y la baja que se desee obtener en el circuito fri-

gorífico.

El motivo de que con ese tubo tan fino se produzca una expansión

(fuerte disminución de presión), es debido a la gran pérdida de car-

ga que produce el Refrigerante al pasar por este gran estrangula-

miento (la pérdida de carga es inversamente proporcional a la sec-

ción de paso del fluido).

Su longitud puede variar entre 0,6 y 3 m. Al ser muy largo, se presenta

siempre enrollado en un bucle de 50 a 200 mm de diámetro, de ma-

nera que si se enrolla con otro diámetro, da origen a una ligera va-

riación en la perdida de carga.

Su principal inconveniente, es que no podemos controlar el recalen-

tamiento del refrigerante, como ya veremos posteriormente.

– Válvula de expansión: es un dispositivo mucho más complicado ycaro que el anterior, pero a su vez, más seguro, y que exige menospruebas y complicaciones en su instalación.

Físicamente consta de un cuerpo de válvulas, un tornillo de regulación,y un bulbo captador de temperatura que se une a través de un capilara la cabeza de la válvula, por lo que se suele llamar a este tipo de vál-vulas: Válvulas de expansión termostática. En el interior del bulbo, se en-cuentra un líquido que es también Refrigerante. Opcionalmente puedenllevar además un tubo delgado que comunica el cuerpo de la válvula conla salida del evaporador, en cuyo caso se dice que está provista decompensador externo, ya que este tubo lo que hace es compensar lacaída de presión que se produce a lo largo del evaporador (pérdida decarga), siendo imprescindible en el caso de evaporadores muy largos,es decir, de pérdida de carga excesiva (generalmente de más de 0,2 bar).

23

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosElemento de expansión 1

Válvula de expansión (sin compensador)

Capítulo

inspira confianza

Su funcionamiento es el siguiente:

Ajustamos el giro de la cabeza reguladora para la diferencia de presiones quedeseemos obtener (entre la alta y la baja) o bien para obtener el rendimien-to deseado; y al girar el regulador, que es en definitiva un tornillo, ejercemosa través de un muelle más o menos presión sobre una membrana situadaen el interior del cuerpo de la válvula, consiguiendo que el fluido tenga queesforzarse más o menos para pasar a través del cuerpo de la válvula, ya quepara pasar, ha de vencer la fuerza que sobre él ejerce dicha membrana.

El equilibrio de fuerzas será el siguiente:

Despreciaremos las fuerzas originadas sobre el vástago, debido a las pre-siones de alta y de baja, ya que actúan sobre una sección muy reducida(orificio de paso de liquido).

F1 = Fuerza ejercida por el muelle, sobre el vástago y a su vez sobre lamenbrana.

F2 = Fuerza originada por la expansión del liquido en el interior del bulbo.

F3 = Fuerza originada por la presión de evaporación, que actúa sobrela membrana.

Equilibrio de fuerzas: F1 + F3 = F2

La ventaja principal que tiene este tipo de válvulas es la de poder contro-lar con gran facilidad el recalentamiento del refrigerante, con la seguridadde que no variará sea cual sea su régimen de funcionamiento (posterior-mente definiremos el recalentamiento y veremos que si es nulo puede acor-tar mucho la vida del compresor).

Recordemos que el recalentamiento teórico es:

∆T = T salida evaporador – T evaporación

Si ∆T = 0, el refrigerante sale del evaporador a la misma temperatura quela de evaporación, esto quiere decir que no ha terminado de cambiar deestado, ya que el cambio de estado se realiza a temperatura constante ypor lo tanto, que sale en estado de mezcla de vapor + liquido, entrando porlo tanto algo de liquido al compresor.

La válvula de expansión una vez regulada correctamente con el tornillo,nos garantiza que ∆T sea mayor que cero.

El valor de ∆T, tampoco debe ser excesivo como veremos a continuaciónen el apartado de la batería evaporadora. Un valor correcto de ∆T, oscilaentre 3 ºC y 7 ºC.

Supongamos que ∆T es muy alto, esto quiere decir que el bulbo captaráun valor alto de temperatura, dilatándose el liquido que encuentra en su in-

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosElemento de expansión1

Válvula de expansión (con compensador)

Capítulo

inspira confianza

1

25

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosElemento de expansión

terior, y por lo tanto, aumentando la fuerza F2, que hace que la membranaempuje el vástago hacia abajo y permita el paso de refrigerante, reducién-dose por consiguiente de una forma automática, el valor de ∆T.

Supongamos el caso opuesto, es decir, ∆T tiene un valor muy bajo; en estecaso, el bulbo capta un valor bajo de temperatura, disminuyendo el volu-

posición indicada en la figura siguiente, ya que si lo colocamos en la par-te inferior del tubo, detectaría el aceite existente en el circuito, y arriba, de-tectaría sólo gas.

Válvula de expansión con compensador Se utiliza siempre que la pérdida de carga en la batería supere los 0.2 bar.Como para el funcionamiento correcto del la válvula de expansión, se ne-cesita que éste capte la presión a la salida del evaporador, ya que lo quequeremos controlar es el valor del recalentamiento, en una válvula concompensador, queda anulado el efecto de la presión a la entrada del eva-porador sobre la membrana y es sustituido por el efecto de la presión a lasalida del evaporador F4, ya que comunicamos ésta con la membrana através del tubo de compensación:

Equilibrio de fuerzas F1 + F4 = F2

men de liquido en su interior, y por tanto, disminuyendo el valor de F3, porlo que el vástago tiende a cerrar el orificio, impidiendo el paso de refrige-rante y aumentando de forma automática el valor de ∆T.

La colocación del bulbo de la válvula de expansión, es como puede ob-servarse en la figura siguiente. Siempre a la salida del evaporador, y en la

Colocación del bulbo

Capítulo

inspira confianza

La colocación del tubo compensador, generalmente de 3/16” de diámetro,es siempre a la salida del evaporador.

Su misión es la de evaporar todo el fluido que ingresa en él en estado lí-quido, a baja presión, proveniente del capilar o válvula de expansión enestado líquido.

En él se realiza el efecto frigorífico, como ya ha sido explicado anterior-mente.

El evaporador de aire consta fundamentalmente de batería evaporadora,y motoventilador.

Como ventilador se utiliza el centrífugo que ya se vió en las baterías con-densadoras, y el tangencial que conduce el aire de una forma tangencial ala voluta del ventilador, como puede verse en la figura.

26

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosEvaporador1

Batería evaporadora

Ventilador tangencial

Capítulo

inspira confianza

En la figura siguiente se representa una batería evaporadora, formada porcinco circuitos en paralelo. En la entrada se coloca la válvula de expansión,con un distribuidor cuyo único objetivo es el de distribuir el Refrigerante pro-veniente de la válvula de expansión entre los cinco capilares, de la forma másequitativa posible. Del distribuidor sale el Refrigerante a través de cinco tu-bos de cobre de pequeño diámetro (1/4” o 3/16”) entrando en cada circui-to, y siendo recibido a la salida de estos por un colector común.

Es muy importante para conseguir un buen rendimiento en el equipo, quela distribución se realice de la manera más equitativa posible.

En la figura siguiente, puede verse como entra el refrigerante en el evapo-rador, a 7 ºC, y a una presión de unos 5,4 bar (valores orientativos) despuésde realizarse la expansión.

En este punto, la proporción de líquido respecto del gas, puede ser de8 a 2. El líquido se va evaporando poco a poco, a la misma tempera-tura y presión, ya que la evaporación se realiza a temperatura y presiónconstantes, y termina de evaporarse totalmente al final de la zona A,punto en que la temperatura sigue siendo de 7 ºC. A partir de aquí y has-ta que sale del evaporador (zona B), el refrigerante está en estado ga-seoso (100%), y se va calentando poco a poco, debido al rozamientodel gas con las paredes del tubo, y en parte también por el intercam-bio térmico con el exterior. Del evaporador sale por lo tanto, a más de11 ºC.

Se llama recalentamiento teórico a:

∆T = T salida evaporador – T evaporación = TSE – TE = 11 – 7 = 4 ºC

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosEvaporador 1

Distribuidor en la batería evaporadora

º º

º

Recalentamiento en la batería evaporadora

Capítulo

inspira confianza

De la salida del evaporador hasta el compresor, también se calentará elgas, por la tubería de succión; si ingresa en el compresor a 14 ºC, el re-calentamiento total será:

∆T = 14 ºC – 7 ºC = 7 ºC

Es muy importante que el refrigerante salga del evaporador totalmente enestado de vapor, y que el recalentamiento sea siempre mayor que cero, paraevitar dañar el compresor; un valor orientativo y considerando como bue-no para el recalentamiento, será entre 4º y 7 ºC.

Si el compresor recibe refrigerante que no esté totalmente evaporado, al serel líquido incompresible, éste dañará las válvulas de admisión y de esca-pe, acortando la vida del compresor.

Para evitar este problema, muchos equipos están provistos de un reci-piente metálico, llamado depósito antigolpe o separador de aspira-ción que se coloca entre el evaporador y el compresor, y cuyo objeto esel de asegurar que si en ciertas condiciones de funcionamiento no le da tiem-po al evaporador a evaporar todo el Refrigerante, se deposite este so-brante de líquido en el fondo del depósito, estando la toma de salida de di-cho depósito en la parte superior del mismo, el compresor tomaráúnicamente el refrigerante en estado gaseoso. Explicaremos con más de-talle la función de este depósito, en el apartado de la bomba de calor.

Durante su paso por el evaporador, el fluido frigorífico se va evaporando pro-gresivamente, y lo hace robando calor al medio ambiente (es decir, en-friando); para conseguir mayor rendimiento en este enfriamiento se colocaal igual que en el condensador, un motoventilador con las siguientes ca-racterísticas:

El motor es siempre de inducción, con rotor de jaula de ardilla, monofási-co o trifásico, según su potencia, y el sistema de arranque es por con-densador o por espiras de sombra. Por diseño constructivo, la hélice sue-le ser del tipo rodete (tipo centrífugo).

La característica principal del motoventilador es que debe ser de bajo ni-

vel sonoro, al objeto de atenuar el ruido en caso de colocarse la unidad

evaporadora en el interior del local a climatizar, por lo que el motor es de

bajo número de revoluciones. No obstante en los equipos industriales de

alta potencia, no se considera esta característica, sino que se ponen

motores potentes que deban vencer grandes pérdidas de carga, al ob-

jeto de poder canalizar con largos conductos la salida del aire de la uni-

dad evaporadora y poder distribuir este aire por diferentes zonas dis-

persas.

La batería evaporadora, es muy parecida a la condensadora pero

algo menor que ésta. Está constituida por tubos paralelos de cobre de

3/8” o 1/2”, unidos en sus extremos por codos también de cobre, sol-

dados entre sí, y siendo atravesado por aletas de aluminio paralelas en-

tre sí y con una separación entre ellas variable, de 10 a 14 aletas por pul-

gada.

Evacuación de agua condensada

En la superficie del evaporador se produce el mismo fenómeno de con-

densación de agua por rocío que todos conocemos climatológica-

mente.

Al ser la temperatura de evaporación del refrigerante por el interior del eva-

porador relativamente baja (menor o igual que 7 ºC), el tubo de cobre y gran

parte de las aletas del evaporador se encuentran a una temperatura muy pró-

xima a ésta, e inferior a la temperatura de rocío del local a climatizar. Por ejem-

plo: en un local a climatizar que se encuentra en verano a 30 ºC, con una

humedad relativa del 40%, La temperatura de rocío sería de 20 ºC; al ser la

temperatura en al superficie de la tubería de cobre y de las aletas del eva-

porador menor que la de rocío (7 ºC < 20 ºC), se condensa agua sobre la

superficie de las aletas.

28

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosEvaporador1

Capítulo

inspira confianza

Supone siempre un problema la eliminación de este agua condensada,cuya cantidad dependerá de la humedad relativa, temperatura del local, ypotencia frigorífica de la máquina (cuanto mayor sea el equipo, más aguase va a condensar). Estas gotas de agua se van deslizando hacia abajoentre las aletas, por gravedad, por lo que siempre se coloca debajo delevaporador una bandeja para recogida de agua, que se llama bandeja deevacuación de condensados.

Para eliminar el agua de esta bandeja existen dos opciones:

1. Se acopla un tubo de plástico a la bandeja, colocando el otro extremodel tubo a un desagüe, o a la calle, en el peor de los casos. El aguacaerá por gravedad.

2. El tubo se conecta a una bomba eléctrica de pequeño caudal, quenos facilitará la expulsión de este agua a un desagüe situado encualquier punto.

29

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosEvaporador 1

Capítulo

inspira confianza

Se coloca entre el condensador y el medio de expansión (capilar o válvu-

la de expansión).

Su misión es doble:

1. Retener las partículas extrañas que puedan circular por el interior

del circuito frigorífico, e impedir que puedan obstruir el capilar, o la

válvula de expansión. Estas partículas pueden ser residuos de viru-

ta debidas al corte de la tubería frigorífica, partículas de óxido de

cobre que se desprenden del interior del tubo durante el calenta-

miento de este en la soldadura, o restos de flux (componente que

se añade a la varilla de plata en el momento de soldar el cobre para

su limpieza y facilitar la adherencia a éste).

2. Retener de la humedad que haya quedado sin eliminar en el interior del

circuito frigorífico, al realizarse el vacío con un tiempo insuficiente.

Es muy importante, una vez terminada la última soldadura del circuito y

antes de cargarlo de gas, eliminar totalmente el aire del circuito para que

no quede el mínimo contenido de humedad (es decir, de agua), para lo que

se debe hacer antes el vacío, durante un tiempo variable según el tamaño

de la instalación: de una hora para los domésticos, hasta ocho horas paralos industriales de alta potencia.

Si contuviera algo de aire el circuito, las microscópicas gotas de agua con-tenidas en el aire debido a su humedad se congelarían, y además lo harí-an a la salida del capilar, ya que es donde se produce la expansión, obs-truyendo éste en su salida. En el caso de la válvula de expansión, laobstrucción sería en el orificio de paso del refrigerante.

Existen dos tipos de filtros:

– Filtros mecánicos: son los más económicos. En su interior sólohay un elemento filtrante, que es simplemente un tamiz de cobre.Este filtro por tanto, solo sirve para retener las partículas sólidas.

– Filtros de cerámica: son los más eficaces y están muy bien cons-truidos, pero son más caros que los anteriores. Contienen en su in-terior un tamiz para retención de partículas sólidas, y un bloque dematerial cerámico, absorbente de humedad.

Debido al grado hidroscópico de los aceites que contiene el cárter de los com-presores, usados para los nuevos refrigrantes, los filtros deberán ser cerámi-cos, ya que los mecánicos no contienen el absorbente químico de humedad

30

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosFiltro frigorífico1

Filtro frigorífico

Capítulo

inspira confianza

Es el dispositivo de control para regular la temperatura ambiente, encen-dido y apagado del climatizador, además de otras funciones.

Es muy variable, según el modelo de aparato:

– En los equipos murales domésticos, con-siste en un mando a distancia que funciona porinfrarrojos. En estos equipos el bulbo sensor detemperatura se coloca en la entrada de aire dela unidad interior, y muy próximo a la batería.Este bulbo consiste en un sensor NTC, es decir,una resistencia variable con la temperatura, queenvía la señal de conexión y desconexión a latarjeta electrónica de control de la unidad interior.

Por lo tanto, no debe colocarse la unidad interioren un lugar expuesto a la radiación solar directa, o cerca de un focofrío o caliente, ya que el sensor detectaría una temperatura errónea.

– En los equipos industriales (unidad interior no accesible por elusuario), se utiliza un mando a distancia que se conecta a la unidadinterior por medio de un cable eléctrico. Este mando se debe fijar enla pared, a una altura aproximada de 1,5 metros, tampoco ha de es-tar expuesto a la radiación solar directa, o próximo a alguna fuentede calor o frío, ya que en un interior se aloja el termostato con el sen-sor de temperatura como puede verse en la figura siguiente.

Con este mando, además de controlar la temperatura ambiente, sepuede conectar y desconectar el equipo y seleccionar el modo de fun-cionamiento del ventilador de la unidad interior, además de poderseleccionar el modo de trabajo del climatizador: “sólo frío” (verano),o “bomba de calor” (invierno).

Actualmente la electrónica ha impuesto mandos con mayores pres-taciones, aunque siempre es necesario buscar el equilibrio entre el ma-nejo fácil para todos los posibles usuarios y las múltiples posibilida-des que proporciona la electrónica.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosMando a distancia 1

Mandos de pared

Capítulo

inspira confianza

Son de dos tipos diferentes: dispositivos que captan presión y dispositivosque captan temperatura, pero ambos accionan un contacto eléctrico quese coloca en serie con el circuito de maniobra de la máquina para inte-rrumpir el funcionamiento del equipo en caso de avería.

Dispositivos que captan presión

Se denominan presostatos. Uno de ellos capta la presión alta del circuito(presostato de alta), el otro capta la presión baja del circuito (presostato debaja). Ambos pueden ser regulables (fijamos el valor de la presión de cor-te girando un tornillo) o fijos: vienen regulados de fábrica. En la figuras ve-mos ejemplos de presostatos.

– Presostato de alta: es un dispositivo cuyo objeto es el de inte-rrumpir el funcionamiento del equipo en el caso de que la presión dealta suba por encima de un valor límite permitido. Este presostato, serosca directamente a una de las tomas de presión de la tubería dedescarga (válvula con obús).

Al producirse un aumento excesivo de la presión de alta, la membra-na oprime un contacto eléctrico que queda abierto. Este contacto seconecta en serie con el circuito de maniobra del compresor, inte-rrumpiendo su funcionamiento. Puede ser de rearme manual o auto-mático: es de rearme manual si el contacto hay que cerrarlo a manouna vez restablecida la presión de alta; y de rearme automático, si secierra por sí solo una vez que la presión vuelva a su valor normal.

– Minipresostato de baja: es un dispositivo cuyo objeto es el de in-terrumpir el funcionamiento del equipo en caso de que la presión debaja descienda de un valor permitido.

Es físicamente igual que el anterior, pero capta la presión directamente delcircuito de baja presión. Se coloca entre el compresor y el evaporador,en la tubería de succión. Su funcionamiento es igual que el anterior.

– Presiones de regulación:

Presostato de alta: 28 bar.

Presostato de baja: 2,4 bar.

32

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosDispositivos de protección1

Presostato de alta

Minipresostato de baja

Capítulo

inspira confianza

Dispositivos que captan temperatura

A parte de los dos dispositivos de protección eléctrica ya explicados ante-riormente para el compresor, existe otro dispositivo para protección del mo-tor del ventilador de la unidad condensadora y de la unidad evaporadora, idén-ticos al descrito en el apartado del compresor, que se intercala en el bobinadodel motor, para su protección en el caso de elevación brusca de la tempe-ratura. Al no ser accesibles, deben ser de rearme automático. Conviene co-nectar este dispositivo en serie con el circuito de maniobra de la máquina,para que en caso de avería interrumpa el funcionamiento de todo el equipo.

Independientemente de este dispositivo, se suelen proteger los compresoresy los motores de alta potencia con un interruptor térmico.

Estos térmicos se conectan en serie con el motor, (generalmente trifási-co), y se regulan a un valor algo superior al del consumo normal del mo-

tor (aproximadamente un 20%); cuando el consumo normal del motoraumenta debido a condiciones extrañas de funcionamiento, el térmicohace abrir un contacto auxiliar, que se conecta en serie con el circuito demaniobra de la máquina, interrumpiendo el funcionamiento de ésta encaso de funcionamiento anormal. Los térmicos son siempre de rearme ma-nual.

La ventaja de los dispositivos de rearme manual sobre los automáticos esque los primeros provocan la parada de la máquina y nos obligan a la lo-calización y reparación de la avería antes de volverla a poner en marcha.Con los de rearme automático, en caso de defecto la máquina se para yvuelve a poner en marcha ininterrumpidamente, pudiendo degenerar el de-fecto en una avería importante si no se atiende debidamente a la máqui-na. No obstante, como cada arranque del compresor está temporizadocon un tiempo medio de unos cuatro minutos, es muy fácil darse cuen-ta del error en el funcionamiento del equipo.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosDispositivos de protección 1

Capítulo

inspira confianza

De utilización exclusiva y necesaria en equipos de condensación por agua.

Es una válvula de accionamiento mecánico que consta de cuerpo de vál-vula y un captador de presión, unido al cuerpo de la válvula por medio deun capilar como podemos ver en la figura siguiente. El captador de presión,se rosca directamente a la válvula de obús situada en la tubería de descarga.

La función de la válvula es la de dejar paso o cortar el agua de refrigera-ción del condensador, para economizar su gasto.

En efecto, cuando la presión de alta sube hasta llagar a un determinado va-lor, ajustado por medio del tornillo de regulación, se abre la válvula en fun-ción de la presión captada, refrigerando el condensador. Cuando está des-conectado el compresor, la presión detectada será inferior a la de regulación,cerrándose el paso de agua.

34

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosVálvula presostática1

Válvula presostática

Capítulo

inspira confianza

Press-Control

Es frecuente en ciertos locales y establecimientos, que se desee utilizar el equi-po de aire acondicionado en pleno invierno, cuando la temperatura en la ca-lle es muy baja: por ejemplo en bares o discotecas, en los que la producciónde calor por parte de los ocupantes u otros focos, al ser estos tan numero-sos, es tan alta que se necesite refrigerar el local en vez de calentarlo.

En este caso, al estar la batería condensadora refrigerada por el ventiladorcon un aire exterior “muy frío”, hace que la temperatura de condensacióndel refrigerante en la unidad condensadora baje excesivamente, con lo cualal estar relacionada directamente con la presión de alta, baja considera-blemente ésta, y esto repercute en que en la evaporadora baja tambiénexcesivamente la presión de baja, con lo que el refrigerante se evaporaráa una temperatura negativa (menor que 0 ºC), y el agua que se condensapor el rocío entre sus aletas, se transformará en hielo.

Este hielo forma una capa que hace que el intercambio térmico con el re-frigerante que circula por la batería sea muy defectuoso, disminuyendoconsiderablemente el rendimiento del circuito frigorífico.

Para solventar este inconveniente, se instala en los equipos un dispositivollamado “Press-Control”, también llamado dispositivo de control de pre-sión de condensación.

Este dispositivo que se instala siempre en la unidad condensadora, con-siste en un captador de presión, con una toma de presión que se rosca enuna válvula con obús en la tubería de descarga y que cuando capta unabajada importante de la presión de alta envía una señal eléctrica al módu-lo electrónico conectado en serie con el motor del ventilador de la unidadexterior, haciendo que baje su velocidad de giro.

Cuanto menor es la temperatura del exterior más disminuye la presión dealta, por lo tanto más crece el valor de esta resistencia, y menor es la ve-

locidad de giro del motor, por lo que la presión de alta tenderá a subir, lle-gando a un equilibrio.

De este modo se elimina el riesgo de formación de hielo en la batería de launidad interior.

Regulador de velocidad

Generalmente los equipos domésticos, tienen la opción de poder funcio-nar el ventilador de la unidad interior con tres velocidades. Esta misma op-ción la tienen algunos equipos industriales.

En equipos industriales de motor-ventilador en unidad interior con veloci-dad única, se dá la opción de un regulador de velocidad para controlar elcaudal de aire del mismo.

35

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosAccesorios 1

Control de presión de condensación (Press-Control)

Capítulo

inspira confianza

1Su mecanismo es muy sencillo en el caso de tratarse de un regulador para

motores monofásicos, ya que se trata de un simple potenciómetro que se

conecta en serie con el motor del ventilador de la unidad interior, y es mu-

cho más complejo en el caso de motores trifásicos.

En caso de utilizarse, el instalador debe tener la precaución de comprobar

que una vez regulada la velocidad, no se forme hielo en la batería evapo-

radora.

Por lo tanto conviene colocarlo en un lugar donde no sea accesible para

el usuario, evitando su posible manipulación.

Calefacción eléctrica y de agua

Aunque se trata de accesorios para equipos “sólo frío”, se explicarán en el

capítulo “bomba de calor”.

Torre de enfriamiento

Cuando se trata de un equipo con condensador enfriado por agua, nos

pondrán muchas pegas para la utilización de agua, sobre todo en nuestro

país, donde en los últimos años escasea con frecuencia.

Para estos casos se utilizan las torres de enfriamiento, que consiste en una

instalación que toma el agua de la salida de la torre, de donde sale fría, e

impulsándola a través de una bomba la introduce en el condensador, for-

mando así un circuito semiabierto con poca pérdida de agua.

La torre propiamente dicha consiste en una cámara abierta por la parte

superior, con una entrada y una salida para el agua. El agua entra a la to-

rre por un tubo situado en la parte superior, de donde salen unas boquillas

(rociador) que proyectan el agua en forma de ducha a unas láminas para-

36

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosAccesorios

Regulador de velocidad

Este regulador es lógicamente utilizable si no se trata de una instalación sinconducto en la unidad interior (soplado directo) o bien con poco conductoo pocas salidas de distribución de aire, ya que el excesivo caudal de aire re-sultante, podría resultar molesto.

Capítulo

inspira confianza

1

37

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosAccesorios

lelas onduladas llamadas separadores. El agua por gravedad va cayendopor estas láminas, pero es atravesada de abajo hacia arriba por la corrientede aire creada por el ventilador, con lo cual se enfría.

El motivo de este enfriamiento es un sencillo intercambio térmico. El aireque sale por la parte superior tiene un alto porcentaje de humedad y el ca-lor latente que ha necesitado para humidificarse, es igual al calor sensibleque ha desprendido el agua que cae por la parte inferior, por donde es re-cogida.

Estas torres suelen estar dotadas de rebosadero, para limitar el máximo con-tenido en agua, y de un flotador que puede accionar una alarma en el casode que el agua descienda de un nivel preestablecido o accionar una bom-ba para rellenar el depósito.

El empleo de una torre de enfriamiento, haría rentable una instalación en elcaso de que alimente un cierto número de consolas refrigeradas por agua.

Torre de enfriamiento abierta

Capítulo

inspira confianza

Se dice que un equipo es reversible, cuando tiene la opción de poder fun-cionar en “Frío” o en “Bomba de Calor”. El primer caso ya ha sido descri-to en al parte 1ª, y el segundo lo vamos a describir detalladamente a con-tinuación.

Hemos dicho anteriormente que el evaporador enfriaba el ambiente, mien-tras que el condensador lo que hace es calentarlo, por lo que siempre hayque colocar la unidad condensadora en un sitio exterior al local que sequiera climatizar: bien en la calle, o bien se canaliza el aire expulsado porel ventilador de la unidad condensadora a través de un conducto que co-munique con el exterior.

En el funcionamiento con bomba de calor se invierten totalmente los pa-peles:

– El condensador es el que enfría el ambiente.

– El evaporador es el que calienta el aire exterior.

Por lo tanto, si el equipo posee un dispositivo automático que hace que cam-bie su funcionamiento de “Frío” a “Bomba de Calor”, podremos hacer queel intercambiador interior en verano enfrie y en invierno caliente.

Resumiendo: Se dice que un equipo de aire acondicionado es “Bomba deCalor” cuando tiene la opción de trabajar tanto enfriando como calentando.

¿Cómo se consigue este doble funcionamiento?

En la parte superior de la figura se representa un circuito frigorífico con fun-cionamiento normal en “Frío”. Se ha representado en él un mecanismo quese llama válvula de inversión de ciclo o válvula inversora. En “Frío”, estaválvula, que se acciona eléctricamente, no está excitada (posición de re-poso), el funcionamiento del circuito será como el explicado hasta ahora.

En la figura, se ha excitado la bobina de la válvula inversora de ciclo, y a par-tir de ella, cambia de recorrido el refrigerante, observándose que al salirdel compresor se condensa en la batería de la unidad interior, (calentandoel ambiente), y después de atravesar el dispositivo de expansión, se eva-porará en la batería de la unidad exterior (enfriando el ambiente exterior).

En definitiva invertimos el sentido de la circulación del refrigerante.

38

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosBomba de calor1

Bomba de calor: funcionamiento en frío

Capítulo

inspira confianza

La diferencia de un equipo de “sólo Frío” y uno de “Bomba de Calor” estribaúnicamente en el mecanismo que realiza esta inversión de ciclo (válvula de in-versión), y de los elementos que componen el circuito eléctrico de maniobra.

Observamos también la inclusión en el circuito de un botella antigolpe, cuyamisión explicaremos más adelante.

Generalmente el capilar o la regulación de la válvula de expansión es dife-rente si el equipo funciona en “Frio”, que funcionando en “Calor”, por lo

que en equipos con bomba de calor debemos colocar un elemento de ex-pansión para funcionamiento en frio y otro para funcionamiento en calor.

Para conseguir que cada elemento de expansión funcione cuando le co-rresponda, se coloca una válvula antirretorno en paralelo a cada uno de es-tos dos elementos, en un sentido determinado, de manera que en un sen-tido haga circular el refrigerante a través de la válvula, o realice un bypasspor fuera de ella cuando circule en sentido contrario.

Una válvula antirretorno, es un elemento representado en la figura siguien-te que hace que circule por su interior el refrigerante en una dirección úni-ca, dada por la flecha.

En la figura puede observarse cómo sería un circuito frigorífico con bom-ba de calor, con dos elementos de expansión y dos válvulas antirretorno.En esta figura puede seguirse la circulación del refrigerante en funcionamientode “Frío” o de “Bomba de Calor”, y comprobarse la correcta colocación delas flechas en las válvulas antirretorno.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosBomba de calor 1

Bomba de calor: funcionamiento en calor

Válvula antirretorno

Capítulo

inspira confianza

1

Válvula inversora

La válvula inversora consta de una bobina eléctrica, que acciona mecáni-camente la válvula propiamente dicha , que comunica dos a dos, un totalde cuatro tubos.

En la figura siguiente, puede observarse en la parte inferior izquierda, cómoestando la bobina sin excitar (posición de “Frío”), comunica la tubería de des-carga con la superior derecha, que se conectaría directamente al conden-sador y los otros dos tubos, los comunica entre si.

En la parte inferior derecha puede comprobarse cómo excitando la bobi-na con 220 V. cambia la conexión entre estos cuatro tubos.

Botella antigolpe o separador de aspiración

Suele utilizarse en los equipos con “Bomba de Calor” ya que en funciona-miento en el ciclo de calor , debido a las bajas temperaturas del aire pararefrigerar la batería exterior, origina presiones de evaporación muy bajas yhace que aumente le riesgo de golpe líquido en el compresor, por dismi-nución progresiva del recalentamiento.

Para evitar la entrada de líquido en el compresor, se coloca este elementoque hace que por la disposición física del tubo de salida del refrigerante, el

40

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosBomba de calor

Esquema frigorífico bomba de calor con antirretornos Válvula inversora

Capítulo

inspira confianza

compresor aspire únicamente gas. El líquido se situaría en el fondo de labotella por gravedad.

En ocasiones, para facilitar la recogida de aceite que circula por el interiordel circuito frigorífico mezclado con el refrigerante, se realiza un orificio dediámetro muy reducido al tubo de salida de refrigerante; el compresor as-pira la mezcla a través de este orificio.

En máquinas pequeñas, se elimina la curvatura hacia arriba del tubo deaspiración, y el refrigerante sale directamente por la parte inferior.

Evacuación de condensados

Así como en funcionamiento en “Frío” en las aletas del evaporador se pro-ducía agua condensada por el rocío, el mismo fenómeno se producirá aho-ra en las aletas de la unidad exterior, ya que ahora es ésta la que enfría elaire.

Los equipos con “Bomba de Calor” suelen venir provistos de una ban-deja de recogida de condensados en la unidad exterior, la cual se deberáconducir a un desagüe salvo que exista la posibilidad de que el agua re-cogida caiga directamente a la calle sin perjuicio de nadie.

Desescarche

En funcionamiento de “Frío” el evaporador es calentado por medio del ven-tilador con un aire que se encuentra a una temperatura variable, com-prendida entre 26 y 35 ºC, evaporándose el refrigerante a una temperatu-ra ideal de +7 ºC. A esta temperatura de evaporación suelen dar loscompresores su rendimiento óptimo.

En el caso de funcionamiento con “Bomba de Calor”, la batería exterior, queactúa como evaporadora es calentada a una temperatura muy baja, yaque estamos en invierno, por lo que la temperatura de evaporación baja con-siderablemente, tomando valores negativos. A consecuencia de esto, elagua condensada en las aletas de esta batería se transforma en hielo for-mando un bloque compacto, por lo que la ventilación del refrigerante que-da totalmente anulada y el equipo no rinde, llegando a dar a veces la im-presión de que enfría en vez de calentar.

Para solucionar este problema, todos los equipos con “Bomba de Calor”están dotados de un dispositivo llamado de desescarche, normalmenteelectrónico.

41


Botella antigolpe o separador de aspiración

Capítulo

inspira confianza

Este dispositivo contiene una sonda captadora de hielo (bulbo), que se colocaen los codos de la batería exterior y que transmite una señal a un circuito eléc-trico que cierra unos contactos que hacen excitar la bobina de la válvula inver-sora , sin detener el funcionamiento del compresor y parando el ventilador dela unidad interior y exterior. Al excitarse la válvula, el equipo funcionará en frío,por lo que la unidad exterior se calienta, y al detenerse el ventilador, la presiónde alta sube considerablemente, por lo que la temperatura de condensación delrefrigerante aumenta tanto que hace derretir totalmente el hielo. El presostatode baja queda anulado durante el transcurso de esta operación.

Una vez derretido el hielo, la válvula inversora vuelve a su posición anterior,el ventilador de la unidad interior y exterior se vuelven a poner en marchay el equipo trabaja con normalidad.

En la figura anterior, se representa uno de los termostatos de desescarchemás utilizados.

En este caso el desescarche comienza cuando el bulbo detecta en los co-dos de la batería condensadora, una temperatura de -2,2 ºC y transcurre

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Termostato de desescarche

Capítulo

inspira confianza

además un tiempo prefijado por el selector de tiempo de duración, quepuede ser de 45, 60 o 90 min.

El desescarche termina cuando el valor de la temperatura detectada por elbulbo, alcanza el valor seleccionado por el regulador de ajuste de la “tem-peratura de terminación”, o bien a los diez minutos, en el caso de que tar-de más tiempo en alcanzar esa temperatura.

Calefacción de apoyo

Al disminuir la temperatura exterior también lo hace el rendimiento de labomba de calor, por lo que para temperaturas bajas la potencia caloríficaaportada por la maquina puede ser insuficiente.

Este mismo problema también se nos presenta en los periodos previos aldesescarche o durante este, ya que la batería exterior se cubre de hielo,como hemos explicado en el apartado anterior.

La única solución en este caso es la de colocar en la unidad interior una ca-lefacción eléctrica (resistencia eléctrica) alimentada por un relé, que con-trolado por un termostato, queda conectada cuando la temperatura delaire de salida de la batería evaporadora sea inferior a la temperatura prefi-jada en dicho termostato y desconectada una vez aumente el rendimien-to del equipo En este caso no se debe poner durante el desescarchanteel ventilador de la unidad interior.

Esto se consigue con la incorporación de un termostato (T), cuyo bulbode detección de temperatura se coloca en la salida de aire de la unidad in-terior, y cuyo contacto eléctrico se conecta en serie con la bobina del relé(CB) del contactor (C) que alimenta la resistencia.

Cuando la batería exterior está recubierta de hielo, la temperatura del aire ca-liente que sale por la unidad interior bajará y el bulbo detectará esta bajadareaccionando con el cierre del contacto del termostato, que hará que la bo-

bina del relé quede alimentada y por lo tanto entre en funcionamiento la ca-

lefacción. Una vez realizado el desescarche, vuelve a subir la temperatura del

aire a la salida de la evaporadora y el termostato hace que la resistencia que-

de desconectada. Este termostato se regula entre los 30 y 35 ºC.

En los equipos industriales, todo el conjunto está incluido en el interior de

una caja metálica denominada “plenum” que se atornilla en la boca de sa-

lida de aire de la unidad interior.

En los equipos domésticos la resistencia de apoyo se coloca en el interior

de la unidad interior a la salida de la batería, y junto a ésta.

En instalaciones con conductos de distribución de aire, se puede instalar

esta calefacción sobre el mismo conducto.

Todas las calefacciones de apoyo tienen un dispositivo de protección deno-

minado comúnmente “Klixon”, que es realmente un limitador de temperatu-

ra este limitador pararía el equipo en el caso de que la temperatura detecta-

da por el mismo fuese excesivamente elevada, caso que se produce

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Calefacción eléctrica de apoyo

Capítulo

inspira confianza

generalmente cuando falla la ventilación de la unidad evaporadora. Existenlimitadores de rearme manual y automático, si bien recomendamos los de re-arme manual, porque en caso de entrar en funcionamiento, desconectaríanla calefacción hasta ser nuevamente rearmados, por lo que nos avisaría dela existencia de una causa anómala en el funcionamiento de la instalación.

En el esquema eléctrico de la página siguiente, puede observarse como laapertura del contacto K de este limitador, originaría el corte de alimentaciónde una bobina de un contactor (mg) que sería el que detiene el funciona-miento del equipo.

La conexión de la resistencia eléctrica, puede realizarse en estrella o entriángulo; se realiza en triángulo cuando las potencias son elevadas, paraevitar el excesivo calentamiento del conexionado interno.

Calefacción eléctrica

A diferencia de la calefacción de apoyo, la eléctrica no contiene termosta-to de pilotaje, y contiene limitador de temperatura. Realmente se trata deun accesorio para los equipos “Solo Frío”.

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Batería eléctrica: conexión en estrella

R: Resistencia eléctricaC: Contactor de la resistencia eléctricaCB: Bobina del contactor de la resistencia eléctricamg: Bobina del contactor de maniobra generalT: Contacto del termostato de pilotajeK: Contacto del termostato de seguridad (Klixon)

Batería eléctrica: conexión en triángulo

R: Resistencia eléctricaC: Contactor de la resistencia eléctricaCB: Bobina del contactor de la resistencia eléctricamg: Bobina del contactor de maniobra generalT: Contacto del termostato de pilotajeK: Contacto del termostato de seguridad (Klixon)

Capítulo

inspira confianza

Entra en funcionamiento cuando con el mando a distancia se seleccionala etapa “Calor”, y la controla el termostato del mando a distancia.

Calefacción por agua

En la mayoría de los equipos, existe la posibilidad de producir calefacciónincorporando una batería de agua caliente que es atendida por una calderade gas o gasóleo. De esta forma se evita el uso de radiadores para invier-no, pues se puede utilizar la misma red de conductos. En el caso de los ba-ños, que no se refrigeran en verano, sí hay que calefactarlos en invierno,por lo que se suele instalar un radiador.

La batería de agua caliente consiste en una batería de tubo de cobre conaletas de aluminio, similar a la condensadora y evaporadora, y se instala enla unidad interior en la aspiración de la máquina.

Para cada modelo de equipo, se definen estas calefacciones por el nú-mero de rangos que constan. Explicaremos en que consiste un rango:

Hemos definido anteriormente una batería como un conjunto de tubos decobre dispuestos paralelamente entre si y atravesados por aletas de alu-minio, también paralelas entre sí, pues bien, si colocamos una batería enposición vertical y la miramos de perfil, veremos que los tubos de cobre es-tán alineados paralelamente en una, dos, tres o cuatro filas verticales. Cadafila de tubos es un rango: si miramos de perfil a una batería de dos rangosveremos que tiene dos filas de tubos.

Cuanto mayor sea el número de rangos de una batería, mayor será la po-tencia calorífica que disipe.

Resistencia de cárter

En los equipos de muy baja potencia nos es necesaria su utilización

Se utiliza por un doble motivo:

– Si la temperatura del ambiente exterior es muy baja, el aceite del cár-ter del compresor está muy viscoso (la viscosidad varía con la tem-peratura), y al arrancar el compresor no se repartiría muy bien portodas sus zonas internas, quedando algunas partes de su mecanis-mo con lubricación deficiente, que a la larga, acortan considerable-mente la vida del compresor.

– Si la temperatura exterior es muy baja, el gas refrigerante contenidoen el interior del compresor en reposo, se condensará y pasará a es-tado líquido, que será absorbido por el compresor en el momento delarranque, produciéndose el llamado “golpe de líquido”.

Para solucionar este problema se coloca alrededor del cárter del compresoruna resistencia eléctrica que aún siendo de muy bajo consumo (su valor pue-de oscilar entre 80 y 300 W , en función de la potencia del compresor), es su-ficiente para mantener la viscosidad del aceite en un grado aceptable antes dearranque del compresor, y evitar que se forme líquido en el interior del mismo.

Cuando el compresor está parado se suele colocar conectada a la red.

45


Capítulo

inspira confianza

Cortatubos

Sirve para cortar el tubo de cobre. No debe utilizarse nunca una sierra, yaque se formaría viruta de cobre, que pueden obstruir el capilar o la válvu-la de expansión; el corte del cortatubos no deja nunca viruta, aunque tam-poco es perfecto, ya que puede dejar algún hilo de cobre, y siempre es ne-cesario utilizar el escariador para eliminar la rebaba del corte y abrirligeramente el tubo, ya que queda algo cerrado después del corte.

Su manejo es sencillo: se sujeta el tubo con la mano, y se va cerrandopoco a poco la roldana de corte mientras se va girando al mismo tiempola herramienta. Conviene hacerlo poco a poco, lentamente, para que no que-de muy cerrado el tubo.

Al adquirir esta herramienta, debe especificarse los tamaños de los tubosque van a utilizarse. Se recomienda comprarla para tubos de 3/16” hasta1 1/8”.

Escariador

Una vez cortado el tubo de cobre, hay que eliminar la rebaba del corte, ypara ello se pasa el escariador. Al mismo tiempo que se elimina la rebabadel corte, también se abre ligeramente la boca del tubo, operación nece-saria ya que después de usar el cortador, siempre queda algo cerrado eltubo.

Doblatubos

Se introduce el tubo por el interior de las dos poleas, y se dobla con ayu-da de las palancas. El inconveniente que tiene esta herramienta, es que senecesita una para cada diámetro, por lo que se recomienda disponer de

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosHerramientas a utilizar en la instalación1

Cortatubos

Escariador

Capítulo

inspira confianza

una de 3/8”, otra de 1/2” y otra de 5/8” , que son los diámetros más utili-zados. Si se trata de doblar tubos de mayores diámetros, se podrán utili-zar codos de comercio, soldándolos.

Doblatubos manual

Consiste en un muelle, con el que se dobla el tubo a mano, y si bien lacurva resultante no es perfecta, puede darse como correcta.

Se necesita uno para cada diámetro, por lo que conviene disponer de lossiguientes tamaños: 1/4”, 5/16”, 3/8”, 1/2” , 5/8” y 3/4”.

Abocardador

Herramienta que sirve para ensanchar la boca del tubo. Esta operación sellama también “embocinado”, por la forma de bocina con que queda el ex-tremo del tubo. Se recomienda escogerla de manera que cubra la gama des-de 1/4” hasta 3/4”.

El abocardado se utiliza para unir el tubo de cobre a las válvulas de cierre,o a racores.

Para utilizarla, se amarra fuertemente el extremo del tubo entre las morda-zas, dejando sobresalir uno o dos milímetros, y se aprietan ambas con eltornillo o palomilla. A continuación, se introduce poco a poco el abocardador,girando el tornillo.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosHerramientas a utilizar en la instalación 1

Doblatubos Doblatubos manual

Capítulo

inspira confianza

1

Ensanchador

También llamado expansionador.

Sirve para ensanchar la boca del tubo.

En la figura siguiente se observa esta herramienta, junto con un tubo en-sanchado por uno de los extremos. El “ensanchador” se utiliza siempreque se suelde tubo con tubo. Su utilización es idéntica al caso anterior.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosHerramientas a utilizar en la instalación

Abocardador

Ensanchador de tubos

Capítulo

inspira confianza

Tenaza obturadora

Se utiliza para aplastar el tubo en un extremo, y soldarlo posteriormente,por ejemplo, en el caso de que se realice la carga de gas por el tubo de lle-nado del compresor, ya que después del llenado, hay que sellar el tubo.

Con esta herramienta se obtura el extremo del tubo, y para que no se es-cape el gas, se deja la herramienta agarrada al tubo mientras se realiza lasoldadura.

Tenaza cortacapilares

Se utiliza únicamente en el caso de que haya que cambiar el capilar de unequipo. Corta el tubo capilar sin cerrar la boca de corte; de todos modos,conviene abrir ligeramente la boca con un punzón después del corte.

Enderezador de aletas

Consiste en un peine de plástico de seis usos, cada uno de ellos corres-pondiente a una distancia entre aletas diferente, que sirve para enderezaraletas que hayan sido dobladas en alguna zona por algún golpe accidental.

Sirve para baterías de 8, 9, 10, 12, 14 y 15 aletas por pulgada.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosHerramientas a utilizar en la instalación 1

Tenaza obturadora

Enderezador de aletas

Capítulo

inspira confianza

Termómetros

Existen muchos tipos de termómetros en el mercado, con gran diversidadde precios. Los de lectura más rápida son los digitales, no obstante, essuficiente la utilización de termómetros de mercurio o de alcohol.

Existen también termómetros digitales con captación de temperaturas pormedio de una sonda de contacto, que pueden ser muy útiles (aunque noimprescindibles) para medir la temperatura en la superficie de la tubería decobre, con lo que podemos saber a que temperatura está evaporando ocondensando el refrigerante, o el valor exacto del recalentamiento.

Manómetros

Imprescindible en cualquier tipo de instalaciones, para conocer la lecturade la presión de alta y de baja.

Pinzas amperimétricas

Muy importantes para conocer el consumo de los motores y compresores.

También es muy importante para localizar cualquier avería o error de co-nexionado en el cuadro eléctrico.

Otras herramientas

En el capítulo siguiente, se detallan el funcionamiento de la bomba de va-cío, dosificador de carga, soplete para la soldadura, y detector de fugas.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosHerramientas a utilizar en la instalación1

Capítulo

inspira confianza

Tubería de cobre

Existen dos clases: tubería de cobre rígido, y tubería de cobre recoci-do. La primera resiste más presión que la segunda, pero es menos ma-nejable.

El cobre recocido se suministra normalmente en rollos de 15,24 m, contamaños desde 1/4" hasta 7/8".

El cobre rígido se suministra en barras de 5 metros, generalmente con diá-metros de 5/8" hasta 7/8".

En instalaciones de potencia reducida, se utiliza generalmente el cobre re-cocido, por ser más manejable y transportable.

En España, se trabaja con medidas en pulgadas, que se refieren siem-pre al diámetro exterior, si bien en algunos países de Europa, se estáintroduciendo poco a poco estas medidas en el sistema métrico, esdecir:

– Un tubo en pulgadas, por ejemplo, de 1/2", tiene exactamente dediámetro exterior: 12,7 mm.

– El tubo en métrica más parecido al anterior, tiene: 12 mm.

En cuanto al tipo de cobre, debe exigirse siempre que sea frigorífico, cuyacomposición difiere ligeramente del cobre utilizado en calefacción. Su com-posición es de cobre, en su mayor parte, y un ligero contenido de plata yfósforo.

A continuación, daremos una tabla con los diámetros de tubería de cobremás utilizados:

Codos

Llamados también curvas de 90º. Existe una gama completa en el merca-do adaptable a todos los diámetros de tubería de cobre. Conviene dispo-ner siempre de codos de 3/8", 1/2", 5/8" y 3/4", ya que son los diámetrosde tubería más utilizados en las líneas frigoríficas, y en toda instalación siem-pre existe algún tramo donde no es posible utilizar un doblador de tubos.

También podemos utilizar un codo cuando necesitemos un radio de cur-vatura menor que el que nos proporcine el doblador de tubos.

Importante:Existen en el mercado, accesorios para tuberías (codos, tés, reducciones)que son totalmente lisos, es decir, el tubo de cobre penetra en el interiorsin encontrar ningún tope, y si bien son más económicos, no deben utili-zarse nunca puesto que después de la soldadura pude quedar el interiorligeramente obstruido si se introduce excesivamente el tubo. En la figura dela página siguiente se representan estos accesorios correctamente.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosAccesorios para la reparación de máquinas 1

1/4” 6,35 0,76

5/16” 7,93 0,76 - 0,81

3/8” 9,52 0,76 - 0,81

1/2” 12,70 0,76 - 0,81 - 0,89

5/8” 15,87 0,76 - 0,81 - 0,89 - 1,02

3/4” 19,05 0,81 - 0,89 - 1,07

7/8” 22,22 0,81 - 0,89 - 1,07 - 1,14

Diámetro Diámetro Espesores (Pulgadas) (Milímetros) (Milímetros)

Capítulo

inspira confianza

Tes

Sirven para realizar bifurcaciones en la tubería. Las tres bocas de salidapueden ser iguales o de diferente diámetro. En el caso de que sean dife-rentes es necesario especificar los tres diámetros, por ejemplo: "T" de5/8"x5/8"x3/4". En la figura se representa una "T" correctamente soldada.

Reducciones

Resulta muy útil en el caso de que no se disponga de un expansionadorde tubo, o un reductor.

Existen del tipo hembra-hembra, o macho-hembra, y se designa por los dosdiámetros de tubo a unir, por ejemplo: reducción macho-hembra 1/2"x3/8".

En la figura , se representa una reducción hembra-hembra.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosAccesorios para la reparación de máquinas1

Codos Te

Reducción

Capítulo

inspira confianza

Capilar

Unicamente tendremos que utilizar un capilar, en el caso de tener que cam-biarlo por otro.

Existen en el mercado, capilares de diferentes espesores, por lo que nos tenemosque referir siempre al diámetro interior, que es el que realmente nos interesa.

Los diámetros disponibles en el mercado, en milímetros, son: 0,7 - 0,8 - 1- 1,2 - 1,3 - 1,5 - 2 - y 2,5, siendo el de 2 mm el más utilizado.

Válvulas con obús

También llamada válvula Kenmore, puesto que era el fabricante que máslas introdujo en el mercado. Estas válvulas, representadas en la figura si-guiente, se sueldan a la tubería de cobre de alta o de baja, para poder co-nectar latiguillos, manómetros, u otros dispositivos: dispositivos de controlde presión, presostatos, etc.

Están provistas de una tapa roscada, con una junta de goma para asegu-rar el cierre hermético, y en el interior del cuerpo de la válvula se encuen-tra el mecanismo de cierre que es la válvula propiamente dicha y que se lla-ma vulgarmente obús. Si quitamos el tapón y presionamos el obús,descargarámos de gas la instalación.

El obús está roscado al cuerpo de la válvula y para extraerlo, es necesarioun útil extractor de obuses.

Los equipos deben tener al menos una válvula de obús en la tubería de des-carga para poder colocar un latiguillo y medir la presión de alta, y otra enla tubería de succión, para poder medir la presión de baja. Cualquiera deellos, se podría utilizar también para cargar de gas el equipo. Sin embar-go, es conveniente disponer de más válvulas con obús, para poder co-nectar algún dispositivo de control de presión, o algún presostato.

Para instalar una válvula de obús en la tubería, conviene utilizar una T, yaque si se coloca directamente sobre un orificio taladrado en la tubería, noexistirá solape en la soldadura, por lo que la soldadura tendrá poca resis-tencia mecánica.

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Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosAccesorios para la reparación de máquinas 1

Válvula de obús

Capítulo

inspira confianza

Explicaremos a continuación las operaciones más frecuentes que se pre-sentarán cuando se necesite reparar las máquinas enfriadoras o los fan-coils.

Soldadura

Es junto con la carga de gas, la operación más complicada en las instala-ciones.

Tipos de soldaduraEn cuanto a la naturaleza de los materiales a soldar (metal base y metal deaportación), se divide en:

– Soldadura homogénea: material base = material de aportación.

– Soldadura heterogénea: material base ≠ material de aportación.

En cuanto a la temperatura de fusión del material de aportación, se divide en:

– Soldadura fuerte: más de 450 ºC.

– Soldadura blanda: menos de 450 ºC.

Con la soldadura fuerte, se consiguen resistencias mayores que con la sol-dadura blanda.

Material de aportaciónDepende del tipo de soldadura que vaya a realizarse:

1. Soldadura de acero con acero: varilla de acero.

2. Soldadura de acero con latón o cobre: varilla de latón.

3. Soldadura de cobre con latón: varilla cuaternaria (cuatro compo-nentes) , de composición: cobre - plata - zinc - cadmio. Porcenta-je de plata: 40%.

La función de la plata es la de dar fluidez al material de aportación,para que penetre bien en la zona a soldar por capilaridad. Se au-menta el contenido de plata en la varilla para bajar su punto de fu-sión sin empeorar las propiedades mecánicas de la soldadura. Elcadmio mejora también la fluidez.

Este tipo de soldadura necesita decapante. El decapante: con-siste en unos polvos blancos, que se aplican junto con la varilla (secoloca el decapante en la punta de la varilla), y tiene la misión delimpiar la superficie de las zonas a soldar.

Importante:Cada tipo de varilla necesita un decapante específico.

Al aplicar el decapante en la punta de la varilla y fundirla a conti-nuación, lo primero que se funde es el decapante (antes que la va-rilla), recorriendo por capilaridad la zona a soldar; a continuación fun-de la varilla y desaloja al decapante de la zona a soldar. Si escogemosun decapante erróneamente, fundirá después que la varilla, y suefecto será nulo.

Las características de un buen decapante son:

– Que se distribuya con gran fluidez por la superficie a soldar

– Que sea desalojado con facilidad por la plata. Si no es biendesalojado, las características mecánicas de la soldadura, re-sultarían pobres.

4. Soldadura de cobre con cobre: varilla ternaria: cobre - plata - fós-foro. Porcentaje de plata: 2%.

La función del fósforo es la de decapante, por lo tanto, se trata deuna varilla autodecapante.

54

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosIntervención y reparación de máquinas1

Capítulo

inspira confianza

En las instalaciones o reparaciones utilizaremos únicamente los ti-pos 3 y 4 de soldadura.

Gases utilizadosOxígeno con butano, o bien, oxígeno con acetileno.

Con el soplete encendido y bien regulado, aparecen dos tipos de llama. Lallama roja la produce el oxígeno, y la llama azul, el acetileno o butano.

El acetileno debe regularse para que el tamaño del dardo oscile entre los7 y 10 mm. El tamaño de la llama roja, puede ser de unos 100 mm.

Soldadura por capilaridadEs la que utilizaremos normalmente en Aire Acondicionado. El fenómeno decapilaridad, puede observarse en la figura: si introducimos una varilla de vi-

drio transparente y diámetro interior muy reducido en un recipiente con unlíquido, vemos como la columna de agua en el interior de la varilla se ele-va por encima del nivel de agua en el recipiente.

En la figura siguiente, observamos en la parte izquierda una soldadura detubo con tubo incorrecta, siendo correcta la de la parte de la derecha enla que se observa que la soldadura penetra entre los dos tubos por capi-laridad.

La resistencia de la primera es muy pequeña y muy fuerte la de la segun-da, ya que la soldadura ha de trabajar siempre a cizallamiento y nunca a latracción.

Para que la penetración por capilaridad sea correcta deben respetarse lasholguras y solapes entre los tubos.

55

Máquinas frigoríficas. Conceptos básicosIntervención y reparación de máquinas 1

Capítulo

inspira confianza

Operaciones1. Calentar la zona a soldar hasta que comience a enrojecerse.

2. Aplicar la varilla con el flux en la punta.

En el momento de soldar, el calentamiento de las dos superficies a unirdebe ser lo más breve posible, es decir, en cuanto empiece a enrojecersela zona a soldar, se aplica la varilla con el flux y esta se fundirá rápidamen-te (en un segundo recorre la plata por capilaridad toda la zona a soldar).

Si mantenemos al rojo vivo la zona a soldar durante un cierto tiempo, másde la cuenta, se formará óxido de cobre, que al enfriarse se depositará enel interior de la tubería, pudiendo se causa de obstrucción de capilares oválvulas de expansión.

Una manera de eliminar el riesgo de formación del óxido de cobre es la dehacer pasar por el interior del tubo de cobre en el momento de soldar, unaleve corriente de nitrógeno, que desplazaría al oxígeno, evitando el riesgode formación de óxido de cobre.

Ejemplo de soldaduraEn la figura, observamos la soldadura de un tubo de cobre a un capilar, queconstaría de las siguientes operaciones:

1. Se introduce por la boca del tubo un punzón metálico de diámetroigual o ligeramente superior al del capilar.

2. Con la tenaza obturadora, se aplasta totalmente la boca del tubo.

3. Se extrae el punzón y se introduce en su lugar unos 35 o 40 mm decapilar.

4. Se suelda la unión.

Puente manométricoLlamado también “Analizador de cuatro vías”, es un elemento indispensa-ble tanto para realizar la carga de la instalación como para comprobar encualquier momento el estado de presiones del circuito.

56


Capítulo

inspira confianza

Es necesario adquirir un juego de mangueras flexibles llamadas manguerasde carga; son tres mangueras, cada una de ellas de un color diferente:

– Amarillo: para la carga de gas.

– Rojo: para la alta presión.

– Azul: para la presión baja.

Como vemos en la figura, hay dos manómetros, uno de color azul, situa-do en la parte izquierda del puente, que es el manómetro de baja, y otrode color rojo, situado a la derecha, que es el manómetro de alta.

Roscaremos uno de los rácores de la manguera amarilla a la toma centraldel puente, y el otro extremo, a la botella de gas.

Roscaremos uno de los extremos de la manguera azul a la toma de la iz-quierda del puente, y el otro extremo a la toma de obús del circuito de bajade la enfriadora.

Finalmente, roscaremos uno de los extremos de la manguera roja a la tomaderecha del puente, y el otro extremo en la toma con obús del circuito dealta de la máquina.

En el puente observamos dos llaves o reguladores: la de la derecha, decolor rojo, y la de la izquierda de color azul.

Comprobaremos que:

1. Si cerramos las dos llaves, sólo funcionan los dos manómetros, mar-cando la presión de alta y la presión de baja.

2. Para cargar de gas, mantenemos cerrada la llave de la izquierda yabrimos la de la derecha, con lo que comunicamos la mangueracentral (amarilla) con la de la derecha (roja). En este caso realizaría-mos la carga por el circuito de alta.

3. Si cerramos la llave de la derecha y abrimos la de la izquierda, co-municaremos la manguera central (amarilla) con la de la izquierda(azul), realizando la carga por el circuito de baja.

57


Montaje del puente manométrico

Capítulo

inspira confianza

Vacío

Después de realizar alguna soldadura para la reparación de un equipo y an-tes de cargarlo de gas, debe efectuarse el vacío de la instalación, ya quela presencia de humedad en el interior del circuito podría ocasionar la for-mación de hielo durante el funcionamiento del equipo, hielo que se produciríabien en la salida del capilar, o bien en el orificio de la válvula de expansiónimpidiendo el funcionamiento de la máquina.

Para realizar el vacío precisamos de una bomba de vacío, bomba que co-nectaremos a una toma de obús de la enfriadora (ya sea en el circuito debaja o en el de alta) por medio de una manguera flexible (latiguillo), o bienpor medio del puente manométrico. En el caso de utilizar el puente, co-nectaría la toma central del mismo con la manguera amarilla, a la toma dela bomba, y la toma izquierda con cualquiera de las tomas con ovús de latubería de succión de la enfriadora por medio de la manguera azul. Abrirí-amos la llave izquierda, manteniendo cerrada la derecha.

El tiempo de vacío es muy variable, dependiendo del volumen interior delcircuito frigorífico, es decir, de la potencia frigorífica de la máquina y de lapotencia de la bomba. Puede ser de una hora en las pequeñas máquinasdomésticas, y de ocho horas en las grandes industriales.

Importante:No debe utilizarse nunca un compresor hermético para realizar el vacío deuna instalación, ya que no podemos controlar la evaporación del aceite enel compresor, y además, se terminaría por descomponer los barnices pro-tectores de su devanado.

Carga de gas

Inmediatamente después de efectuar el vacío debe realizarse la carga de gas.

Lo más recomendable es la utilización del puente manométrico, en cuyo casodesconectaríamos el latiguillo de la bomba de vacío y lo conectaríamos ala botella de gas, o bien al dosificador de carga.

A continuación, conectaríamos la manquera roja con la toma con obús delcircuito de alta de la máquina, y el otro extremo con la botella de gas o do-sificador de carga. Abrimos la llave de la botella y la derecha del puente ma-nométrico y empezamos a cargar el equipo.

Salvo tratarse de frigoristas con experiencia, es aconsejable utilizarun dosificador de carga, con el que se puede leer en el visor indica-dor de nivel la carga que se va introduciendo. Estos dosificadores sue-len tener un contenido de dos kilos de refrigerante, y se indican tresescalas de lectura según el tipo de refrigerante que vaya a utilizarse:R-12, R-22 y R502. Actualmente, incorporan una resistencia eléctri-ca en su parte inferior para calentar el gas en su interior y facilitar lacarga.

58


Bomba de vacío

Capítulo

inspira confianza

La carga de gas puede realizarse por el circuito de alta o de baja, perosiempre ha de tenerse en cuenta que no debe entrar líquido al compresor:

– Si se realiza la carga por alta noexiste este problema, pero debe-mos volcar la botella de refrigerante(entrará estado líquido), e inclusocalentarla ligeramente, para que lapresión de la botella supere la delinterior del circuito frigorífico; Paracalentar la botella, existen en elmercado resistencias calefactoras,que se colocan abrazando la bo-tella.

– Si se realiza la carga por baja co-locaremos siempre la botella haciaarriba, con el objeto de que no leentre nunca líquido al compresor, ya continuación arrancamos el com-presor, que absorberá el gas.

– Con el dosificador de carga siem-pre se realizará la carga por alta,ya que tiene la salida de refrige-rante en la parte inferior de la bo-tella.

Si la carga se realiza de forma excesivamente lenta, debe verificarse:

– Que la botella no esté vacía.

– Revisar la válvula de obús, comprobando que la junta de goma no estédeteriorada.

Detección de fugas

Una vez cargada de gas la enfriadora,hay que comprobar minuciosamente laposible existencia de fugas de refrige-rante. Para ello debemos disponer de undetector de fugas, y comprobar todaslas soldaduras y uniones de tuberías conlas válvulas, que se han efectuado al re-alizar la instalación.

Existen varios tipos de detectores en elmercado, de diversos precios, sirviendoincluso un recipiente con agua y jabónpara la formación de espuma. En estecaso conviene disponer de un pequeñoespejo para observar las fugas en las zo-nas ocultas (partes traseras las tuberías).

Comprobación de la carga

Una vez realizada la carga de refrigerante, debemos comprobar que es correcta.

Existen dos métodos de comprobación de carga:

1. Por presiones: con ayuda de un puente manométrico y los lati-guillos; si bien este método es algo arriesgado y reservado parainstaladores expertos, debido a que las presiones de alta y de bajavarían mucho con las condiciones de temperatura y humedad exis-tentes en el interior y exterior, si conviene comprobar que la uni-

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Dosificador de carga

Detector de fugas

Capítulo

inspira confianza

dad interior está evaporando por encima de cero grados, pero de-bemos tener al menos 28 ºC en el exterior.

Resultaría muy difícil conocer cual sería la presión de alta correcta,ya que depende del diseño específico de cada máquina.

La presión de alta varía mucho con la carga de gas y aumenta conella.

La presión de baja también aumenta con la carga, pero más len-tamente.

Por lo tanto una máquina con exceso de carga, funcionará conpresiones de alta elevadas, y existe el riesgo de que salte el pre-sostato de alta en los días calurosos de verano. Un equipo con lacarga escasa, trabajará con presiones de alta y baja reducidas,existiendo el riesgo de que en días poco calurosos, salte el pre-sostato de baja.

2. Por temperaturas: es un método más sencillo que el anterior. Senecesita un termómetro digital con sonda de contacto para medirla temperatura en la superficie de los tubos de cobre. Con ello me-diremos el recalentamiento. Recordaremos este concepto:

Recalentamiento: es la diferencia entre la temperatura de evaporación, yla temperatura medida a la salida del evaporador, o más correctamente: enla entrada del compresor.

Mediremos entonces, la temperatura en el tubo de succión a unos 100 mi-límetros del compresor, y la temperatura en la superficie del tubo de cobreentre la válvula de expansión y el evaporador (para lo que quitaremos concuidado un poco del aislante de la tubería, para volver a ponerlo con cin-ta adhesiva posteriormente). Si la diferencia es igual o mayor que cero, in-dicaría que existe recalentamiento, y por lo tanto, que no le entra líquido alcompresor.

Si esta diferencia es excesiva (mayor de 5 ºC), indicaría que le falta algo degas a la máquina. Recargaremos la máquina con algo de gas hasta con-seguir un par de grados de diferencia.

No obstante debe tenerse en cuenta que el recalentamiento depende delas condiciones de temperatura interiores y exteriores: aumenta con tem-peraturas altas y disminuye con temperaturas bajas, por lo tanto si estastemperaturas no son altas, debemos tender a un recalentamiento muy pró-ximo a cero, mientras que si son altas, debemos tender a unos 5 ºC.

Conexionado eléctrico

No existe ningún problema en el caso de que en la enfriadora, tanto el compresorcomo el motor ventilador de la batería condensadora sean monofásicos.

Si alguno de los motores es trifásico, debe comprobarse el sentido de gironada más conectarse el equipo. En motores con ventilador centrífugo, esmuy sencillo comprobar el correcto sentido de giro, puesto que en senti-do inverso, apenas producen caudal de aire.

Si se conecta un equipo con el giro de alguno de sus ventiladores en sen-tido inverso, no tardaría mucho tiempo en saltar el presostato de alta porfalta de ventilación.

En cuanto a los compresores se refiere, es indiferente el orden de conexiónde las fases en los compresores alternativos, ya que el compresor funcionaigual sea cual sea el sentido de giro de su motor; sin embargo, es muy im-portante en los rotativos trifásicos y en los scroll, donde debe comprobarseel ruido emitido por el compresor inmediatamente al arrancar la máquina.

Si ocurriera cualquiera de las anomalías expuestas anteriormente, se debeinvertir el orden de conexión de dos fases cualesquiera entre sí.

60


Capítulo

inspira confianza

Cambio de compresor

Es la avería más importante que se nos puede presentar.

Un compresor sólo se puede averiar por tres motivos:

1. Por el efecto del “golpe de líquido”, por el cual el compresor conti-nuaría funcionando pero no comprimiría, ya que se deformaría laválvula de escape.

2. Por derivación: normalmente debido a que el compresor se conec-ta mal, y esto provoca la rotura de algún hilo de su devanado, queal quedar suelto, en su contacto con la carcasa del compresor pro-duce la derivación.

3. Por falta de recuperación de aceite: implicaria la lubricación insufi-ciente del motor y su agarrotamiento, quemandose finalmente.

En el primer caso, la sustitución de un compresor no representa ningúnproblema, pero en el caso (poco normal en una máquina enfriadora) deque se queme el motor del compresor (caso 2º y 3º), al quemarse el bar-niz de protección del devanado, se produce la formación de un componentecorrosivo, que se repartirá por todo el circuito frigorífico. Al cambiarse el com-

presor, este componente corrosivo atacará el barniz protector del nuevo de-vanado, provocando el quemado del nuevo compresor.

En este caso,debemos proceder del modo siguiente:

a) Desmontar el filtro frigorífico y el compresor.

b) A continuación, se debe limpiar el circuito, a presión con una bote-lla de refrigerante R-11 (utilizar de cinco kilos). Este refrigerante tie-ne la propiedad de ser un gran disolvente, por lo que disolverá yarrastrará todo el elemento corrosivo existente en el interior del cir-cuito. Si ya estuviera retirado este refrigerante del mercado debidoa su poder nocivo contra la capa de ozono, se pedirá su nuevo equi-valente.

c) Seguidamente se pone el filtro nuevo en el compresor, se suelda latubería, y se realiza el vacío y la carga de refrigerante.

d) Por último, la detección de fugas.

El motivo de la sustitución del filtro, se debe a la retención en el material po-roso del mismo, del elemento corrosivo, que resultará casi imposible delimpiar.

61


Capítulo

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Funcionamiento de una enfriadora de agua................... 64¿Qué es una enfriadora de agua? ................................... 64Componentes de la máquina .......................................... 64¿Cuál es el ciclo frigorífico?............................................. 65Compresión .................................................................... 65Condensación ................................................................ 65Subenfriamiento.............................................................. 67Pérdida de carga en la batería ........................................ 67Expansión....................................................................... 67Evaporación.................................................................... 67Conceptos fundamentales .............................................. 68Propiedades de refrigerante ............................................ 69Elemento de expansión................................................... 70El intercambiador (o evaporador) .................................... 72Termostatos.................................................................... 74La bomba de calor.......................................................... 75Unidades terminales ....................................................... 77

Unidades terminales ......................................................... 78Fan-coils......................................................................... 78Unidades de tratamiento de aire ..................................... 79

Accesorios para la instalación de fan-coils.................... 83Filtro de agua.................................................................. 83Tubería............................................................................ 83Accesorios de unión y acoplamiento de batería .............. 84

Ejemplos de instalación.................................................... 86Instalación con kit de circulación..................................... 86Instalación sin kit de circulación y con depósito de inercia.. 88Instalación sin kit de circulación y con depósito

acumulador ................................................................. 90Instalación con fan-coils a cuatro tubos .......................... 92Instalación con bomba de calor y resistencia eléctrica

de apoyo..................................................................... 94

Enfriadoras de aguaEnfriadoras de agua

2

Capítulo

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¿Qué es una enfriadora de agua?

Una enfriadora de agua, es una máquina que logra quitar o aportar caloral agua. Este agua fría, servirá posteriormente para climatizar el ambientesi la conducimos por medio de una bomba a través del interior de unos equi-pos llamados fan-coils.

Explicaremos en primer lugar, los componentes que utiliza.

Componentes de la máquina

Una enfriadora de agua tipo aire-agua está compuesta básicamente por lossiguientes elementos:

– Intercambiador exterior de aletas de aluminio.

– Intercambiador interior de placas.

– Compresor.

– Elemento de expansión: capilar o válvula de expansión.


– Termostato (control).

– Ventilador intercambiador exterior.

– Dispositivos de protección y seguridad.


En la figura siguiente podemos ver como se distribuyen estos elementosformando un circuito frigorífico.

Los elementos en negrita son los básicos en todo circuito frigorífico, el res-to son necesarios para el funcionamiento de los equipos de aire acondi-

64

Enfriadoras de aguaFuncionamiento de una enfriadora de agua2

Esquema de circuito frigorífico

Capítulo

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cionado. Todos ellos han sido explicados con detalle en el capítulo de “Má-quinas Frigoríficas”.

El condensador puede estar refrigerado por aire (motoventilador) o poragua (batería refrigerada por agua). En el caso de máquinas enfriadorasde agua, el intercambiador, está siempre refrigerado por agua.

Los elementos básicos, están unidos entre sí a través de la tubería frigorífica,que es siempre de cobre duro o recocido , formando así el circuito frigorífico.Esta unión se realiza por soldadura , ya que el circuito formado por estos ele-mentos debe ser totalmente estanco y soportar presiones de hasta 28 bar.Por el interior de esta tubería circula el fluido frigorífico o refrigerante, que esen realidad el que produce el efecto frigorífico, es decir, el que enfría el agua.

¿Cuál es el ciclo frigorífico?

El ciclo frigorífico, es el que describe el fluido por el interior de todo el cir-cuito. Describiremos a continuación su trayectoria paso a paso. Como re-ferencia podemos tomar la figura siguiente.

Compresión

Se realiza en el compresor. El refrigerante ingresa en el compresor en esta-do de gas a una presión baja y temperatura relativamente baja (variable se-gún las condiciones de trabajo, supongamos por ejemplo que sea de 9 ºCy 4,4 bar de presión) y es expulsado por éste a una presión muy superior,también en estado gaseoso. A la salida del compresor, el refrigerante seencuentra por lo tanto a una presión alta y temperatura elevada (variableentre 75 y 115 ºC).

Los diferentes tipos de compresores, han sido descritos en el capítulo de“Máquinas Frigoríficas”.

Condensación

A continuación el refrigerante ingresa en estado gaseoso en la batería dealetas (también llamado batería condensadora), en el cual se enfría a pre-sión constante, y por lo tanto se va transformando poco a poco en líquidoa su paso por los tubos de la batería, produciéndose por lo tanto un cam-bio de estado: de gas a líquido. El motivo de esta transformación se debe

65

Enfriadoras de aguaFuncionamiento de una enfriadora de agua 2

Capítulo

inspira confianza

como ya veremos a continuación, a una propiedad de los fluidos, por la queun fluido cambia de estado de gas a líquido desprendiendo calor, y estatransformación se realiza siempre a presión y temperatura constantes, paralos refrigerantes puros y a una temperatura variable (deslizamiento) pararefrigerantes compuestos.

El refrigerante ingresa por lo tanto en la batería a una temperatura de 90 ºCy 18 bar de presión. Como no hay ningún elemento a lo largo de la bate-ría condensadora que haga variar la presión (estrangulaciones o ensan-chamientos bruscos), esta presión de 18 bar se mantiene constante a lolargo de toda la batería.

66


-100 0,0210

-98 0,0243 -58 0,428 -18 2,70 22 9,89

-96 0,0292 -56 0,479 -16 2,92 24 10,45

-94 0,0348 -54 0,534 -14 3,14 26 11,03

-92 0,0410 -52 0,593 -12 3,37 28 11,63

-90 0,0489 -50 0,660 -10 3,63 30 12,26

-88 0,0575 -48 0,730 -8 3,89 32 12,92

-86 0,0670 -46 0,807 -6 4,17 34 13,60

-84 0,0781 -44 0,891 -4 4,46 36 14,30

-82 0,0910 -42 0,979 -2 4,77 38 15,02

-80 0,1050 -40 1,076 0 5,10 40 15,79

-78 0,1213 -38 1,182 2 5,44 42 16,58

-76 0,1400 -36 1,295 4 5,82 44 17,58

-74 0,1605 -34 1,414 6 6,18 46 18,23

-72 0,1832 -32 1,542 8 6,57 48 19,10

-70 0,2088 -30 1,679 10 6,99 50 20,03

-68 0,2370 -28 1,824 12 7,42

-66 0,267 -26 1,978 14 7,87 60 25,07

-64 0,303 -24 2,14 16 8,34

-62 0,341 -22 2,32 18 8,83 70 30,97

-60 0,382 -20 2,51 20 9,35 96 50,33

Temperatura Presión Temperatura Presión Temperatura Presión Temperatura Presiónt p t p t p t p

ºC Kg/cm2 ºC Kg/cm2 ºC Kg/cm2 ºC Kg/cm2

Capítulo

inspira confianza

El refrigerante empieza a enfriarse debido al paso del aire impulsado porel ventilador y a las aletas de aluminio de disipación térmica de la bate-ría, y va disminuyendo la temperatura de 90 a 48 ºC. Cuando llega a estatemperatura empieza a condensarse. “Esta temperatura” es la que co-rresponde a la presión absoluta de 19 bar, es decir, una presión relativade 18 bar (marcada por el manómetro), como puede verse en la tabla si-guiente.

Subenfriamiento

A continuación, el refrigerante ya totalmente en estado líquido continua en-friándose en el último tramo de la batería, y su temperatura baja de 48 a43 ºC.

A esta diferencia 48 ºC – 43 ºC = 5 ºC se llama “subenfriamiento”.

El refrigerante, sale por lo tanto de la batería condensadora a 43 ºC, enestado líquido y con la misma presión con que entró, es decir, a 18 bar.

Pérdida de carga en la batería

En la práctica, la presión no se mantiene constante a lo largo de la bateríacondensadora, sino que va disminuyendo a lo largo de la misma debido ala pérdida de carga originada por los rozamientos creados al circular el re-frigerante a una velocidad “v” por el interior de la tubería. Por tanto, si pu-diésemos colocar un manómetro en la entrada del condensador y otro enla salida, observaríamos que mientras el primero marca 18 bar, el segun-do marcaría 17 bar, es decir, existe una caída de presión en la batería de1 bar, debido a la pérdida de carga en dicha tubería. Lo mismo ocurriría conel intercambiador , es decir, un manómetro en la entrada del intercambia-dor marcaría 4,4 bar y en la salida 3,4 bar.

Expansión

Como ya hemos explicado en el primer proceso, el refrigerante sale delcompresor a una presión alta e ingresa a continuación en el condensador,en el que se transforma en líquido a presión constante, por lo tanto a la sa-lida del condensador se mantiene con la misma presión alta.

Para evaporar este fluido a una temperatura baja, que es la que nos inte-resa para producir frío , necesitamos que lo haga a una presión baja, porlo que tenemos que hacer una expansión (proceso contrario a la compre-sión). Para realizar esta expansión se utiliza un capilar o una válvula de ex-pansión (ya explicaremos posteriormente la diferencia).

El refrigerante sale del capilar en un estado de mezcla, como consecuen-cia de esta expansión (líquido en un porcentaje alto y gas en un porcenta-je bajo), a una presión baja y a una temperatura aproximada de +2 grados,a continuación, ingresa en el intercambiador.

Evaporación

El refrigerante ingresa en el intercambiador, como ya hemos explicado, enestado de mezcla (aproximadamente un 80% de líquido y un 20% de gas),y va transformándose progresivamente en gas a su paso a través de este.Esta transformación se realiza al igual que en el condensador a presión ytemperatura constante para los refrigerantes puros y a temperatura varia-ble (deslizamiento) para refrigerantes compuestos. Como ya veremos acontinuación, debido a una propiedad general de los fluidos, el paso de lí-quido a vapor a presión constante se realiza “calentándose”, para lo cualel refrigerante roba calor al otro fluido de intercambio, que en este casoes el agua, es decir, que el agua se enfría.

En resumen: el intercambiador es el elemento del equipo que enfría el agua.

67


Capítulo

inspira confianza

La temperatura de entrada en el intercambiador será, como hemos dichoen el apartado anterior, de 2 ºC; consultando en la tabla anterior, le co-rresponde una presión absoluta de 5,4 bar, es decir, 4,4 bar de presión re-lativa (marcada por el manómetro).

En teoría esta presión debiera mantenerse constante a lo largo del inter-cambiador, puesto que al igual que en el caso de la batería condensado-ra, no existen elementos que hagan variar esta presión (estrangulacioneso expansiones bruscas). En la práctica, debido a la existencia de pérdidasde carga, esta presión va descendiendo paulatinamente desde la entradadel intercambiador (4,4 bar) hasta la salida del intercambiador (3,4 bar), loque indicará una pérdida de carga en dicho intercambiador de ∆P = 4,4 -3,4 =1 bar. Esta variación de presión hace también que la temperatura deevaporación de +2 ºC en nuestro caso, varíe también y vaya descendien-do a lo largo de la batería.

Conceptos fundamentales

– TUBERÍA DE DESCARGA: es la comprendida entre el compresor yla batería condensadora.

– TUBERÍA DE LÍQUIDO: es la comprendida entre la batería conden-sadora y el elemento de expansión.

– TUBERÍA DE SUCCIÓN O ASPIRACIÓN: es la comprendida entre elintercambiador y el compresor.

– PRESIÓN DE ALTA: Pa (18 bar) es la existente en la batería conden-sadora y en la tubería de descarga y de liquido.

– PRESIÓN DE BAJA: Pb (4,4 bar) es la existente en el intercambiadory la tubería de aspiración. Suponemos que es nulo el tramo de tuberíaentre la válvula de expansión y el intercambiador.

Observamos por lo tanto que si despreciamos la pérdida de carga pro-

ducida en las tuberías, el circuito frigorífico se divide en dos partes:

– Circuito de alta presión (Pa).

– Circuito de baja presión (Pb).

– TEMPERATURA DE DESCARGA: Td = (90 ºC) es la temperatura del

refrigerante a la salida del compresor.

– TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN: Tc = (48 ºC) es la tempera-

tura a la que se realiza el cambio de estado en el condensador.

– TEMPERATURA DEL LÍQUIDO SUBENFRIADO: Tls = (43 ºC) es la

temperatura de salida del refrigerante en el condensador.

– SUBENFRIAMIENTO: es la diferencia de temperatura entre la de con-

densación y la del líquido subenfriado DT = 48 ºC – 43 ºC = 5 ºC.

– TEMPERATURA DE EVAPORACIóN: Te = +2 ºC es la temperatura a

la cual se verifica el cambio de estado en el intercambiador.

– TEMPERATURA DE ASPIRACIÓN: Ta = 9 ºC es la temperatura del re-

frigerante a la entrada del compresor.

– RECALENTAMIENTO: es la diferencia de temperaturas entre la de

evaporación y la del refrigerante a la salida del intercambiador.

∆T = Tse – Te = 6 ºC – 2 ºC = 4 ºC

Como el refrigerante continúa calentándose desde la salida del intercam-

biador hasta la entrada del compresor (Tubería de aspiración) el recalenta-

miento total será:

∆T = Ta – Te = 9 ºC – 2 ºC = 7 ºC

68


Capítulo

inspira confianza

El recalentamiento (aumento de temperatura), se produce porque una vezque haya cambiado de estado totalmente el refrigerante va aumentando latemperatura del refrigerante en el último tramo del intercambiador calcula-do para tal fin y a lo largo de la tubería como consecuencia del rozamien-to del mismo por las paredes del interior de la tubería.

Propiedades de refrigerante

Cualquier fluido (sea frigorífico o no) experimentará un cambio de estadobajo la siguientes condiciones:

Condensación: Paso de gas a líquido con evacuación de calor, es de-cir, para condensar forzadamente un gas, necesitamos enfriarlo, que eslo mismo que decir que el fluido cederá calor al ambiente, o que el am-biente se calienta a consecuencia de esta condensación.

Evaporación: Paso de líquido a gas con absorción de calor, es decir,para evaporar forzadamente el fluido, necesitamos calentarlo, lo quequiere decir que el fluido tomará calor del elemento refrigerador (agua)para realizar este cambio (el agua por tanto se enfría).

Otra propiedad importante para esta aplicación que tienen los refrigeran-tes es la de su bajo punto de evaporación, es decir:

El refrigerante 407c, por ejemplo, situado al aire libre (presión atmosférica)hierve a 40 ºC bajo cero, cuando el agua necesita de +100 ºC. Esta pro-piedad es muy importante para la producción de frío, ya que lo que nos in-teresa es que el cambio de líquido a vapor (Evaporación) se realice a muybaja temperatura, para poder enfriar el agua.

Otras propiedades interesantes del refrigerante 407c (que es el fluido quemás nos interesa), son las siguientes:

– Es inodoro.

– Es incoloro.

– No es tóxico en condiciones normales.

– No es inflamable.

69


Capítulo

inspira confianza

Elemento de expansión

Válvula de expansión:Es un dispositivo mucho más complicado y caro que un capilar, pero a suvez más seguro y que exige menos pruebas y complicaciones en su ins-talación.

Físicamente consta de un cuerpo de válvula, un tornillo de regulación y unbulbo captador de temperatura que se une a través de un capilar al cuer-po de la válvula, por lo que se suele llamar a este tipo de válvulas: Válvu-las de expansión termostática. En el interior del bulbo se encuentra un lí-quido que es también 407c. Opcionalmente pueden llevar además un tubodelgado que comunica el cuerpo de la válvula con la salida del intercam-biador, en cuyo caso se dice que está provista de compensador externo,

ya que este tubo lo que hace es compensar la caída de presión que seproduce a lo largo del intercambiador (pérdida de carga), siendo impres-cindible en el caso de intercambiadores muy largos, es decir, de pérdida decarga excesiva (generalmente de más de 0,2 bar).

Su funcionamiento es el siguiente:

Ajustamos el giro del tornillo regulador para la diferencia de presiones quedeseemos obtener (entre la alta y la baja) o bien para obtener el recalenta-miento deseado; y al girar el regulador, que es en definitiva un tornillo, ejer-cemos a través de un muelle más o menos presión sobre una membranasituada en el interior del cuerpo de la válvula, consiguiendo que el fluido ten-ga que esforzarse más o menos para pasar a través del cuerpo de la vál-vula, ya que para pasar ha de vencer la fuerza que sobre él ejerce dicha mem-brana.

El equilibrio de fuerzas será el siguiente:

Despreciaremos las fuerzas originadas sobre el vástago debido a las pre-siones de alta y de baja, ya que actúan sobre una sección muy reducida(orificio de paso de liquido).

F1 = Fuerza ejercida por el muelle sobre la membrana.

F2 = Fuerza originada por la expansión del liquido en el interior del bul-bo.

F3 = Fuerza originada por la presión de evaporación , que actúa sobrela membrana.

Equilibrio de fuerzas: F1 + F3 = F2

La ventaja principal que tiene este tipo de válvulas, es la de poder contro-lar con gran facilidad el recalentamiento del refrigerante, con la seguridadde que no variará sea cual sea su régimen de funcionamiento (veremosque si es nulo puede acortar mucho la vida del compresor).

70


Capítulo

inspira confianza

Recordemos que el recalentamiento teórico es:

∆T = T salida evap. – T evaporación

Si ∆T = 0; el refrigerante sale del intercambiador a la misma temperaturaque la de evaporación, esto quiere decir que no ha terminado de cambiarde estado, ya que el cambio de estado se realiza a temperatura constan-te y por lo tanto, que sale en estado de mezcla de vapor + líquido, entran-do por lo tanto algo de líquido al compresor.

La válvula de expansión una vez regulada correctamente con el tornillo,nos garantiza que ∆T sea mayor que cero.

El valor de ∆T tampoco debe ser excesivo como veremos a continuaciónen el apartado de la batería intercambiadora. Un valor correcto de DT, os-cila entre 3 y 7 ºC.

Supongamos que DT es muy alto, esto quiere decir que el bulbo captaráun valor alto de temperatura, dilatándose el liquido que encuentra en su in-terior, y por lo tanto, aumentando la fuerza F2 que hace que la membrana

empuje el vástago hacia abajo y permita el paso de refrigerante, descen-diendo por consiguiente de una forma automática, el valor de ∆T.

Supongamos el caso opuesto, es decir, ∆T tiene un valor muy bajo; en estecaso el bulbo se encuentra a un valor bajo de temperatura, disminuyendoel volumen de líquido en su interior, y por tanto, disminuyendo el valor deF3, por lo que el vástago tiende a cerrar el orificio impidiendo el paso de re-frigerante y aumentando de forma automática el valor de ∆T.

La colocación del bulbo de la válvula de expansión es siempre a la salidadel intercambiador y en la posición indicada en la figura siguiente, ya quesi lo colocamos en la parte inferior del tubo, detectaría el aceite existenteen el circuito, y arriba, detectaría sólo gas.

Válvula de expansión con compensador:Se utiliza siempre que la pérdida de carga en la batería supere los 0,2 bar.Como para el funcionamiento correcto de la válvula de expansión se ne-cesita que este capte la presión a la salida del intercambiador, ya que lo quequeremos controlar es el valor del recalentamiento, en una válvula concompensador queda anulado el efecto de la presión a la entrada del inter-

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Colocación del bulbo

Capítulo

inspira confianza

Podemos observar en una placa, como ingresa el refrigerante en el inter-cambiador después de realizarse la expansión en el capilar o válvula deexpansión, con un porcentaje muy alto de líquido (aproximadamente un80% en peso), y un porcentaje bajo de gas (aproximadamente un 20% enpeso), y se va evaporando poco a poco, a lo largo de la placa, hasta que

cambiador sobre la membrana y es sustituido por el efecto de la presión ala salida del intercambiador ya que comunicamos esta con la membrana através del tubo de compensación.

La colocación del tubo compensador, generalmente de 3/16” de diámetro,es siempre a la salida del intercambiador.

El intercambiador de placas

Su misión es la de evaporar todo el fluido que ingresa en él, a baja presiónproveniente del capilar o válvula de expansión en estado líquido.

En él se efectúa el intercambio técnico entre dos fluidos, agua y refrige-rante.

El intercambiador de las enfriadoras de agua, llamado también inter-cambiador de placas, está formado por un conjunto de placas deacero inoxidable de alta calidad (AISI 316), soldadas entre sí con cobre.En la figura siguiente podemos observar estas placas, que no son li-sas, sino que tienen un estampado en forma de canales para hacer quetanto el agua como el refrigerante circulen con un movimiento turbu-lento para mejorar el intercambio térmico. En dicha figura se represen-ta también una flecha, grabada siempre en la placa frontal del inter-cambiador, que indica cual debe ser la correcta colocación de la placa,es decir, siempre debe estar la placa colocada con la flecha mirando ha-cia arriba.

Existen cuatro tomas, como puede comprobarse en la figura: dos para elagua, y las otras dos para el refrigerante; La toma de agua se distinguecon facilidad de la del refrigerante porque es siempre de mayor diámetro.El agua entra siempre por la toma superior, y sale por la inferior; el refrige-rante entra siempre por la toma inferior, y sale por la superior, de tal maneraque realizamos siempre un intercambio a contracorriente.

En la parte esquemática seccionada de la figura, podemos comprobar elfuncionamiento de este intercambiador de placas: las placas se alternan detal manera que por la 1ª, 3ª, 5ª, 7ª, etc... circula el agua, y por la 2ª, 4ª, 6ª,etc... circula el refrigerante.

72


Capítulo

inspira confianza

se termina de evaporar totalmente, y sale de la placa a una temperatura deunos 6 ºC.

Esta subida de temperatura se debe fundamentalmente a los siguientesmotivos:

– Rozamiento del refrigerante por las paredes de las placas y tubo decobre.

– Choque del refrigerante con codos de tubería u otros obstáculos.

– Intercambio térmico con el agua.

Se llama recalentamiento teórico a:

∆T = T salida evap. – T evaporación = TSE – TE = 6 ºC – 2 ºC = 4 ºC

De la salida del intercambiador hasta el compresor, también se calentaráel gas, por la tubería de succión; si ingresa en el compresor a 9 ºC, el re-calentamiento total, será:

∆T = 9 ºC – 2 ºC = 7 ºC

Es muy importante que el refrigerante salga del intercambiador totalmen-te en estado de vapor, y que el recalentamiento sea siempre mayor que ceropara evitar dañar el compresor; un valor orientativo y considerando comobueno para el recalentamiento, será entre 4 y 7 ºC.

Si el compresor recibe refrigerante que no esté totalmente evaporado, al serel líquido incompresible, este dañará las válvulas de admisión y de escapeacortando gravemente la vida del compresor; concretamente sería la vál-vula de admisión la que resultaría más perjudicada.

Para evitar este problema, muchos equipos están provistos de un reci-piente metálico llamado depósito antigolpe que se coloca entre el inter-cambiador y el compresor, y cuyo objeto es el de asegurar que si en cier-tas condiciones de funcionamiento no le da tiempo al intercambiador aevaporar todo el Freón, se deposite este sobrante de líquido en el fondo deldepósito, estando la toma de salida de dicho depósito en la parte de arri-

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Después de la evaporación total del refrigerante, su temperatura aumentaa partir de la temperatura de evaporación en los refrigerantes puros y apartir de la temperatura de “dew point” en los compuestos.

Capítulo

inspira confianza

ba del mismo; el compresor tomará únicamente de este, refrigerante enestado gaseoso. Explicaremos con más detalle la función de este depósi-to en el apartado de la bomba de calor.

Durante su paso por el intercambiador el refrigerante se va evaporandoprogresivamente, y lo hace robando calor al agua de refrigeración (es de-cir, enfriando el agua). Para hacer que este agua circule a través del inter-cambiador, es necesario colocar una bomba. Esta bomba se conectarátambién a unos fan-coils, circulando por el interior de una batería de aguacontenida en éstos, y que con ayuda de un ventilador, serán los que enfrí-en el aire del local a climatizar.

Es muy importante aislar muy bien el intercambiador, ya que la superficieexterior de éste se encontrará a una temperatura inferior a la de rocío delaire ambiente, y por lo tanto, se empañará de agua.

Termostatos

Son tres los termostatos utilizados en las enfriadoras de agua:

– Termostato de agua fría.

– Termostato de agua caliente.

– Termostato antihielo.

El segundo se utiliza en las enfriadoras con bomba de calor.

El tercero es en realidad, un dispositivo de protección.

Termostato de agua fría:Se coloca en el cuadro eléctrico de la máquina, y el bulbo sobre la tube-ría de entrada de agua en el intercambiador, es decir, en el retorno deagua.

Se puede regular la temperatura y el diferencial por medio de un destorni-llador. Ambos valores se pueden ver con facilidad en las dos escalas del apa-rato. El tipo de rearme es automático.

• Temperatura de regulación: 12 ºC.

• Regulación del diferencial: 3 ºC.

Termostato antihielo:Es en realidad un dispositivo de protección para el intercambiador, ya quesi el agua que circula por su interior se congela, las placas de acero serompen.

Su aspecto físico es idéntico que el del termostato de agua fría, y su cam-po de regulación de temperaturas y diferencial, es también idéntico. Suúnica diferencia con el termostato de agua fría es que éste es de rearme

74


Capítulo

inspira confianza

automático y el antihielo es de rearme manual, ya que es muy importanteconocer la causa de la avería para evitar la rotura de las placas. Existe enla tapa del termostato un botón verde para rearmarlo.

Valores de regulación:

• Temperatura de regulación: +5 ºC.

• Regulación del diferencial: 2 ºC.

La bomba de calor

Se dice que una enfriadora es reversible, cuando tiene la opción de poderfuncionar en “Frío” o en “Bomba de Calor”. Este caso lo vamos a descri-bir detalladamente a continuación.

Hemos dicho anteriormente que el intercambiador enfriaba el agua, mien-tras que el condensador lo que hace es calentar el aire del ambiente exte-rior, por lo que siempre hay que colocar la máquina enfriadora en un sitioexterior al del local que se quiera climatizar: bien en la calle o bien se ca-naliza el aire expulsado por el ventilador de la unidad condensadora a tra-vés de un conducto que comunique con la calle.

En el funcionamiento con bomba de calor se invierten totalmente los papeles:

– El condensador es el que enfría el aire exterior.

– El intercambiador es el que calienta el agua.

Por lo tanto, si el equipo posee un dispositivo automático que hace que cam-bie su funcionamiento de “Frío” a “Bomba de Calor”, podremos hacer queel mismo intercambiador en verano enfríe el agua y en invierno la caliente.

La terminología de “Bomba de Calor” se refiere a que con este sistema“bombeamos” el calor absorbido por la batería condensadora en el exte-rior, hacia el interior.

Resumiendo: Se dice que un equipo de aire acondicionado es “Bomba deCalor” cuando tiene la opción de trabajar tanto enfriando como calentando.

¿Cómo se consigue este doble funcionamiento?

En la parte superior de la figura se representa un circuito frigorífico confuncionamiento normal en “Frío”. Se ha representado en él un mecanis-mo que se llama válvula de inversión de ciclo o válvula inversora. En“Frío”, esta válvula, que se acciona eléctricamente, no está excitada (po-sición de reposo); el funcionamiento del circuito será como el explicadohasta ahora.

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Bomba de calor funcionamiento en frío

Capítulo

inspira confianza

En la parte inferior de la figura, hemos excitado esta válvula y a partir de ellacambia de recorrido el refrigerante, observándose que al salir del compre-sor, se condensa en el intercambiador, (por lo tanto el intercambiador calentaráel agua), y después de atravesar el dispositivo de expansión, se evaporaráen el condensador (es decir, el condensador enfriará el ambiente exterior).En definitiva invertimos el sentido de la circulación del refrigerante.

La diferencia de un equipo de “sólo Frío” y uno de “Bomba de Calor” es-triba únicamente en el mecanismo que realiza esta inversión de ciclo (vál-vula de inversión), y en los elementos que componen el circuito eléctrico demaniobra.

Observamos también la inclusión en el circuito de un botella antigolpe, cuyamisión explicaremos más adelante.

Generalmente el capilar o la regulación de la válvula de expansión es dife-rente si el equipo funciona en “Frío”, que funcionando en “Calor”, por loque en equipos con bomba de calor debemos colocar un elemento de ex-pansión para funcionamiento en frío y otro para funcionamiento en calor.

Para conseguir que cada elemento de expansión funcione cuando le co-rresponda, se coloca una válvula antiretorno en paralelo a cada uno de es-tos dos elementos, en un sentido determinado, de manera que en un sen-tido haga circular el refrigerante a través de la válvula, o realice un by-passpor fuera de ella cuando circule en sentido contrario.

Una válvula antiretorno es un elemento que hace que circule por su inte-rior el refrigerante en una dirección única, dada por la flecha.

En la figura siguiente puede observarse cómo es un circuito frigorífico conbomba de calor, con dos elementos de expansión y válvulas antiretorno. Enesta figura puede seguirse la circulación del refrigerante en funcionamien-to de “Frío” o de “Bomba de Calor”, y comprobarse la correcta colocaciónde las flechas en las válvulas antiretorno.

76


Bomba de calor funcionamiento en calor

Válvula antirretorno

Capítulo

inspira confianza

Unidades terminales

Pueden ser unidades de tratamiento de aire o fan-coils. Describiremos conbrevedad una unidad de tratamiento de aire, y con detalle los fan-coils, deinstalación muy sencilla.

Fan-coilsSon unidades de tratamiento de aire que constan de los siguientes ele-mentos:

– Batería de agua fría.

– Motor ventilador.

– Filtro de aire.

– Mando termostático.

– Mueble exterior.

Opcionalmente puede llevar también:

– Batería de agua caliente.

– Válvula de tres vías.

77


Bomba de calor funcionamiento en frío

Capítulo

inspira confianza

Fan-coils

En el caso de tener batería de agua caliente y de agua fría, se llamaría fan-coil a cuatro tubos. Este tipo de fan-coil, es muy utilizado en las instala-ciones más completas de aire acondicionado.

FuncionamientoEl agua fría o caliente (bomba de calor) que proviene de la máquina enfria-dora de agua, es impulsada a través de una bomba a la batería del fan-coil,y con la ayuda del ventilador enfría o calienta el ambiente.

El termostato, situado en el panel de mandos del aparato, detiene el girodel ventilador cuando la temperatura detectada por el bulbo es la selec-cionada por el usuario. La colocación del bulbo del termostato es a la en-trada de aire del fan-coil, y delante de la batería.

En el caso de colocarse una válvula de tres vías, se conectará ésta en laentrada de agua de la batería, de manera que si se cierra esta, desvía elagua a la tubería general de la instalación. En este caso el termostato des-conectaría tanto el motor del ventilador como cerraría el paso de agua porla válvula de tres vías.

En la figura podemos ver todos los componentes de un fan-coil.

Los fan-coils pueden trabajar tanto en posición vertical como horizontal, aun-que en algunos casos es necesario adquirir un kit para poder trabajar enposición horizontal, que consiste en una bandeja horizontal de recogidade agua condensada, de fácil instalación. En la figura siguiente podemosobservar la colocación de un fan-coil verticalmente, siempre cerca del sue-lo, o bien horizontalmente, en el techo. Explicaremos a continuación el fe-nómeno de formación de agua condensada:

La superficie de los tubos de cobre y aletas de aluminio de la batería de aguafría, se encontrarán a una temperatura que oscilará entre los siete y los

doce grados centígrados; en verano, la temperatura de rocío del local aclimatizar será superior a esta temperatura, por lo tanto, se condensaráagua en la superficie del tubo de cobre y de las aletas de aluminio. Es ne-cesario recoger este agua en una bandeja y conducir la salida de agua pormedio de un tubo de plástico de desagüe.

Purga de bateríasTodas las baterías de los fan-coils ya sean standard o de un rango, estánprovistas de purgadores manuales situados en los extremos de los colec-tores de la batería. Es necesario, al igual que en instalaciones de radiado-

78

Enfriadoras de aguaUnidades terminales2

Componentes de un fan-coil

Capítulo

inspira confianza

res, realizar la purga de aire en cada una de las baterías al poner en mar-cha la instalación.

Los fan-coils se pueden suministrar con mueble exterior, o bien sin mue-ble, en cuyo caso deberán colocarse en un falso techo. En este caso, debecolocarse un pequeño conducto o codo y colocar una rejilla de aspiracióny otra de impulsión.

No es necesaria la colocación del conducto de retorno, bastaría con colo-car simplemente la rejilla de aspiración lo más cerca posible de la boca deentrada de aire del fan-coil.

Unidades de tratamiento de aire

En las instalaciones de gran potencia, se utilizan como unidades termina-les las llamadas unidades de tratamiento de aire, también llamadas unidadesclimatizadoras.

Estas unidades constan de batería de agua fría, filtro de aire, ventilador, ypueden ir provistas también de batería de agua caliente, y de humidifica-dor, o rociadores de agua.

Sus componentes pueden variar mucho, siendo algunas de ellas muy so-fisticadas.

Algunas tienen compuertas regulables para entrada y salida de aire, e in-cluso una compuerta regulable para mezclar el aire de retorno con el aireexterior de renovación.

Estas unidades están provistas de ventiladores de gran potencia, para co-locar conductos con ramificaciones tanto en la impulsión de aire, como enel retorno.

79

Enfriadoras de aguaUnidades terminales 2

Colocación de un fan-coil Colocación de un fan-coil en un falso techo

Capítulo

inspira confianza

Accesorios de fan-coils

Calefacción de apoyoComo hemos explicado en el apartado anterior, en determinados momen-tos del funcionamiento a las enfriadoras con “Bomba de Calor” se les cu-bre de hielo la batería condensadora, motivo por el que obligatoriamentetienen que realizar un desescarche.

Durante estos periodos, el rendimiento de la máquina es muy bajo, al noestar ventilado el refrigerante a su paso por la batería condensadora; poreste motivo el equipo en estos casos rinde muy poco.

Una solución en este caso es la de colocar en cada fan-coil una calefac-ción eléctrica (resistencia eléctrica) alimentada por un relé, que controla-do por un termostato, queda conectada en los períodos cercanos a la re-alización del desescarche y desconectada una vez realizado eldesescarche.

Esta resistencia también actuaría cuando la temperatura del ambiente enel exterior es muy baja, ya que en este caso la enfriadora rinde poco.

Esto se consigue con la incorporación de un termostato cuyo bulbo de de-tección de temperatura se coloca en la salida de aire de la batería del fan-coil, y que acciona la bobina del relé que alimenta la resistencia.

Esta resistencia se coloca en el interior de la unidad interior a la salida dela batería y junto a ésta. En la figura podemos comprobar la colocación deesta resistencia en el interior del fan-coil.

Cuando la batería condensadora está recubierta de hielo, la temperaturadel aire caliente que sale por la unidad intercambiadora bajará y el bulbo de-tectará esta bajada reaccionando con el cierre del contacto de termosta-to, que hará que la bobina del relé quede alimentada y por lo tanto entreen funcionamiento la calefacción. Una vez realizado el desescarche, vuel-ve a subir la temperatura del aire a la salida de la batería del fan-coil y el ter-

mostato hace que la resistencia quede desconectada. Este termostato seregula alrededor de los 30 ºC.

Todas las calefacciones de apoyo tienen un dispositivo de protección de-nominado comúnmente “Klixon”, que es realmente un limitador de tem-peratura; este limitador pararía el equipo en el caso de que la temperatu-ra detectada por el mismo fuese excesivamente elevada, caso que seproduce generalmente cuando falla la ventilación del fan-coil. Existen li-mitadores de rearme manual y automático, si bien recomendamos los derearme manual porque en caso de entrar en funcionamiento, desconec-tarían la calefacción hasta ser nuevamente rearmados, por lo que nos avi-

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Fan-coil con calefacción de apoyo

Capítulo

inspira confianza

saría de la existencia de una causa anómala en el funcionamiento de la ins-talación.

Calefacción eléctricaA diferencia de la calefacción de apoyo, la eléctrica no contiene termosta-to de pilotaje y contiene limitador de temperatura.

Se utiliza únicamente en los equipos “Sólo Frío” que quieren funcionar tam-bién con calefacción.

Entra en funcionamiento cuando con el selector verano-invierno del panelde mandos del fan-coil, se selecciona en el modo “invierno” y la controlael termostato del mismo fan-coil.

Batería de un rangoConsiste en una batería de tubo de cobre con aletas de aluminio, similar ala del fan-coil, y se instala igual que la calefacción eléctrica, atornillada jun-to a la batería standard del fan-coil.

Distinguiremos entre:

– Batería standard: es la que viene de serie en el interior del fan-coil.

– Batería de un rango: es opcional. Estas baterías, están calculadas paraser conectadas a una caldera, es decir, para agua a unos 80 ºC.

Definiremos a continuación el término de rango:

Hemos definido anteriormente una batería como un conjunto de tubos decobre dispuestos paralelamente entre si y atravesados por aletas de alu-minio, también paralelas entre si, pues bien, si colocamos una batería enposición vertical y la miramos de perfil, veremos que los tubos de cobre es-tán alineados paralelamente en una, dos, tres o cuatro filas verticales. Cadafila de tubos es un rango: si miramos de perfil a una batería de dos rangosveremos que tiene dos filas de tubos.

Cuanto mayor sea el número de rangos de una batería, mayor será la po-tencia calorífica que disipe.

Cuando a un fan-coil se le incorpora esta batería, se dice que es un fan-coil a cuatro tubos, por el número de tomas de agua que tiene para lasbaterías. Es muy interesante las múltiples opciones que pueden darse encuanto al tipo de instalación se refiere, con la incorporación de fan-coils acuatro tubos.

Mando a distancia (por cable):Imprescindible si se coloca el fan-coil en un lugar no accesible. Incorpora:

– Termostato.

– Selector verano-invierno.

– Conmutador de velocidad (tres velocidades) para el ventilador.

– Conmutador de modo de funcionamiento: apagado, continuo o au-tomático. El continuo, es para que funcione sin interrupción el venti-lador, mientras que el automático, es para controlar el funcionamientodel ventilador con el termostato.

Si disponemos de un fan-coil a cuatro tubos y colocamos a la entrada decada batería una válvula de tres vías, podemos controlar estas válvulas conel mando a distancia, de manera que:

– En la posición verano, la válvula de la batería de un rango (calefac-ción), está siempre cerrada, y el termostato del mando controla laelectroválvula de la batería de frío (standard) y el motor del ventilador.

– En la posición de invierno, la válvula de la batería de frío (standard),está siempre cerrada, y el termostato controla la válvula de la bate-ría de un rango, y el motor del ventilador.

Debemos tener en cuenta que este mando contiene un termostato de am-biente en su interior, por lo tanto, debemos situarlo en un sitio protegido de

81

Enfriadoras de aguaUnidades terminales 2

Capítulo

inspira confianza

la radiación directa solar, y no colocarlo nunca cerca de fuentes de calor.Se fija en la pared a una altura aproximada de 1,5 m.

En la figura se muestra este mando.

Conmutador de velocidadEs otro mando a distancia por cable que incorpora únicamente el selectorde velocidad para el motor ventilador del fan-coil. Selecciona una de las tresvelocidades.

Se utiliza siempre que se quiera dar a cada fan-coil únicamente la opciónde poder variar la velocidad del ventilador, ya que se opta por controlar latemperatura y el modo de funcionamiento bien con un único mando paratoda la instalación de fan-coils, o por medio de un microprocesador o con-trolador automático programable.

Termostato de ambienteEs otro mando a distancia que únicamente tiene la opción de utilizarsecomo termostato, ya que se prefiere que el modo de funcionamiento ve-

rano-invierno o la selección de giro de la velocidad del ventilador, se reali-ce para todos los fan-coils de la instalación de otro modo, al igual que enel caso anterior.

Este termostato, actuaría únicamente sobre el motor del ventilador, o so-bre la válvula de tres vías.

Válvula de tres víasSe coloca en la entrada de agua de la batería standard y también en la deun rango, en caso de que exista.

La válvula de tres vías, es accionada eléctricamente por el mando termos-tático del fan-coil, y si está cerrada, desvía el paso del agua a la tubería dela red, mientras que si está abierta, la deja pasar a la batería del fan-coil.

Para poder controlar dos válvulas de tres vías al mismo tiempo (instalaciónde cuatro tubos), es necesario utilizar el mando a distancia, es decir, no ser-viría el panel de mandos que viene incorporado en el mueble del fan-coil,con el que solo se puede controlar por termostato una salida.

82


Capítulo

inspira confianza

El cálculo de los elementos más importantes del circuito de circulación de

agua: bomba de impulsión, depósito acumulador y vaso de expansión, lo

detallaremos en la parte 10ª de cálculos. También es muy importante la

utilización de válvulas de tres vías y llaves de cierre, como veremos en la

parte 9ª de instalación de equipos.

A continuación mencionaremos el resto de elementos que componen el

circuito de circulación de agua de la instalación.

Filtro de agua

Es muy importante incluir un filtro de agua en la instalación para proteger

el intercambiador de la máquina enfriadora. Su omisión puede ser causa

de la destrucción del mismo, que es, junto con el compresor, el componente

más caro del equipo.

En efecto: se pueden depositar sales u otras partículas en ciertas zonas de

las placas, lo que obstruiría dichas zonas provocando el descenso de la tem-

peratura de evaporación del refrigerante en las mismas, y por lo tanto, cre-

ándose hielo en las citadas zonas; sin embargo el bulbo del termostato

antihielo no tiene porqué detectar esta formación de hielo ya que está co-

locado en la tubería de salida del agua de la placa, y detecta la tempera-

tura de este agua fría mezclada con la del resto de la placa, pudiendo ser

la resultante mayor que + 5 ºC.

Este filtro, debe ser desmontable para poder ser limpiado periódicamente.

Tubería

Se puede utilizar tubo de cobre, o tubo de hierro, en función de las prefe-

rencias del instalador:

Tubo de cobreEl tubo de cobre requiere soldaduras en todas sus uniones, mientras quelas uniones del tubo de hierro, son siempre roscadas.

Por otro lado, si parte de la tubería se va a colocar en el exterior y en zo-nas accesibles, conviene hacer la instalación con tubo de hierro por su ma-yor resistencia a posibles golpes.

Si se utiliza el tubo de cobre, se debe tener en cuenta que se denominarásiempre en Europa por el diámetro exterior en milímetros, al igual que to-dos sus accesorios: Tés, codos, curvas, reducciones, etc...

Las medidas utilizadas en Europa del tubo de cobre son:

83

Enfriadoras de aguaAccesorios para la instalación de fan-coils 2

6 1

8 1

10 0,75 y 1

12 0,75 y 1

14 0,75 y 1

15 0,75 y 1

16 0,75 y 1

18 0,75 y 1

22 1 y 1,2

28 1 y 1,2

35 1 y 1,2

42 1 y 1,2

54 1 y 1,2

TABLA PARA TUBOS DE COBRE

Diámetro (Milímetros) Espesor (Milímetros)

Capítulo

inspira confianza

Este tubo puede suministrarse recocido (en rollos), o rígido (en tubo recto).

Tubo de hierroSe puede utilizar tubo de hierro galvanizado, si se trata de una instalaciónde agua abierta, o bien, tubo de hierro negro (normal, sin recubrimiento) enel caso de que se trate de una instalación cerrada, ya que al tratarse de uncircuito cerrado, la oxidación producida en la superficie interior del tubo seestabilizará, si no hay renovaciones de agua en el circuito.

A continuación daremos las medidas de los diámetros utilizados con eltubo de hierro, tanto de un tipo como del otro, teniendo en cuenta que es-tas pulgadas del tubo de hierro nada tienen que ver con las del tubo de co-bre frigorífico, ni con su equivalente en milímetros (por ejemplo: 1/2” noequivale a 12,7 mm, sino a 21,3 mm) ya que este diámetro exterior deltubo en pulgadas, se refiere al diámetro en pulgadas de la rosca de gas Whit-worth con la que quedaría el tubo roscado en sus extremos, para realizarlas uniones correspondientes.

Las longitudes disponibles de estos tubos en el comercio, están entre los4 y 8 metros.

Accesorios de unión y acoplamiento de tubería

Nos limitaremos a mencionar los accesorios para la tubería de hierro, ya quepara la tubería de cobre estos accesorios son idénticos a los utilizados enel cobre frigorífico, a excepción de su denominación, que se refiere al diá-metro exterior del tubo de cobre en milímetros en lugar de en pulgadas, yen su composición química.

CurvasSi no se especifica nada, se refieren a curvas a 90º. Pueden ser también a45º. Pueden ser macho, hembra, o macho-hembra, y sus extremos están

roscados, designándose por consiguiente por la rosca gas Whitworth co-rrespondiente.

CodosSon siempre a 90º. La designación es igual que en el caso anterior.

TesSon siempre tés hembras (las tres bocas roscadas por el interior). Su de-signación es igual que en los casos anteriores.

84

Enfriadoras de aguaAccesorios para la instalación de fan-coils2

1/8 10,2 2

1/4 13,5 2,35

3/8 17,2 2,35

1/2 21,3 2,65

3/4 26,9 2,65

1 33,7 3,25

1 1/4 42,4 3,25

1 1/2 18,3 3,25

2 60,3 3,65

2 1/2 76,1 3,65

3 88,9 4,05

3 1/2 101,6 4,05

4 114,3 4,5

5 139,7 4,85

6 165,1 4,85

TABLA PARA TUBOS DE HIERRO

Diámetro (Pulgadas) Diámetro (Milímetros) Espesores (Milímetros)

Capítulo

inspira confianza

Manguitos de reducciónPueden ser hembras, o macho-hembra. En este último caso el diámetro ma-yor, que es el que se denomina en primer lugar, es hembra.

Tuercas de reducción macho-hembraSe designa primero el diámetro del macho.

Manguitos roscadosPara unión de dos tubos del mismo diámetro. Pueden ser de rosca a la de-recha, o bien, de rosca derecha e izquierda.

Machón doblePuede ser con rosca a la derecha, o bien derecha en un extremo, e iz-quierda en el otro.

Manguito interior roscadoPieza similar a la anterior.

85

Enfriadoras de aguaAccesorios para la instalación de fan-coils 2

Reducción hembra-macho Reducción macho-hembra

Manguito roscado Machón doble Manguito interior roscado

Capítulo

inspira confianza

Estudiaremos cinco tipos de instalaciones que consideramos las más im-portantes que se nos pueden presentar:

1. Instalación de enfriadora de agua con kit de circulación.

2. Instalación de enfriadora de agua sin kit de circulación y con depó-sito de inercia.

3. Instalación de enfriadora de agua sin kit de circulación, y con depósitoacumulador.

4. Instalación de enfriadora de agua con kit de circulación y fan-coilsa cuatro tubos..

5. Instalación con bomba de calor y resistencia eléctrica de apoyo.

El resto de combinaciones, se pueden plantear con facilidad a partir deéstas.

Instalación con kit de circulación

En la figura siguiente podemos ver el esquema de esta instalación, dondese representa una enfriadora con el kit de circulación de agua incorporadoy tres fan-coils.

No es necesaria la presencia de un frigorista para realizar esta instalación,ya que una enfriadora de agua es un equipo compacto que contiene la car-ga exacta de refrigerante. Únicamente necesitaremos la colocación de lostubos y válvulas, de igual modo que en las instalaciones de calefacción.

La enfriadora se ha instalado sobre patas antivibratorias para eliminar par-te de los ruidos producidos por las vibraciones del compresor y ventilador.Se ha instalado igualmente una tubería de evacuación de agua condensa-da, únicamente necesaria si se trata de los modelos con bomba de calor,para desalojar el agua condensada en las aletas de la batería condensa-dora cuando se trabaja en el ciclo de calor; en la unidad intercambiadora

de estas máquinas no se condensa agua, ya que está totalmente aislada.En esta tubería, se prepara un sifón para evitar los malos olores en el casode que el agua condensada se vierta en un colector.

El único conexionado eléctrico que necesita la enfriadora, es el de la man-guera de alimentación eléctrica (dos hilos + tierra).

En los fan-coils se ha previsto una válvula de tres vías en la entrada deagua que se conecta al termostato del panel de mandos o al mando a dis-tancia del fan-coil, de manera que cuando el termostato del fan-coil detectela temperatura de confort, se cierra la válvula de tres vías y desvía el pasodel agua por la tubería principal de retorno.

No es necesario utilizar esta válvula de tres vías, porque como el salto tér-mico (temperatura de entrada de agua-temperatura ambiente) no es muygrande, el termostato desconectaría (en este caso únicamente) el ventila-dor del fan-coil, y el calor o frío disipado por la batería sin ventilación no esmuy importante. Pero en el caso de utilizar la batería de un rango (tempe-ratura del agua del orden de los 80 ºC, por utilizarse una caldera) sí debe-mos usar una válvula de tres vías.

El conexionado eléctrico del fan-coil consiste únicamente en la conexión dela manguera de alimentación eléctrica (dos hilos + tierra), y de la válvulasde tres vías en caso de que se instalen.

Colocamos también una llave de cierre en la salida de agua con objeto depoder regular el caudal de agua de cada fan-coil y poder equilibrar la po-tencia disipada por los tres fan-coils, operación de puesta a punto que serealizará una vez se empiece a probar la instalación.

Para poner en marcha la instalación, abrimos la llave de llenado de aguahasta que el manómetro indique una presión aproximada de unos 2 kg/cm2

y a continuación realizamos la purga de agua en cada batería del fan-coilcon los purgadores que se encuentran en los colectores superiores de

86

Enfriadoras de aguaEjemplos de instalación2

Capítulo

inspira confianza

cada batería. Una vez realizada esta operación y comprobada la maniobraeléctrica de los fan-coils con el panel de mandos incorporado en el apara-to o el mando a distancia, podemos colocar el mueble a cada fan-coil.

Por último, equilibramos la potencia frigorífica de cada fan-coil, con las vál-vulas de cierre.

Aislamiento: En este caso aislaremos únicamente la tubería de agua,para evitar condensaciones, así como para evitar la pérdida de poten-cia frigorífica a través de la tubería.

87

Enfriadoras de aguaEjemplos de instalación 2

Instalación de Enfriadora de Agua con Kit de Circulación

Capítulo

inspira confianza

Instalación sin kit de circulación y con depósito deinercia

El objeto de la colocación del depósito de inercia se debe a que con elpoco volumen de agua de la instalación, el compresor conectaría y des-conectaría con mucha frecuencia, lo que perjudicaría notablemente la vidade este. Por otro lado la existencia del temporizador de arranque del com-presor (cuatro minutos), hace que al existir poco volumen de agua en la ins-talación la respuesta de esta ante las demandas de frío sea muy lenta.

Al omitir el kit de circulación de agua, tendremos que colocar todos sus com-ponentes en la instalación.

En la figura siguiente, podemos ver una instalación de este tipo.

Al igual que en el caso anterior, la enfriadora se ha instalado sobre patasantivibratorias y con un sifón en el tubo de evacuación de agua condensada(caso de tratarse únicamente de modelos con bomba de calor).

En esta instalación debemos colocar un vaso de expansión para las diferen-cias de volúmenes del agua originadas por la variación de su temperatura.

Calcularemos también el caudal de la bomba necesaria y la pérdida decarga de la instalación.

Igualmente, calcularemos el volumen del depósito de inercia.

Completaremos la instalación con la colocación de la válvula de seguridad,válvula de llenado con su manómetro correspondiente y de vaciado deagua de la instalación, purgador automático situado en el punto más altode la instalación, y flusostato para proteger la bomba y la enfriadora en elcaso de que falle la circulación de agua.

A la entrada de agua de cada fan-coil, ponemos una válvula de tres vías,que la podemos omitir como ya hemos explicado en el caso anterior, yuna llave de cierre en la salida para poder realizar un equilibrado de po-tencias disipadas en los fan-coils, al realizar la puesta en marcha de la ins-talación.

Antes de poner en marcha la instalación, la llenaremos primeramente conla llave de agua, procurando que el manómetro indique unos 2 kg/cm2 depresión, a continuación ponemos en marcha la bomba y realizamos la pur-ga de cada fan-coil. Por último ajustamos la potencia de cada fan-coil pormedio de las llaves de cierre.

Aislamiento: se debe aislar completamente todo el trazado de tube-ría de agua, así como el depósito de inercia, para evitar la formaciónde agua condensada y evitar el desaprovechamiento de potencia fri-gorífica.

88


Capítulo

inspira confianza89


Instalación de Enfriadora de Agua sin Kit de Circulación, con Depósito de Inercia

Capítulo

inspira confianza

Instalación sin kit de circulación y con depósitoacumulador

El motivo de colocación de un depósito acumulador se debe a la ventajaque tiene el poder servir inmediatamente, en cuanto se solicite, agua fría ala temperatura de 7 ºC, o bien agua caliente a 45 ºC (en el caso de enfria-doras con bomba de calor) que tendremos continuamente almacenada eneste depósito. La diferencia de este depósito con el depósito de inercia, estáen que el de inercia es para solventar el problema que ocasionaría el pe-queño volumen de agua de la instalación, mientras que el acumulador espara tener siempre agua fría o caliente disponible.

La colocación de este depósito hace que la instalación se divida en dos par-tes: circuito primario y secundario.

La desventaja de esta instalación respecto a la anterior es que al constarde dos circuitos, necesitamos dos bombas de impulsión de agua con susdos flusostatos respectivos, es decir, que la instalación es algo más cara.


El circuito de circulación de agua, estará compuesto por lo tanto de:

– Depósito acumulador.

– Dos bombas de impulsión.

– Vaso de expansión.

– Dos flusostatos.

– Válvula de llenado de agua con manómetro.

– Válvula de vaciado, que se instalará en el punto más bajo de la ins-talación.

– Purgador automático, que se instalará en el punto más alto de la ins-talación.

– Válvula de seguridad con su desagüe correspondiente.

Se puede instalar un termómetro en el depósito acumulador para conocerla temperatura del agua en cualquier instante, pero no se debe instalar nin-gún termostato en éste, ya que la enfriadora de agua tiene sus propios ter-mostatos, que detectan la temperatura del agua en el retorno de la máquina.

La puesta en marcha de la instalación se realiza de idéntico modo que enlos casos anteriores.

Aislamiento: Igual que en el caso anterior.

90


Capítulo

inspira confianza91


Instalación de Enfriadora de Agua sin Kit de Circulación, con Depósito Acumulador

Capítulo

inspira confianza

Instalación con fan-coils a cuatro tubos

En el caso de que instalemos en los fan-coils una batería de un rango, siademas instalamos una caldera de gas, podemos climatizar por zonas conindependencia total de temperatura, y de frío o calor.

En algunos edificios es muy normal que en pleno invierno, en las salas ohabitaciones situadas en el exterior y con mucha superficie acristalada, de-bido a la fuerte radiación solar y al calor desprendido en el interior: ocupantes,ordenadores, lámparas u otro material eléctrico, sea necesaria la refrigera-ción mientras que en el resto de habitaciones interiores la demanda sea decalefacción, por lo que unos fan-coils funcionarán en el ciclo de frío, y otros,en el de calor.

Esta es la gran ventaja de la utilización de los fan-coils a cuatro tubos.


En este caso, es necesaria la instalación de válvulas de tres vías a la en-

trada de cada batería de agua fría y de agua cliente, y la del mando a dis-

tancia para los fan-coils, que controlarán independientemente la válvula de

tres vías de la batería standard (frío) o la de un rango (calor) en función del

modo de trabajo verano-invierno seleccionado.

La puesta en marcha de la instalación se realiza igual que en casos ante-

riores, debiéndose realizar también en este caso la purga de aire de las

baterías de un rango.

92


Capítulo

inspira confianza93


Instalación de Enfriadora de Agua con Kit de Circulación y Fan-Colls a cuatro tubos

Capítulo

inspira confianza

Instalación con bomba de calor y resistencia eléctricade apoyo

En el caso de instalación en ciertas zonas de enfriadoras con bomba de ca-lor, donde la temperatura en invierno alcanza valores muy próximos a loscero grados, e incluso negativos, momentos en los que los equipos con bom-ba de calor rinden por debajo de sus posibilidades, es muy importante lainstalación de una calefacción eléctrica de apoyo.

Anteriormente hemos comentado la posibilidad de colocar resistenciaseléctricas de apoyo en cada fan-coil, controladas por un termostato que co-nectaría la resistencia cada vez que el termostato detecte una temperatu-ra de salida de aire por la batería standard por debajo de un valor de re-gulación fijado en el montaje del aparato. Esto nos obligaría a colocar unaresistencia eléctrica con su termostato correspondiente en cada fan-coil.

Sin embargo, existe una posibilidad más económica para conseguir esteapoyo, que consiste en la colocación de una resistencia eléctrica en el in-terior del depósito de inercia o acumulador, y un termostato con el bulbosituado en el interior de dicho depósito o bien en el tubo de salida de aguadel mismo, de manera que el termostato conecte o desconecte esta re-sistencia.

94


Depósito Acumulador con Resistencia de Apoyo

Capítulo

inspira confianza

Introducción....................................................................... 96

Nomenclatura .................................................................... 97Sustancias puras ............................................................ 97Mezclas .......................................................................... 97Sustancias inorgánicas ................................................... 97

Normativa........................................................................... 98

Proceso de destrucción de la capa de ozono ................ 99

Mezclas .............................................................................. 100

R 134A ................................................................................ 101

R-407C................................................................................ 103Reposición de unidades.................................................. 104Operación de carga ........................................................ 104Operación de vacío......................................................... 104Fugas de refrigerante ...................................................... 104Herramientas a utilizar..................................................... 104

R-410A................................................................................ 106Tabla comparativa de refrigerantes en relación al R-22.... 108Ventajas del R-410 A ...................................................... 108Inconvenientes................................................................ 108Mantenimiento de las unidades....................................... 108Carga de refrigerante ...................................................... 109Montaje de las líneas de conexión frigorífica.................... 110Operación de abocardado en la tubería de unión............ 111Sustitución de las unidades ............................................ 111

Anexo A .............................................................................. 112

RefrigerantesRefrigerantes

3

Capítulo

inspira confianza

Los numerosos cambios que se están produciendo con relación a los re-frigerantes y su sustitución por otros más ecológicos nos obliga a clarificarlos conceptos básicos al respecto.

El refrigerante, circula por el interior de la máquina sometiéndose a proce-sos de compresión, condensación, expansión y evaporación.

La característica principal del refrigerante es que la evaporación se realicea baja temperatura. Por ejemplo el R-407C, situado al aire libre (presión

atmosférica) hierve a -21 ºC, cuando el agua necesita +100 ºC. Esta pro-piedad es muy importante para la producción de frío, ya que lo que nos in-teresa es que el cambio de líquido a vapor (Evaporación) se realice a bajatemperatura, para poder enfriar el aire ambiente.

Otras propiedades que se exigen a los refrigerantes es que no sean tóxi-cos ni inflamables.

96

RefrigerantesIntroducción3

Capítulo

inspira confianza

Los refrigerantes se representan por una R seguida de unas cifras, que in-dican su composición.

Sustancias puras

R x y z i

Siendo:

x = Nº de átomos de Carbono - 1. Por lo tanto, aumentándolo en una uni-dad indica el número de átomos de Carbono, si resulta cero se omite.

y = Nº de átomos de Hidrógeno + 1. Disminuyéndolo en una unidad in-dica el número de átomos de Hidrógeno.

z = Número de átomos de Fluor.

El número de átomos de Cloro será: 2(x+1)+2-(y-1)-z, (salvo para los quetienen un sólo átomo de Carbono que será: 4-(y-1)-z).

i = Tipo de molécula (a = asimétrica)

Por ejemplo el R-134 tiene:

x = 1 ⇒ 2 átomos de Carbono

y = 3 ⇒ 2 átomos de Hidrógeno

z = 4 ⇒ 4 átomos de Fluor

2(x+1)+2-(y-1)-z = 2(1+1)+2-(3-1)-4 = 4+2-2-4=0 ⇒ 0 átomos de Cloro

Mezclas

R x y z i

Siendo:

x = Tipo de mezcla (4 = zeótropa, 5 = azeótropa).

y z = Nº de serie.

i = Proporciones distintas de los mismos componentes.

Sustancias inorgánicas

Siguen otra nomenclatura diferente, así por ejemplo:

Amoniaco NH3 = R 717

Propano C3H8 = R 290

Anhídrido Sulfuroso SO2 = R 764

97

RefrigerantesNomenclatura 3

Capítulo

inspira confianza

Los refrigerantes orgánicos se clasifican según su composición en:

CFC’s: Contienen Cloro, Fluor y Carbono (R-11, R-12).

HCFC’s: Contienen Hidrógeno, Cloro, Fluor y Carbono (R-22, R-123, R-124).

HCF’s: Contienen Hidrógeno, Fluor y Carbono (R-134A, R-125, R-23,R-32- R-152A, R-143A).

En el protocolo de Montreal se estableción la desaparición de los CFC’s el1 de Enero de 1996 y el 1 de Enero de 2003 para los HCFC’s, considera-dos de transición. (Ver Anexo A en página 112).

98

RefrigerantesNormativa3

CFC 10-01-96 Total

HCFC (R-22) 01-01-01 Sólo frío y más de 100kW

HCFC (R-22) 01-07-02 Sólo frío en todas las potencias

HCFC (R-22) 01-01-04 Bomba de calor en todas las potencias

REFRIGERANTES FECHA PROHIBICIÓN

En Europa se produjo un adelanto de dicha fecha, con el siguiente calen-dario:

Capítulo

inspira confianza

La radiación ultravioleta proporciona energía suficiente para romper la mo-lécula de Ozono, formada por tres átomos de Oxígeno (O3). De esta formase genera un átomo de oxígeno libre (O) y una molécula de oxígeno (O2).Este proceso no reviste ninguna gravedad puesto que el oxígeno libre al per-der el exceso de energía se vuelve a unir con otra molécula de O2 y sevuelve a generar ozono O3.

Los CFC’s son estables en la atmósfera baja (troposfera), pero en la estra-tosfera, donde está la capa de ozono, se rompen las moléculas por acciónde la luz solar.

Como se puede observar en la figura la radiación ultravioleta aparte deromper la molécula de ozono, también rompe la molécula de R-12 (CF2Cl2)y produce un átomo libre de Cloro y CF2Cl.

El atómo libre de Cloro es el que reacciona con el átomo libre de Oxígenoformando Monóxido de Cloro (ClO), y ya no permite que el O2 vuelva a en-contrar átomos libres de Oxígeno para volver a generar Ozono.

La falta de ozono elimina la capacidad de absorción de radiación ultravio-leta; es decir, se destruye el fitro que nos protege de dicha radiación.

La capacidad destructiva del ozono se mide según el ODP (Ozone Deple-tion Potential) en relación con el R-12 que se toma como la referencia, va-lor 1.

Con los HCFC´s (R-22) el proceso es menor puesto que que al sustituirátomos de Cloro por Hidrógeno, habrá menos Cloro libre para asociarsecon Oxígeno libre. Se facilita la regeneración del ozono. El R-22 tiene un ODPde 0,055; es decir, 18 veces menor que el R-12.

En teoría llegan a la estratosfera disociados, pero en la práctica no hayconstancia de que suceda así. Existen serias dudas de que perjudiquen ala capa de ozono, pero en todo caso están en proceso de sustitución, pormuchos problemas que plantee dicha sustitución.

Los HCF´s son compuestos simples que no contienen cloro. Por lo tanto,no hay peligro para el ozono, puesto que no contienen cloro, pero en prin-cipio, son gases con efecto invernadero.

99

RefrigerantesProceso de destrucción de la capa de ozono 3

Capítulo

inspira confianza

No hay ningún refrigerante ideal que cumpla con las normativas aplicablesy no tenga ciertos inconvenientes (rendimiento, inflamabilidad, toxicidad, etc.)por lo que hay que recurrir a mezclas para su utilización.

Mezcla Zeotrópica: En el proceso de evaporación-condensacióncambian su composición. Durante esta fase, las concentraciones sondistintas en fase gas que en fase líquida.

Como ejemplo podríamos considerar cualquier proceso de destilación,como puede ser el de destilación de aguardiente. Se parte de una mez-cla básica de alcohol y agua, aparte de otros componentes. Cuando seaplica calor, primero se evapora el componente más volátil, el alcohol,que sube por el alambique y al enfriarse se condensa a líquido habién-dose enriquecido su porcentaje de alcohol. La mezcla que se ha que-dado en el depósito del alambique es más pobre en alcohol y rica enagua.

Mezcla Azeotrópica: Los cambios de estado se realizan a tempera-tura constante, sin cambiar la composición. Es decir, se comportancomo sustancias puras.

Mezcla Quasi-Azeotrópica: Se comportan de forma parecida a lasazeotrópicas. Es decir, la diferencia entre la temperatura de evaporacióny la de condensación es pequeña, pero no llega a ser nula. Esa pe-queña diferencia es lo que se conoce como Deslizamiento o Glide.

A continuación se indican las mezclas más usadas en climatización:

En la figura, se observa de manera gráfica el valor del deslizamiento en elciclo de Carnot para una mezcla con el R-407C.

100

RefrigerantesMezclas3

R - 407C 23% 25% 52% –

R - 410A 50% 50% – –

R - 404A - 44% 4% 52%

COMPONENTES

Mezcla R - 32 R - 125 R - 134A R - 143A

tc1: Temperatura de rocío condensación.tc2: Temperatura de burbuja condensación.tc3: Temperatura de burbuja evaporación.tc4: Temperatura de rocío evaporación.

Capítulo

inspira confianza

Es un refrigerante puro constituido por un solo componente, por lo que notiene deslizamiento (glide) durante el cambio de estado. Su potencial de efec-to invernadero (GWP) es muy bajo comparado a otros refrigerantes, sinembargo tiene la gran desventaja de tener las propiedades termodinámi-cas peores que las del R22 o R-407C.

Por lo tanto una máquina frigorífica con este refrigerante será más grandey más cara que con los convencionales (concretamente un 30 o 40% ma-yor que con R22). El compresor deberá ser de mayor cilindrada, los tubosde mayor sección, y los intercambiadores con mayor superficie efectiva.Además, el coeficiente de intercambio térmico es también inferior al delR22.

Este refrigerante presenta prestaciones muy similares al R22 en la zonacomprendida entre - 10 ºC y + 10 ºC, mejorándolas por encima de + 10 ºCy empeorándolas por debajo de - 10 ºC. Por lo tanto, es un refrigerante óp-

timo para utilización en Frío Industrial en máquinas con recuperación decalor a alta temperatura, pero sin embargo, no se recomienda para el usoa bajas temperaturas.

Algunos fabricantes lo usan en máquinas de aire acondicionado, sobretodo en enfriadoras de agua, si bien esto implica el uso de algunos com-ponentes especiales, sobre todo de la válvula de expansión termostáticay de los filtros deshidratadores. En cuanto al resto de componentes se re-fiere, la única consideración es la del cálculo y selección de los mismoscon los valores adecuados de las presiones de uso y caudales másicosde refrigerante.

Para las instalaciones con R 134A, se debe poner máxima atención en lalimpieza y deshidratación del circuito. Además, las soldaduras se debenrealizar siempre al aire libre, debiéndose prestar mucha atención a la posi-bilidad de fugas, ya que este producto es más volátil que el R22.

101

RefrigerantesR-134A 3

Capítulo

inspira confianza102

RefrigerantesR-134A3

1 -26,4 7,8 30,4 14,6 54,1

1,4 -18,8 8,2 32,2 15 55,2

1,8 -12,7 8,6 33,9 15,4 56,3

2,2 -7,6 9 35,5 15,8 57,4

2,6 -3,2 9,4 37,1 16,2 58,4

3 0,7 9,8 38,6 16,6 59,5

3,4 4,2 10,2 40,1 17 60,5

3,8 7,4 10,6 41,6 17,4 61,5

4,2 10,4 11 43 17,8 62,4

4,6 13,2 11,4 44,3 18,2 63,4

5 15,7 11,8 45,7 18,6 64,3

5,4 18,2 12,2 47 19 65,2

5,8 20,5 12,6 48,2 19,4 66,2

6,2 22,7 13 49,5 19,8 67

6,6 24,7 13,4 50,7 20,2 67,9

7 26,7 13,8 51,9 20,6 68,8

7,4 28,6 14,2 53 21 69,7

R- 134 A

Presión Temperatura Presión Temperatura Presión Temperatura(bara) (ºC) (bara) (ºC) (bara) (ºC)

Capítulo

inspira confianza

Este refrigerante es una mezcla ternaria de R 32, R 125 y R 134A, y pre-senta unas características termodinámicas muy similares a las del R22,pero con dos desventajas muy importantes sobre éste: se trata de un flui-do zeotrópico, con un deslizamiento del orden de los 5,4 ºC, y ademáscon una eficiencia ligeramente menor.

Los compresores que funciona con este refrigerante son diferentes a los deR22 debido al tipo de aceite que utilizan: en el caso del R22 se usa el acei-te mineral y con el R-407C el sintético (polioléster).

103

RefrigerantesR-407C 3

1 -37,1 -44,3 9 20,8 14,9 17 43,8 38,7

1,4 -30 -37 9,4 22,3 16,4 17,4 44,7 39,7

1,8 -24,3 -31,2 9,8 23,7 17,9 17,8 45,6 40,6

2,2 -19,5 -26,4 10,2 25,1 19,3 18,2 46,5 41,5

2,6 -15,4 -22,2 10,6 26,4 20,7 18,6 47,4 42,4

3 -11,8 -18,4 11 27,7 22 19 48,2 43,3

3,4 -8,4 -15,1 11,4 29 23,3 19,4 49 44,2

3,8 -5,4 -12 11,8 30,2 24,6 19,8 49,8 45

4,2 -2,6 -9,1 12,2 31,4 25,8 20,2 50,6 45,9

4,6 -0,1 -6,5 12,6 32,6 27 20,6 51,4 46,7

5 2,4 -4 13 33,7 28,2 21 52,2 47,5

5,4 4,6 -1,7 13,4 34,8 29,4 21,4 53 48,3

5,8 6,8 0,5 13,8 35,9 30,5 21,8 53,7 49,1

6,2 8,8 2,6 14,2 37 31,6 22,2 54,5 49,9

6,6 10,8 4,6 14,6 38 32,7 22,6 55,2 50,7

7 12,6 6,5 15 39 33,7 23 55,9 51,5

7,4 14,4 8,3 15,4 40 34,8 23,4 56,7 52,2

7,8 16,1 10 15,8 41 35,8 23,8 57,4 53

8,2 17,7 11,7 16,2 42 36,8 24,2 58,1 53,7

8,6 19,3 13,3 16,6 42,9 37,8 24,6 58,7 54,4

25 59,4 55,2

R- 407 C

Presión Punto de Punto de Presión Punto de Punto de Presión Punto de Punto de (bara) rocío (ºC) burbuja (ºC) (bara) rocío (ºC) burbuja (ºC) (bara) rocío (ºC) burbuja (ºC)

Capítulo

inspira confianza

Reposición de unidades

Para cambiar una unidad split con R22 a otra con R-407C, debe tenerseen cuenta que el aceite utilizado en el primer caso es mineral, y sintéticoen el segundo caso, por lo que debe realizarse una limpieza a fondo conel detergente adecuado. Únicamente se recomienda aprovechar la tube-ría de unión de la instalación anterior (previa limpieza de la misma para ha-cer desaparecer los restos del aceite mineral), ya que es prácticamente im-posible realizar la limpieza total de aceite en los diversos componentesfrigoríficos, donde siempre quedará atrapado un residuo del aceite originalen los diversos recovecos de los mismos. Por otro lado y aunque la limpiezasea perfecta, el sistema se comportará de modo diferente, siendo necesarioel ajuste de capilares o apertura de la válvula de expansión. En muchoscasos también sería necesario efectuar el cambio de baterías, reproyectandolos circuitos de las mismas, ya que este refrigerante condensará un pocomás alto que el R22.

De cualquier modo siempre podría quedar un ligero residuo de aceite mi-neral en el circuito, pero en todo caso inferior a 0,6 mg por metro de tubería.

Operación de carga

La carga debe realizarse siempre en estado líquido, ya que si lo hacemosen estado de gas, nunca sabremos en que proporción estamos metiendocada uno de los tres componentes de la mezcla no azeotrópica. Esta car-ga debe realizarse por supuesto, antes del elemento de expansión de la má-quina, en ningún caso, directamente en la aspiración del compresor, paraevitar el golpe de líquido.

En último caso, realizar la carga antes de la botella antigolpe y muy lenta-mente, para no dañar al compresor.

Operación de vacío

El vacío efectuado a las instalaciones con este refrigerante debe ser muysuperior al realizado en instalaciones con R22, ya que el aceite sintético esmás higroscópico que el mineral, siendo mucho más soluble el agua eneste tipo de aceite, y por lo tanto, mucho mayor el riesgo de formación deácido con el funcionamiento de la máquina.

Es conveniente el uso de un vacuómetro para realizar esta operación: el gra-do de vacío debe ser de 0,3 mbar.

Fugas de refrigerante

En caso de fuga, es muy difícil conocer en qué proporción salen del circuitocada uno de los tres componentes de este gas, por lo que es imposible pre-ver cual será el comportamiento de la mezcla resultante. Por lo tanto, esimprescindible proceder a la evacuación total del refrigerante, y a la recar-ga completa de la instalación.

Herramientas a utilizar

• Manómetros: exclusivos para R-407C; se debe evitar la mezcla deaceites residuales de otros refrigerantes.

• Latiguillos: debe tomarse la precaución de no utilizar latiguillos queya hayan sido utilizados con R22, para evitar la mezcla de aceitesresiduales de los mismos.

• Detector de fugas: se utilizan detectores de alta sensibilidad, ex-clusivo para refrigerantes HFC.

104

RefrigerantesR-407C3

Capítulo

inspira confianza

• Bomba de vacío: es imprescindible el uso de una válvula antiretor-no con la bomba de vacío, para evitar la mezcla de aceites de labomba con la máquina de aire acondicionado. En cuanto a la bom-ba, puede ser el mismo modelo que las utilizadas con R22, ya queel aceite que usan en realidad no es exactamente ni sintético ni mi-neral, pero lo que debemos evitar, es usar una bomba para R-407Cque ya haya sido anteriormente usada para R22, por posible riesgode que haya pasado a la misma en cualquier momento de su uso acei-te de los latiguillos de conexión.

• Resto de herramientas: iguales que para el R22.

105

RefrigerantesR-407C 3

Capítulo

inspira confianza

R-410A

Es una mezcla cuasi azeotrópica de R-32 y R-125, por lo que su glide o des-lizamiento es casi nulo (menor de 0,2 ºC). Funciona sin embargo a presionesmás elevadas que el R22 o R-407C, y sus propiedades termodinámicas sonmuy superiores a éstos. Al proyectar una máquina de aire acondicionado obien sus líneas de conexión frigorífica con este refrigerante, se debe tener encuenta estas presiones de trabajo, que nos obligarán a utilizar mayores es-

pesores de cobre que con el R-407C, y que todos los componentes frigorí-ficos estén homologados por los proveedores para estas presiones.

La ventaja principal que aporta el uso de este refrigerante es la mayor ca-pacidad de intercambio térmico con menor pérdida de carga, lo que per-mite utilizar menores componentes frigoríficos a igualdad de potencia fri-gorífica, o bien, a igualdad de componentes, aumentar la potencia frigorífica.En definitiva todo se reduce a una reducción de costo de la máquina.

106


Capítulo



1 -52,2 9,8 6,3 18,6 29,2

1,4 -45,3 10,2 7,6 19 30,1

1,8 -39,8 10,6 8,9 19,4 30,9

2,2 -35,2 11 10,2 19,8 31,7

2,6 -31,3 11,4 11,4 20,2 32,5

3 -27,7 11,8 12,6 20,6 33,2

3,4 -24,6 12,2 13,7 21 34

3,8 -21,7 12,6 14,9 21,4 34,7

4,2 -19 13 16 21,8 34,8

4,6 -16,5 13,4 17 22,2 36,2

5 -14,2 13,8 18,1 22,6 36,9

5,4 -12 14,2 19,1 23 37,6

5,8 -10 14,6 20,1 23,4 38,4

6,2 -8 15 21,1 23,8 39,1

6,6 -6,2 15,4 22,1 24,2 39,7

7 -4,4 15,8 23 24,6 40,4

7,4 -2,7 16,2 24 25 41,1

7,8 -1 16,6 24,9 25,4 41,7

8,2 0,5 17 25,8 25,8 42,4

8,6 2 17,4 26,7 26,2 43

9 3,5 17,8 27,5 26,6 43,7

9,4 4,9 18,2 28,4 27 44,3

R - 410A

Presión Temperatura Presión Temperatura Presión Temperatura(bara) (ºC) (bara) (ºC) (bara) (ºC)

Capítulo

inspira confianza

Tabla comparativa de refrigerantes en relación al R-22

Mantenimiento de las unidades

Herramientas a utilizarLas válvulas de carga de refrigerante tienen las tomas para los latiguillos dediferente medida que las utilizadas en el resto de los refrigerantes, para evi-tar su carga errónea con otro refrigerante. Además, con los tubos de diá-metros de 1/2” y 5/8” se cambia también las dimensiones de la zona de em-bocadura en los extremos de las tuberías de unión, ya que la forma cónicadel cierre de las llaves de la máquina cambia de forma con respecto a lasusadas en el R-407C, al objeto de evitar posibles fugas con las altas pre-siones, lo que hace obligatorio el uso de un embocador especial.

Por lo tanto, antes de acceder a una instalación con este refrigerante es muyimportante proveerse de la herramienta adecuada para usar la tubería decobre con estas llaves de cierre.

Ventajas del R-410A

– No tiene prácticamente glide (< 0,2 ºC).

– Buena eficiencia.

– Poder de destrucción de la capa de ozono (O.D.P.): nulo.

Inconvenientes

– Presiones de trabajo mayores (+ 50%).

– Muy importante: no se puede reconvertir una máquina de R-407C en R-410A, aunque se cambie el compresor y se limpie el circuito frigorífico.

– Mayor costo de máquina y elevado del refrigerante.

– Potencial efecto invernadero (GWP): como el R22.

108


Presión Referencia Menor que el 35% Mayor que el 10% Mayor que el 50%

Deslizamiento (glide) No No 5 - 6 ºC < 0,1 ºC

Cilindrada del compresor Referencia Mayor que el 35% Igual Menor que el 35%

Diámetro de tubería Referencia Mayor que el 15% Igual Menor que el 15%

Superficie de baterías o intercambiadores Referencia Mayor que el 25 - 30% Igual Menor que el 10 - 15%

Eficiencia de la unidad Referencia Mayor que el 25 - 30% Menor que el 5 - 10% Mayor que el 5 - 10%

Dimensiones de la unidad Referencia Mayor que el 20 - 25% Igual Menor que el 10 - 15%

Aceite del compresor Mineral Ester Ester Ester

Costo del refrigerante Referencia Mayor que el 50% Triple Cuádruple o mayor

Costo de la máquina Referencia Mayor que el 20 - 25% Mayor que el 5% ?

Refrigerante R 22 R 134A R-407C R-410A

Capítulo

inspira confianza

Grupos manométricosNo pueden utilizarse los grupos manométricos habituales. En la tabla si-guiente se indican las características que deben cumplir:

Carga de refrigeranteRealizarla siempre en estado líquido, al igual que con el R-407C.

Latiguillos de cargaDebido a las altas presiones de funcionamiento, los tubos de carga difie-ren de los utilizados con R-407C; no sólo se cambia el espesor, sino tam-bién el material, debido a su compatibilidad con el refrigerante y aceite delcompresor. También cambian las conexiones.

Con objeto de prevenir posibles accidentes en el proceso de carga, se pre-vé la inclusión de una válvula al lado de la conexión del latiguillo. Las ca-racterísticas de estos latiguillos se indican en la tabla siguiente:

Carga de refrigerante

Para la carga de refrigerante con R-410A no se puede utilizar dosificado-res o cilindros de carga, debido a la alta presión y velocidad de evapora-ción de este refrigerante. En el interior del cilindro se formarían muchasburbujas y resultaría imposible tomar la lectura del nivel; por este motivo lacarga se debe realizar siempre con una báscula electrónica.

Par de aprieteLa fuerza realizada para el apriete de las llaves de cierre de refrigerante delas máquinas, debe ser muy superior al utilizado con el R-407C.

De modo orientativo damos a continuación los valores de este apriete parauno y otro refrigerante:

AbocardadorDebe utilizarse uno especial para R-410A, ya que cambia la geometría delcono de la embocadura del extremo de la tubería. Las llaves de cierre derefrigerante tienen también una geometría distinta a las convencionales, enla zona de contacto con la parte embocada.

Bomba de vacíoLa bomba de vacío necesita un adaptador (antirretorno) para evitar que elaceite de la bomba retorne hacia el latiguillo de carga, y se mezcle con elaceite de la máquina.

109


Alta presión rojo -1 a 35 bar -1 a 51 bar

Baja presión azul -1 a 17 bar -1 a 38 bar

Exclusivo Manómetro Color Convencional para R-410A

Presión normal -1 a 17 bar 27 bar

Presión de rotura 3,4 Mpa 51 bar

Material Goma NBR Goma NBR (reforzada interiormente con nylon)

Dimensiones de las conexiones 7/16 UNF 20 fpi 1/2 UNF 20 fpi

LATIGUILLOS DE CARGA

Resistencia a la presión Convencionales Exclusivos para R-410A

Para 1/2" 24 mm x 55 N.m 26 mm x 55 N.m

Para 5/8" 27 mm x 65 N.m 29 mm x 65 N.m

APRIETE DE LAS LLAVES DE CIERRE

Dimensiones de la tubería Convencional Para R-410A

Capítulo

inspira confianza

No conviene usar una bomba que haya sido utilizada con otros refrigeran-tes, para evitar el posible riesgo de mezclas de aceite retornadas a la bom-ba de las unidades a realizar el vacío.

El latiguillo de carga tiene que tener dos conexiones diferentes: una de7/16” UNF para el lado bomba, y el otra de 1/2” UNF para el R-410A.

Botella de refrigeranteDebe ser de uso exclusivo para el R-410A, y debe estar señalizada siem-pre con una etiqueta de color rosa con el nombre del refrigerante, segúnla designación ARI.

Conexiones de cargaDeben ser de 1/2” UNF 20 fpi, con la junta de goma correspondiente.

Detector de fugasSe utilizan detectores de alta sensibilidad, exclusivo para refrigerantes HFC.Por lo tanto, se puede usar el mismo que para el R-407C.

La sensibilidad para el R-410A debe ser de 23 g/año.

Debe tenerse en cuenta que en caso de fuga de refrigerante se debe vaciar todoel contenido de la máquina, y cargarla de nuevo, aunque en este caso, la fugade alguno de los componentes de la mezcla sea en menor proporción que enel caso del R-407C (tener presente que la mezcla no es azeotrópica pura).

Montaje de las líneas de conexión frigoríficas

Para el montaje de la tubería de unión frigorífica en máquinas split, debentenerse en cuenta una serie de recomendaciones:

– Tiene menor pérdida de carga, por lo que se pueden utilizar diáme-tros menores que en máquinas de R-407C, y por lo tanto, de mayorresistencia mecánica y de menor cantidad de recarga de refrigeran-te por metro lineal de tubería de unión.

– Las altas presiones de trabajo exigen un aumento de espesor de lostubos, que pueden ser compensadas con la disminución de diáme-tro de tubería.

– Esta disminución de diámetro favorece la recuperación de aceite del sistema, ya que aumenta la velocidad del gas en la línea de aspiración (caso de máquinas con expansión en la unidad in-terior).

Para el montaje de tubería frigorífica de unión, se utilizan normalmente tu-bos de cobre con uniones abocardadas de las siguientes medidas:

Es decir, para tuberías de 1/4”, 3/8” y 1/2” puede utilizarse el mismo es-pesor que con los refrigerantes convencionales, pero el espesor debe au-mentarse a partir del tubo de 5/8”.

110


Para 1/4" 6,35 0,8

Para 3/8" 9,52 0,8

Para 1/2" 12,7 0,8

Para 5/8" 15,88 1,0

DIÁMETRO NOMINAL EN PULGADAS DE LA TUBERÍA DE UNIÓN

Diámetro nominal en pulgadas de los tubos Diámetro exterior Espesor

Capítulo

inspira confianza

Operación de abocardado en la tubería de unión

Para la preparación de la tubería de unión frigorífica de las unidades parti-das se debe tener en cuenta algunos aspectos constructivos importantes:

Sustitución de las unidades

• Caso de máquinas con R22 o R-407CNo es suficiente realizar el cambio de compresor y una limpieza profun-da del circuito con el detergente adecuado, ya que sería necesario ade-más cambiar todos los componentes frigoríficos de la máquina, por suresistencia a altas presiones.

Importante: Tampoco puede aprovecharse la tubería de conexión frigo-rífica.

• Sustitución de una unidad de R410 A por otra nuevatambién de R-410ANo siempre será posible; deberá comprobarse que el aceite usado enambas máquinas sea el mismo, ya que puede diferir de uno a otro fa-bricante de compresores. En el peor de los casos, bastaría una limpie-za completa del circuito o de las tuberías de unión frigoríficas.

111


Para 1/4" 14 - 18 N.m

Para 3/8" 33-42 N.m

Para 1/2" 50-62 N.m

Para 5/8" 63-77 N.m

PARES DE APRIETE

Diámetro del tubo en pulgadas Llave dinamométrica

Capítulo

inspira confianza

Extracto Reglamento CE nº 2037/2000 sobre las sustancias que agotanla capa de ozono.

Artículo 4:

Control de la puesta en el mercado y uso de sustancias reguladas.

1. ..., quedan prohibidos el uso y la puesta en el mercado de las si-guientes sustancias reguladas:

a) Clorofluorocarburos.

b) Otros clorofluorocarburos totalmente halogenados ...

Artículo 5:

Control de la utilización de Hidroclorofluorocarburos.

1. Salvo lo dispuesto en las siguientes condiciones, queda prohibido eluso de hidroclorfluorocarburos:...

c) como refrigerantes.

IV) A partir del 1 enero de 2001, en todos los demás aparatos deaire acondicionado y refrigeración producidos después del 31 dediciembre de 2000, con excepción de aparatos fijos de aire acon-

dicionado de una capacidad de enfriamiento inferior a 100 kW, encuyo caso el uso de hidroclorofluorocarburos se prohibirá a partirdel 1 de julio de 2002 en aparatos producidos después del 30 dejunio de 2002 y de los sistemas reversibles de aire acondiciona-do/bomba de calor, en cuyo cado el uso de hidroclorofluocarbo-nados quedará prohibidos a partir del 1 de enero de 2001 en to-dos los aparatos producidos despúes del 31 de diciembre del año2003.

V) A partir del 1 de enero de 2010, quedará prohibido el uso de hidro-clorofluorocarburos puros para el mantenimiento y reparación de losaparatos de refrigeración y aire acondicionado existentes en dicha fe-cha; a partir del 1 de enero de 2015 quedarán prohibidos todos los hi-droclorofluorocarburos.

Artículo 24: “Entrada en vigor”

El presente reglamento entrará en vigor el día siguiente al de su publi-cación en el Diario Oficial de las Comunidades Europeas.

Será aplicable a partir del 1 de Octubre de 2000.

El presente reglamento será obligatorio en todos los elementos y di-rectamente aplicable en cada Estado miembro.

112

RefrigerantesAnexo-A3

Capítulo


RefrigerantesAnexo-A 3

Capítulo


RefrigerantesAnexo-A3

Capítulo


RefrigerantesAnexo-A 3

Capítulo

inspira confianza

Introducción....................................................................... 118

Sonido, magnitudes y niveles .......................................... 119

Mediciones......................................................................... 123

Normativas......................................................................... 124

Suma de niveles ................................................................ 125

Variación con la distancia................................................. 126

Absorción acústica ........................................................... 127

Aislamiento de un elemento constructivo ...................... 128

Reverberación, eco y resonancia .................................... 129

Tono y timbre ..................................................................... 130

Nivel sonoro en conductos de distribución de aire ....... 131

Conclusiones ..................................................................... 138

Resumen ............................................................................ 139

AcústicaAcústica

4

Capítulo

inspira confianza

Existe cierto desconocimiento sobre las magnitudes que existen en el cam-po de la acústica y su intervención en las instalaciones de aire acondicio-nado.

La mayor sensibilidad frente a la contaminación acústica, tanto por partedel mercado como por los organismos oficiales, obliga a conocer mejorlos conceptos básicos de la acústica.

Por otra parte se ha generado gran confusión por el uso inadecuado de losniveles sonoros como argumento comercial. Debe tenerse cuidado con lascifras que se lanzan al mercado. No sólo debe decirse la cifra, igual de im-portante es indicar las condiciones en que se obtiene, o por lo menos, quese den los valores en las mismas condiciones. La estandarización se estáconsiguiendo gracias a entidades como Eurovent, que certifican valoresobjetivos, medidos en las mismas condiciones.

118

AcústicaIntroducción4

Capítulo

inspira confianza

El sonido no es más que la vibración de un medio elástico. El silencio co-rresponde a una situación de presión estable y existe sonido cuando eloido percibe pequeñas oscilaciones de la presión por encima y por deba-jo de la presión atmosférica.

La onda sonora se define por la frecuencia y la amplitud.

La frecuencia de la onda sonora es el número de pulsaciones o ciclos porsegundo, y se mide en Hz. El oido humano puede percibir frecuencias des-de 20 Hz hasta 20 kHz, es decir oscilaciones desde 20 hasta 20.000 ve-ces por segundo sobre la presión atmosférica. Las frecuencias graves sonlas más pequeñas y las agudas las mayores. Es un concepto muy intuiti-vo que se puede experimentar en cualquier ecualizador de un equipo mu-sical.

Se define octava como el intervalo de frecuencias entre una frecuencia de-terminada y el doble de la anterior. Es un término proveniente de las esca-las musicales, pues en cada octava se incluyen las siete notas musicales,si una nota se afina en una frecuencia determinada, la misma nota en la oc-tava siguiente se afinará al doble de frecuencia.

La amplitud es la variación máxima de la presión. El umbral del oido humanofrente a sonidos débiles es de 2 ·10-5 Pa, que se toma como base o refe-rencia para el nivel de presión sonora que se definirá a continuación.

Se define:

• Presión Sonora (P): Diferencia de presión instantánea que se ge-nera en un punto por una fuente. Se mide en Pascales (Pa).

• Nivel de Presión Sonora (Lp):

P PLp = 20 · log —— = 20 · log ————

Pr 2 · 10-5

Siendo:

Lp: Nivel de presión sonora.

P: Presión medida.

Pr: Presión de referencia: 2 · 10-5 Pa.

• Intensidad Sonora (I): Energía sonora transmitida en la unidad detiempo a través de la unidad de superficie perpendicular a la direc-ción de propagación de la onda sonora. Se mide en watios por me-tro cuadrado (W/m2).

• Nivel de Intensidad Sonora (LI):

I ILI = 10 · log —— = 10 · log —––—

Ir 10-12

Siendo:

LI: Nivel de intensidad sonora.

I: Intensidad sonora.

Ir: Intensidad de referencia: 10–12 Pa.

• Potencia sonora (W): Energía emitida en la unidad de tiempo poruna fuente. Se mide en watios (W).

• Nivel de Potencia sonora (Lw):

W WLw = 10 · log —— = 10 · log —––—

Wr 10-12

Siendo:

Lw: Nivel de potencia sonora.

W: Potencia.

Wr: Potencia de referencia: 10-12 w.

119

AcústicaSonido. Magnitudes y niveles 4

Capítulo

inspira confianza

Los niveles de presión, intensidad y potencia se miden en dB, para evitarel uso de números muy grandes o muy pequeños. Por otra parte el oidohumano tiene un comportamiento más cercano al logarítmico que al lineal,no se perciben igual las variaciones en las diferentes frecuencias.

La potencia indica el ruido que hace la máquina, es intrínseca y objetiva,mientras que la presión depende de la geometría de la sala y de la distan-cia de medición, pero es lo que se percibe. Un avión tiene un valor alto depotencia acústica, pero el nivel de presión sonora que percibimos puedeser alto o bajo, dependiendo de donde estemos ubicados con respecto alavión. A 1 m de distancia el nivel de presión sonora es inferior aproxima-damente en 11 dB al de potencia sonora.

De un modo análogo, la potencia frigorífica de una máquina es objetiva, elcomo se traduzca en una mayor o menor temperatura dependerá de don-

de esté situada; por ejemplo, 2.000 frig/h pueden ser mucho para un dor-mitorio y poco para una nave.

El programa de certificación de Eurovent, en su directorio (www.euro-vent-certification.com) muestra los niveles de potencia sonora. Datoque sí sirve para comparar el ruido que hacen dos máquinas. Para com-pararlas mediante el nivel de presión sonora hay que asegurarse de quelas condiciones de medida son las mismas, o que son condiciones Eu-rovent.

Como ejemplo a continuación se reflejan los datos de la serie de fan-coilTop Fan de Férroli España, donde se pueden observar los niveles de po-tencia sonora en cada banda de frecuencia en dB(A), así como los globa-les en dB y dB(A). La última columna es el nivel de presión sonora en unambiente de 100 m3 con un tiempo de reverberación de 0,5 s.

120

AcústicaSonido. Magnitudes y niveles4

Capítulo


AcústicaSonido. Magnitudes y niveles 4

15 Máx. 39,8 42,5 44,8 40,9 35,1 28,3 26,4 49 45 36

Med. 37,1 38,5 38,9 33,3 24,5 16,2 6,5 44 39 30

Mín. 30,8 33,7 32,3 25,3 16,7 9,7 4,8 38 32 23

20 Máx. 42,1 45,9 47,9 43,7 38,5 32,1 22,5 52 48 39

Med. 35,6 40,2 41,8 37,2 27,8 19,7 12 45 42 33

Mín. 33,5 35,7 34,8 28,8 20 12,4 4,9 40 35 26

30 Máx. 48,8 50,9 50,1 47,3 44,6 37,7 29,5 55 52 42

Med. 42 45 44,4 38,2 35,4 29,6 21,4 49 45 36

Mín. 39 40,8 37,8 30,5 28,7 24,1 17 44 39 30

40 Máx. 47,4 50,6 52,3 49,2 46,1 40,7 32,7 57 54 45

Med. 43,2 46,2 46,9 42,1 37,8 30 23 51 47 38

Mín. 38,6 41,3 41 35,2 29,7 21,3 16,5 46 41 32

60 Máx. 51,1 53,6 54,7 48,5 44 36,8 27,2 59 55 46

Med. 45,6 48,9 49,8 43,6 37,9 27,4 21,9 54 50 41

Mín. 36,6 42,2 39 31 23,9 19,7 19,4 45 39 30

80 Máx. 56,6 59,3 59,6 55,9 53,3 50,6 43,1 65 61 52

Med. 53,7 56 57 52,5 48,8 42,3 33,3 61 58 49

Mín. 44,4 48,3 48,3 41,9 35,9 27,4 21,2 53 48 39

100 Máx. 59 61,1 61,2 57,7 55 51,2 43 66 63 54

Med. 55,2 57,3 57,6 53,4 49,8 43,4 33,9 63 59 50

Mín. 47,2 50,1 50,8 44,7 39,6 31,6 23,9 55 51 42

120 Máx. 59,7 62,6 62,5 59,9 57,6 52,9 46,4 68 65 56

Med. 55,8 58,1 58,8 55,2 52,1 46,2 38 64 60 51

Mín. 48 50,7 51,4 46,2 41,6 33,8 24,6 56 52 43

NIVEL DE POTENCIA SONORA

Nivel Lwi en dB(A) en cada frecuencia central de banda (Hz) Global presión

sonora Modelo Velocidad 125 250 500 1.000 2.000 4.000 8.000 dB dB(A) dB(A)

Capítulo

inspira confianza

En la tabla aparecen conceptos que requieren explicación para su mejorcomprensión. Se trata de la tabla de niveles sonoros de los fan-coils, en fun-ción de cada modelo.

Para cada modelo se dan los datos en tres velocidades de ventilador, sien-do siempre mayores a velocidades altas.

Los dB(A) son una ponderación ajustada a la sensibilidad del oido huma-no y el nivel global se obtiene a partir de cada banda frecuencia según fór-mula matemática.

El nivel de presión sonora está medido en cámara reverberante de 100 m3

con un tiempo de reverberación de 0,5 s. No se da la distancia al foco emi-sor porque en cámara reverberante no es importante, pero en campo libresería fundamental.

Los valores medidos en cámara reverberante siempre serán mayores queen campo libre.

A continuación veremos con detalle los conceptos que acabamos de men-cionar.

122

AcústicaSonido. Magnitudes y niveles4

Capítulo

inspira confianza

Los sonómetros y las normativas están referidos a niveles de presión so-nora en dB(A), que son valores ponderados de acuerdo con la sensibili-dad del oido humano, según la curva siguiente (Norma UNE 21-314-75):

Por ejemplo, si en la frecuencia de 250 Hz se miden 70 dB, pasarán a ser61,4 dB(A).

Para determinar el nivel sonoro total a partir de los niveles en cada bandade frecuencia, tanto de los dB lineales como de los ponderados, se aplicala siguiente fórmula:

Lp = 10 · log Σ10Li /10

Siendo:

Li el nivel en cada frecuencia.

El oído humano percibe los dB(A) del siguiente modo:

En ocasiones se mide el nivel de presión acústica continua equivalente,que sería el de una onda sonora continua con la misma energía. Su expresiónmatemática es:

Siendo:

Lp eq = Nivel de presión equivalente en un tiempo T.

P(t) = Presión sonora en función del tiempo.

Pr = Presión de referencia (2 · 10–5 Pa).

L log1T

P

Pdtp eq

t2

t1

(t)2

r

= ⋅

∫10

123

AcústicaMediciones 4

Curva ponderación A

Pond. A -26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 +1,2 +1 -1,1

Hz 63 125 250 500 1.000 2.000 4.000 8.000

Silencioso Muy Bajo Bajo Ruidoso Fuerte Intolerable

0 - 10 10 - 30 30 - 55 55 - 75 75 - 100 100 - 120 dB (A) dB(A) dB(A) dB(A) dB(A) dB(A)

Capítulo

inspira confianza

Los valores interiores admitidos por el RITE, en la ITE 02.2.3.1, son los si-guientes:

Suele haber normativas locales; por ejemplo, en Madrid deben respetarselos valores indicados en la Ordenanza General de Protección del MedioAmbiente, que en el título II del Libro II indica los siguientes niveles de pre-sión sonora en dB(A):

124

AcústicaNormativas4

Administrativo y de oficinas 45 -

Comercial 55 -

Cultural y religioso 40 -

Docente 45 -

Hospitalario 40 (8 - 21 h) 30

Ocio 50 -

Residencial 40 30

Vivienda:

Zonas habitables excepto cocina 35 30

Pasillos, aseos y cocina 40 35

Zonas de acceso común 50 40

Espacios comunes vestíbulos, pasillos 50 -

Espacios de servicio: aseos, cocinas, lavaderos 55 -

Valores máximos de niveles sonoros

en dBA

TIPO DE LOCAL Día (8 - 22 h) Noche Exterior Equip. Sanitario 45 35

Residencias 55 45

Activ. Comerciales 65 55

Activ. Industriales 70 55

Interior Equip. Sanitario 30 25

Equip. Cultural / Religioso 30 30

Equip. Educativo 40 30

Equip. Ocio 40 40

Interior Servicios Terciarios Hospedaje 40 30

Oficinas 45 -

Comercio 55 55

Interior Residencial Zonas Habitables 35 30

Pasillos, aseos, cocinas 40 35

Zonas acceso común 50 40

Interior / Exterior Zona Día Noche

Capítulo

inspira confianza

Al ser los decibelios medidas logarítmicas, no se pueden sumar directamente.La suma de decibelios no es lineal si no logarítmica.

Ejemplo: En un punto determinado una má-quina produce un nivel sonoro de 60 dB. Unasegunda máquina produce un nivel sonoro de56,2 dB en ese mismo punto. El nivel sono-ro cuando ambas máquinas funcionan si-multáneamente lo determinaremos en fun-ción de la diferencia de 3,8 dB, obtiéndosede la gráfica un incremento de 1,5 dB, portanto el nivel sonoro funcionando ambas má-quinas será de 60 + 1,5 = 61,5 dB.

125

AcústicaSuma de niveles 4

Capítulo

inspira confianza

El nivel de presión sonora en un punto determinado de un local se calculasegún la siguiente fórmula:

Siendo:

Lp = Nivel de presión sonora en dB.

Lw = Nivel de potencia sonora de la fuente en dB.

ΦΦ = Directividad de la fuente sonora (Esférica:1, semiesférica: 2).

r = Distancia a la fuente en m.

A = Area absorbente en m2 (A = S ai· Si).

Lp LwA

= + +

10

4 log

4 r2

Φ

π

En espacios abiertos el segundo sumando desaparece, por lo que sería:

A efectos prácticos, se puede considerar que los valores de nivel sonorodecrecen unos 6 dB cada vez que se dobla la distancia. Si a 5 m se mi-den 50 dB(A), a 10 m se medirán: 50 - 6 = 44 dB(A).

La siguiente tabla muestra la atenuación en dB(A), según la distancia a lafuente:

Lp Lw= +

10 log

4 r2

Φ

π

126

AcústicaVariación con la distancia4

d (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30

Atenuación dB(A) 11 17 20 23 25 26 28 29 30 31 34 37 39 40

Capítulo

inspira confianza

Es la energía extraida cuando una onda atraviesa un medio determinadoo en el choque con las paredes del recinto.

Af = αf · S

A = αm · S

Siendo:

Af = Absorción para la frecuencia f en m2.

A = Absorción media en m2.

αf = Coeficiente de absorción del material para la frecuencia f.

αm = Coeficiente medio de absorción del material.

S = Superficie del material en m2.

El coeficiente de absorción es la relación entre energía absorbida e inci-dente. Un coeficiente de absorción 1 indica que toda la energía incidentees absorbida, y un coeficiente 0 indica que toda es reflejada.

El coeficiente de absorción es función de la frecuencia.

127

AcústicaAbsorción acústica 4

Capítulo

inspira confianza

El aislamiento de un elemento constructivo simple puede calcularse apro-ximadamente por la ley de masas, que establece que la reducción de in-tensidad acústica depende de la frecuencia y de la masa según la siguienteproporción:

a ~– (f · m)

Siendo:

f = Frecuencia en Hz.

m = masa unitaria en kg/m2.

En dB:

a ~– 10 log (f · m)2

Por lo que se deduce que para una frecuencia dada, el aislamiento au-menta en 6 dB cuando se duplica la masa. Una buena manera de evitar elruido externo es instalar ventanas con cristal grueso.

Del mismo modo, para una frecuencia dada, el aislamiento crece en 6 dBcuando se duplica la frecuencia. Es fácil aislar las frecuencias agudas y di-ficil el aislamiento para las frecuencias graves.

128

AcústicaAislamiento de un elemento constructivo4

Capítulo

inspira confianza

Reverberación es la persistencia del sonido dentro de un recinto debido alas reflexiones sucesivas de las ondas sonoras en el mismo.

Tiempo de reverberación: Es el tiempo que una señal, desde que deja de sonar,tarda en atenuarse 60 dB en el nivel de presión sonora. Se mide en segundos (s).

Puede estimarse según la siguiente fórmula:

VT = 0,163 ——

ASiendo:

T = Tiempo de reverberación.

V = Volumen del local en m3.

A = Area absorbente del local en m2.

Cuando nos encontramos en el interior de un recinto y se produce unaonda sonora, primero oimos la onda directa y luego podemos oir la refle-jada. Si la reflejada llega a nuestros oidos despues de una décima de se-gundo, interpretamos que son dos señales diferentes, es lo que entende-mos por eco. Si la reflejada llega antes de una décima, no podemos distiguirlay nos parece la misma señal con una duración superior, esto es reverbe-ración.

La resonancia es el fenómeno que ocurre cuando el material entra en vi-bración con una frecuencia coincidente o múltiplo de la frecuencia inci-dente.

En las mediciones de presión sonora se consideran dos tipos de cáma-ras: abierta y cerrada. Esta última, a su vez, puede ser: anecoica (con al-tos coeficientes de absorción) y reverberante (con altos coeficientes dereflexión).

129

AcústicaReverberación, eco y resonancia 4

Capítulo

inspira confianza

El tono de un sonido es una percepción subjetiva que indica la altura delmismo. No sólo tiene que ver con la frecuencia del mismo, si no tambiénpor la intensidad y forma de onda. El tono determina la posición en la es-cala musical.

El timbre distingue sonidos del mismo tono producidos por fuentes distin-tas. Está formado por la frecuencia fundamental del instrumento y su com-posición armónica. La misma frecuencia no suena igual en un violín que enuna trompeta, debido a los armónicos.

130

AcústicaTono y timbre4

Capítulo

inspira confianza

Conceptos básicos:Los conductos deben ser de material aislante termoacústico:

– Se debe evitar las condensaciones de agua en su exterior.

– Se debe evitar la transmisión y propagación del sonido.

Incidencia de una onda sonora sobre el material delconducto (coeficiente de propagación)

1. Energía Incidente E1

2. Energía Reflejada E2

3. Energía Absorbida E3

4. Energía Transmitida E4

Debe cumplirse que:

E1 = E2 + E3 + E4

E2 / E1 = Coeficiente de reflexión = r

E3 / E1 = Coeficiente de absorción = a

E4 / E1 = Coeficiente de transmisión = t

Luego: r + a + t = 1

Cuanto mayor sea el coeficiente de absorción del conducto, menos soni-do se propagará o transmitirá por este.

Causas que producen el ruido en un conducto1. El ventilador de la unidad interior del acondicionador: rozamiento de

las palas con el aire.

2. La alta velocidad del aire: por el rozamiento del mismo con la superficiede los conductos: Se debe proyectar el conducto con velocidadesno superiores a 5 o 6 m/seg. en el conducto principal.

3. La diferente geometría del conducto: codos, cambios de sección, bi-furcaciones, desviaciones, producen muchas turbulencias y cam-bios de velocidad.

4. Las rejillas y difusores.

Característica principal de los materiales para conductos:La absorciónPrincipio de funcionamiento: Conversión de energía elástica en calorífica.

La capacidad absorbente de los materiales para conductos se caracteri-za por el coeficiente “Alfa Sabine”, y depende principalmente de la geometríade la superficie exterior del aislamiento, y de su estructura interna (porosi-dad).

131

AcústicaNivel sonoro en conductos de distribución de aire 4

Capítulo

inspira confianza

El fabricante del material de los conductos debe aportar la siguiente cur-va, o bien una tabla de atenuación acústica en función de la fecuencia.

Podemos observar en esta curva que el coeficiente “a” alcanza los si-guientes valores:

– Reducidos en la gama baja de frecuencias.

– Funciona bien en la gama media.

– Se satura en la gama alta de frecuencias.

Si queremos que un material absorbente actúe bien en la gama baja de fre-cuencias, la única posibilidad que tenemos es la de aumentar considerablemen-te el espesor del material, o usar un resonador acústico (Fórmula de Helmholtz).

Clasificación de los materiales en cuanto a su cédula– Cédula abierta: es bueno para absorber el sonido, dejando que pase

a través de sus canales y vaya siendo absorbido progresivamente.

– Cédula cerrada: es bueno para evitar condensaciones, ya que noabsorbe agua.

Elección del material a utilizar en los conductosEl conducto debe estar aislado interiormente, sino, no atenuaría el nivel so-noro, sino que lo propagaría a través de toda la red.

Los cuatro siguientes materiales son buenos aislantes térmicos, pero no to-dos sirven para conductos.

1. Poliuretano con espumante. Cédula cerrada (plancha tipo Armaflexcolor negro), no es válido.

2. Polietileno con espumante (igual que el anterior pero más rígido y depeor aspecto: color gris claro). Cédula cerrada, no sirve.

3. Fibra de vidrio. Cédula abierta, correcto.

4. Lana de vidrio. Cédula abierta, correcto.

Amortiguación del sonido en un conductoViene dada por la expresión:

∆L = 1,05 x αα1,4 P/S

DL: Amortiguación en dB/m.

a: Coeficiente Sabine.

P: Perímetro del conducto (m).

S: Sección del conducto (m2).

Para la elección del material, recurrimos a la siguiente tabla, que aporta elfabricante (caso de la lana de vidrio).

132

AcústicaNivel sonoro en conductos de distribución de aire4

Frecuencia (Hz) 125 250 500 1000 2000

Lana de vidrio 0,05 0,19 0,50 0,52 0,46

Coeficiente de absorción a Sabine

Capítulo

inspira confianza

Nivel sonoro producido por el ventiladorDepende principalmente del caudal y de la presión estática.

Dependencia del caudal: por el rozamiento de las palas con el aire.

Medida: En cámara anecoica o por fórmulas empíricas.

CálculoFórmula de Madison-Graham

Lw = 25 + 10 logQ + 20 logP

Fórmula de Allen

Lw = 77 + 10 logW + 10 logP

Siendo:

Q = Caudal de aire en mm3/h

P = Presión estática en mm.c.a.

W = Potencia del ventilador en Kw

Tipos de silenciadores de conductos1. Silenciadores activos: Crean una onda opuesta a la detectada en el

conducto. Son de alto coste.

2. Silenciadores pasivos: Únicamente tiene propiedades absorbentes.No generan nada. Se dividen en:

2.a. Silenciadores resistivos: Transforman la energía acústica en ca-lor. Son los más utilizados. No funcionan bien con bajas fre-cuencias.

2.b. Silenciadores reactivos: Tienen una o más cámaras donde seexpansiona la onda. Esta cámara de expansión produce una im-

pedancia acústica. Por su complejidad y dimensiones, no sesuele usar en conductos.

Silenciadores resistivos– Celdillas paralelas: Para aquellas aplicaciones donde no se pueda

provocar pérdida de carga.

– Resistivos circulares: Para medias y altas frecuencias. Está formadopor un cartucho en el interior del cual está el material absorbenteacústico sujeto por una rejilla metálica.

Existe una variante con núcleo central (cilíndrico) para aumentar lasuperficie de absorción.

133


Celdillas paralelas

Capítulo

inspira confianza

– Resistivos de láminas on-duladas: Muy utilizadosen conductos. General-mente se colocan en ladescarga de las máqui-nas.

– Rejillas acústicas: Para el retorno.

Clases:

134


Resistivos circulares

1. De tipo simple 2. De tipo doble

Capítulo

inspira confianza

Selección del silenciadorEl fabricante debe aportar:

– Las curvas de presión estática creada en función del caudal de airedel ventilador.

– La curva de atenuación en función de la frecuencia.

Nivel sonoro producidopor las rejillas y difuso-resSirven para la determinacióndel nivel sonoro: con la velo-cidad y posición de la com-puerta, se calcula la pérdidade carga y el nivel sonoro emi-tido.

Amortiguación de vibraciones entre máquina y conductosImprescindible la utilización de uniones elásticas. Exigido en las normativasmunicipales.

A continuación, veamos cómo afectan las normativas existentes al impac-to sonoro en conductos:

Normativas actuales respecto al impacto sonoro enconductos1. Norma básica de edificaciones NBE-CA-88 sobre condiciones

acústicas en edificios:

– No afecta a la instalación de conductos, sino a la construcción del edi-ficio.

– Únicamente “recomienda” unos valores de nivel sonoro en estan-cias.

135


Ate

nuac

ión

Frecuencia

Capítulo

inspira confianza

2. EUROVENT

Sólo es un organismo de certificación.

Sirve para comprobar niveles sonoros entre equipos de la compe-tencia.

3. Normativas municipales: Ordenanzas municipales de ruidos yvibraciones

Son las más exigentes en cuanto al nivel sonoro en instalaciones deconductos.

136


RESIDENCIAL PRIVADO ESTANCIAS 45 40

DORMITORIOS 40 30

SERVICIOS 50 -

ZONAS COMUNES 50 -

RESIDENCIAL PÚBLICO ZONAS DE ESTANCIA 45 30

DORMITORIOS 40 -

SERVICIOS 50 -

ZONAS COMUNES 50 -

ADMINISTRATIVO Y DE OFICINAS DESPACHOS PROFESIONALES 40 -

OFICINAS 45 -

ZONAS COMUNES 50 -

SANITARIO ZONAS DE ESTANCIA 45 -

DORMITORIOS 30 25

ZONAS COMUNES 50 -

DOCENTE AULAS 40 -

SALA LECTURA 35 -

ZONAS COMUNES 50 -

NIVEL Leq MÁXIMO DE EMISIÓN RECOMENDADO EN dBA

Tipo de edificio Local Durante el día (8-22 h) Durante la noche (22-8 h)

Capítulo

inspira confianza

– Definen el método de medición de nivel sonoro en las viviendas se-gún se trate de niveles sonoros emitidos o transmitidos.

– Definen los valores máximos permitidos por el día y por la noche.

– Limitan a un valor determinador la transmisión de ruidos dentro de lasviviendas.

– Limitan el valor en dB(A) el nivel sonoro en los locales públicos enfunción de la actividad de dichos locales: salas de conferencias, tea-tros, bibliotecas, museos, centros docentes.

– Obligan a la utilización de juntas elásticas en las uniones máquina-con-ductos y determinan como debe realizarse el paso de conductos através de paredes de separación de viviendas.

– Prohíben determinadas formas de sujección de los conductos que pu-dieran transmitir vibraciones.

137


Capítulo

inspira confianza

Una vez conocidos los parámetros fundamentales que intervienen en laacústica es fácil analizar valores de niveles sonoros. El reducirlos puedeser complicado pero existen soluciones que a veces no son costosas ytienen que ver con el corrrecto diseño de los sistemas de aire acondicio-nado.

Como medidas generales podemos indicar:

– Utilización de equipos con los niveles sonoros adecuados.

– Evitar el uso de conductos de chapa sin aislar interiormente.

– Disminución de velocidad de aire en conductos y rejillas, mediante eluso de secciones adecuadas.

– Empleo de amortiguadores en compresores, motores y ventila-dores.

– Evitar la vibración de elementos sueltos (tubos, capilares, etc.) o el rocede elementos móviles (turbinas de ventiladores).

– Encapsulamiento de compresores.

– Aislamiento de salas de máquinas mediante materiales absorbentes.

– Apantallamiento acústico de máquinas situadas en el exterior.

– Empleo de silenciadores acústicos mecánicos o electrónicos, quegeneran una onda inversa a la recibida, con el resultado de la anula-ción de la misma. Los primeros absorben la onda recibida y los se-gundos generan una onda inversa.

Esperamos que todo lo dicho facilite la comunicación entre los diferentesinterlocutores que intervienen en las instalaciones de aire acondicionado yque ello redunde en una mayor calidad de las mismas.

138

AcústicaConclusiones4

Capítulo

inspira confianza

• Presión Sonora (P): Diferencia de presión instantánea que se genera enun punto por una fuente. Se mide en Pascales (Pa).

• Nivel de Presión Sonora (Lp)

P PLp = 20 · log —— = 20 · log ————

Pr 2 · 10-5

Siendo:

Lp: Nivel de presión sonora.

P: Presión medida.

Pr: Presión de referencia: 2 · 10-5 Pa.

• Potencia Sonora (W): Energía emitida en la unidad de tiempo por unafuente. Se mide en watios (W).

• Nivel de Potencia Sonora (Lw):

W WLw = 10 · log —— = 10 · log ——

Wr 10-12

La potencia indica el ruido que hace la máquina, es intrínseca y objetiva,mientras que la presión depende de la geometría de la sala y de la distan-cia de medición, pero es lo que se percibe.

Eurovent certifica valores objetivos medidos en las mismas condiciones.Para comparar valores debe asegurarse que las condiciones de medida sonlas mismas.

Los niveles se miden en dB. Los dB(A) son una ponderación ajustada a lasensibilidad del oido humano.

Para determinar el nivel sonoro total a partir de los niveles en cada bandade frecuencia, tanto de los dB lineales como de los ponderados, se aplicala siguiente fórmula:

Lp = 10 · log Σ 10Li/10

Valores exigidos por el RITE:

139

AcústicaResumen 4

Administrativo y de oficinas 45 –

Comercial 55 –

Cultural y religioso 40 –

Docente 45 –

Hospitalario 40 (8-21 h) 30

Ocio 50 –

Residencial 40 30

Vivienda:

Piezas habitables excepto cocina 35 30

Pasillos, aseos y cocinas 40 35

Zonas de acceso común 50 40

Espacios comunes vestíbulos, pasillos 50 -

Espacios de servicio: aseos cocinas, lavaderos 55 -

Valores máximos de niveles sonoros

en dBA

TIPO DE LOCAL Día (8 - 22 h) Noche

Capítulo

inspira confianza

(Nota: Considerar normativas locales)

• Símil iluminación:

Nivel sonoro:

El nivel sonoro NO existe.

Sí existen:

Nivel de Potencia sonora y

Nivel de Presión Sonora.

Entre el nivel de presión sonora (percibida) y el nivel de potencia sonora(emitida) existe la misma relación que entre la luz que percibimos de unabombilla y su potencia o el calor que percibimos de una chimenea y su po-tencia. El valor percibido depende de la distancia de medición, de los ma-teriales y forma del recinto, etc.

140

Acústica4

Presión– Distancia– Tipo de recinto

Potencia

Capítulo

inspira confianza

Cálculo de la potencia frigorífica de la instalación........ 142

Cálculo del diámetro de la tubería de agua.................... 147

Cálculo de la bomba de agua........................................... 149

Cálculo de los depósitos de inercia y acumulador ........ 153

Cálculo del vaso de expansión ........................................ 154

Cálculo del porcentaje de agua glicolada....................... 155

Cálculo de instalacionesCálculo de instalaciones

5

Capítulo

inspira confianza

Cálculo de la potencia frigorífica de la instalación

Para calcular la potencia frigorífica de la enfriadora de agua debemos cal-cular primero la potencia frigorífica necesaria para refrigerar cada habitacióno local a climatizar. Calculamos la potencia necesaria en cada local uno auno, escogemos el fan-coil o los fan-coils necesarios para cada local, su-mamos las potencias nominales de cada uno de ellos dadas en el manualtécnico y obtenemos la potencia frigorífica de la enfriadora.

Al remitirnos al manual técnico de los fan-coils, debemos escoger la potenciasensible del mismo, y no la total. Aclararemos este concepto:

– Potencia frigorífica sensible de un fan-coil: es la potencia frigorí-fica útil, es decir, la que se utiliza para enfriar el aire del local y bajarsu temperatura.

– Potencia frigorífica latente: es la que emplea el fan-coil paracondensar el agua del aire que enfría, agua que se evacuará a tra-vés de la bandeja de condensados. Luego la potencia frigoríficaempleada en condensar este agua no es útil, y no la debemos te-ner en cuenta.

– Potencia frigorífica total: es la suma de las dos anteriores.

Expondremos a continuación un sencillo ejemplo de cálculo de la poten-cia frigorífica necesaria para refrigerar una habitación cuya situación se re-fleja en la zona sombreada de la figura siguiente, con las orientaciones desus cuatro paredes.

En la figura superior, se representan la dimensiones de las cuatro paredesy de las dos ventanas. Esta habitación se encuentra en el cuarto piso deun edificio de ocho pisos, y tanto el piso de abajo como el de arriba se en-cuentran sin acondicionar.

142

Cálculo de instalacionesCálculo de la potencia frigorífica de la instalación5

Capítulo

inspira confianza

En la tabla siguiente la columna de la derecha la debemos rellenar, para locual necesitamos dos datos:

– Número de personas que se encontrarán habitualmente en la habi-tación:

• Cuatro.

– Potencia de las lámparas u otros aparatos eléctricos:

• 500 W.

A continuación rellenaremos los datos de cada apartado de la tabla, del 1al 10, y los resultados los anotaremos en la tabla tal y como se indica enla tabla de la página 146. Para ello, escogeremos los coeficientes repre-sentados en la columna de grados de proyecto exteriores, de 35 ºC, quees la más habitual.

143

Cálculo de instalacionesCálculo de la potencia frigorífica de la instalación 5

Capítulo



1º SUELO 24 m2 24 52 76 100 768

2º VOLUMEN DE LA HABITACIÓN 60 m2 1.200

3º VENTANAS EXPUESTAS AL SOL SUR o ESTE 2,5 m2 460 540 600 660 1.200

(Usar sólo las de una pared, SUROESTE m2 840 880 920 960 1.040

la de mayor resultado) OESTE m2 1.140 1.200 1.260 1.320 1.380

NORTE o SURESTE m2 620 660 700 760 820

4º TODAS LAS VENTANAS

(Las no incluidas en el punto 3º) 1,5 m2 120 220 280 340 240

5º PARED EXPUESTA AL SOL (Usar sólo la

pared del punto 3º sin superficie de ventana) 15 m2 120 180 200 228 2.160

6º TODAS LAS PAREDES EXTERIORES

(Sin contar el punto 5º) 10 m2 88 100 148 180 220 1.000

7º TABIQUES INTERIORES

(Que dejen espacios sin acondicionar) 25 m2 32 68 84 100 1.100

8º TEJADO O TECHO (SÓLO UNO)

Techo con espacio sin acondicionar arriba 24 m2 24 52 76 100 768

Techo sin aislamiento m2 88 108 140 160 180

Techo con 50 mm o más de aislamiento m2 32 32 44 44 56

Tejado sin aislamiento m2 184 212 236 264 288

9º PERSONAS 4 2.400

10º LUCES Y EQUIPOS ELÉCTRICOS EN USO 500 W 1.500

CARGA DE REFRIGERACIÓN TOTAL ............................................................................................................ BTU 11.336

PARA CÁLCULO DE FRIGORÍAS DIVIDIR BTU ENTRE 4 ............................................................................... FRIG/H 2.834

GRADOS EXTERIOR ºC

Cantidad 32 35 38 41 43 BTU/h

32

160

144

44

32

600

3

20

480

Capítulo

inspira confianza

1.º Suelo: Cantidad (superficie): 4 x 6 = 24 m2

El coeficiente de la tabla es 32, por lo tanto, 24 x 32 = 768, valorque pongo en la columna de la derecha de los BTU/h.

2.º Volumen de la habitación: Cantidad (volumen): 4 x 6 x 2,5 = 60 m3

Coeficiente: 20, luego 20 x 60 = 1.200.

3.º Ventana expuestas al sol (usar solo la de la pared que de másresultado): en este caso, es la de la pared orientada hacia el este(de 2,5 m2), la que da mayor resultado; el coeficiente sería 480: 2,5x 480 = 1.200.

4.º Todas las ventanas, que no hayan sido incluidas en el punto3º: superficie: 1,5 m2. Coeficiente: 160; 160 x 1,5 = 240.

5.º Pared expuesta al sol: usar sólo la utilizada en el punto 3º: su-perficie: 6 x 2,5=15 m2. Coeficiente: 144; 15 x 144 = 2.160.

6.º Todas las paredes exteriores: las no incluidas en el punto 5: sólohay una; superficie = 4 x 2,5 = 10 m2.

Coeficiente: 100: 100 x 10 = 1.000.

7.º Tabiques: poner únicamente los tabiques interiores adyacentes aespacios sin acondicionar: en nuestro caso: 6 x 2,5 + 4 x 2,5 = 25m2; coeficiente: 44, luego 44 x 25 = 1.100.

8.º Tejado o techo: en nuestro caso se trata de un techo, y con unpiso sin acondicionar encima, luego la superficie es de 4 x 6 = 24m2, y el coeficiente: 32: 24 x 32 = 768.

9.º Personas: cuatro; coeficiente: 600: 4 x 600 = 2.400.

10.º Luces y aparatos eléctricos: total 500W; coeficiente: 3: 500 x3 = 1.500.

Llevamos todos estos valores a la columna de la derecha de la tabla, y lossumamos, y nos sale una carga total de 11336 BTU/h, que para pasarlo afrigorías/hora: 11.336/4 = 2.834 Frigorías/h.

Escogeremos el fan-coil disponible en la gama con una potencia frigorí-fica sensible mayor, pero lo más cercana posible a 2834 frig/h.

A continuación, hacemos lo mismo con el resto de habitaciones a climati-zar, escogiendo los fan-coils correspondientes, y anotando los valores desus potencias nominales dadas en el manual técnico.

Por último, sumaremos todas estas potencias, y obtenemos la potenciafrigorífica de la enfriadora de agua.

145

Cálculo de instalacionesCálculo de la potencia frigorífica de la instalación 5

Capítulo



1º SUELO m2 24 32 52 76 100

2º VOLUMEN DE LA HABITACIÓN m2 20

3º VENTANAS EXPUESTAS AL SOL ESTE m2 460 480 540 600 660

(Usar sólo las de una pared, SUROESTE m2 840 880 920 960 1040

la de mayor resultado) OESTE m2 1140 1200 1260 1320 1380

SUR o SURESTE m2 620 660 700 760 820

4º TODAS LAS VENTANAS

(Las no incluidas en el punto 3º) m2 120 160 220 280 340

5º PARED EXPUESTA AL SOL (Usar sólo la

pared del punto 3º sin superficie de ventana) m2 120 144 180 200 228

6º TODAS LAS PAREDES EXTERIORES

(Sin contar el punto 5º) m2 88 100 148 180 220

7º TABIQUES INTERIORES

(Que dejen espacios sin acondicionar) m2 32 44 68 84 100

8º TEJADO O TECHO (SÓLO UNO)

Techo con espacio sin acondicionar arriba m2 24 32 52 76 100

Techo sin aislamiento m2 88 108 140 160 180

Techo con 50 mm o más de aislamiento m2 32 32 44 44 56

Tejado sin aislamiento m2 184 212 236 264 288

9º PERSONAS 600

10º LUCES Y EQUIPOS ELÉCTRICOS EN USO W 3

CARGA DE REFRIGERACIÓN TOTAL .......................................................................................................... Fr/h

PARA CÁLCULO DE WATIOS MULTIPLICAR LAS FRIGORÍAS x 1,16

GRADOS EXTERIOR ºC

Cantidad 32 35 38 41 43 Fr/h

Capítulo

inspira confianza

Debemos tener en cuenta al realizar el cálculo de la tubería de agua, dosfactores importantes:

1.º El ruido producido por el paso del agua a través de la tubería cuan-do la velocidad del agua es excesiva.

2.º El efecto de erosión de la tubería producido por el choque contrael interior de la tubería de las burbujas de aire, arena u otra partí-culas que arrastra el agua, al circular esta con una velocidad ex-cesiva, que limita la vida de la tubería.

Por lo tanto, recomendamos una velocidad máxima del agua en función deldiámetro de tubería utilizado:

Si hacemos uso de las tablas de pérdida de carga-diámetro de tubería-veloci-dad del agua podemos escoger en cualquier caso que se presente, un diáme-tro de tubería que provoque una pérdida de carga unitaria máxima de 60 mmcapor metro de tubería; con este valor nunca se producirán ruidos en la tubería:

Pcarga unitaria max: 60 mmca/m tubería

En la figura anterior podemos observar que con un caudal de 1,5 m3/h,para un valor de la pérdida de carga de 60, tenemos una velocidad delagua de 1 m/seg, y para 30 de 0,75 m/seg.

Con el valor de 30 mm ca, el diámetro interior de la tubería seria 1”; conel valor de 60 mm ca, el diámetro interior estaría comprendido entre 3/4”y 1”.

Un valor medio recomendado, es de 40 mmca/metro tubería.

147

Cálculo de instalacionesCálculo del diámetro de la tubería de agua 5

3/8 0,4

1/2 0,6

3/4 0,8

1 1

1 1/4 1,2

1 1/2 1,4

2 1,6

TUBO DE HIERRO

Diámetro (pulgadas) Velocidad máxima (m/seg)

Pérdida de carga en tubos de acero

Capítulo

inspira confianza

En el gráfico anterior, tenemos la curva caudal-velocidad del agua-diáme-tro interior del tubo para tubería de cobre.

Teniendo en cuenta el espesor del tubo reflejado en las tablas de tuberíade cobre y tubería de acero del capítulo sobre Accesorios para la instala-ción de fan-coils, obtendremos el diámetro exterior de la tubería.

148

Cálculo de instalacionesCálculo del diámetro de la tubería de agua5

Pérdida de carga en tubos de cobre

Capítulo

inspira confianza

Generalmente y en pequeñas instalaciones, no es necesario realizar estecálculo que exponemos a continuación si se utilizan los kits de circulaciónde agua.

En efecto, cada kit es válido para una determinada enfriadora, según el fa-bricante, y la bomba de agua está sobredimensionada para instalacionesnormales.

En el caso de que el trazado de tubería de agua sea excesivamente largo, ycon demasiados codos, bifurcaciones, etc., que son elementos que originanuna pérdida de carga considerable, no tendremos más remedio que asegu-rarnos y realizar el cálculo de la bomba que explicaremos a continuación.

Una bomba queda definida por su caudal de agua en metro cúbicos/hora,y por su altura manométrica en metros de columna de agua.

Supongamos una instalación con tres fan-coils y una enfriadora de agua,representada en la figura de la página siguiente. Los pasos a seguir paracalcular el caudal de la bomba y su altura manométrica son los siguientes:

1.º Cálculo del caudal por fan-coil:

Suponiendo que los tres fan-coils sean iguales y de una potenciafrigorífica de 2.550 frig/h calculada por el procedimiento del apar-tado anterior, vemos en el manual técnico de que modelo se tratay tomamos el valor del caudal nominal para este modelo. Supon-gamos que es de 0,5 m3/h

2.º Potencia frigorífica de la enfriadora:

Como se trata de tres fan-coils, todos ellos de la misma potencia:

Potencia frigorífica de la enfriadora:

Pe = 2.550 x 3 = 7.650 frig/h x coef. simultaneidad

Supongamos que el coeficiente de simultaneidad es uno: Pe =7.650 frig/h.

Con esta potencia escogemos el modelo de enfriadora.

3.º Pérdida de carga en la enfriadora:

Para ello necesitamos saber el caudal de agua de la instalación, quecomo se trata de 3 fan-coils de 0,5 m3/h de caudal cada uno, el cau-dal total será: Qt = 3 x 0,5 = 1,5 m3/h.

Tomamos el manual técnico de la enfriadora, y veremos la pérdidade carga que se produce en su evaporador al circular este caudalde agua de 1,5 m3/h es de 2,1 m.c.a.

Nota: representaremos por m.c.a. los metros de columna de agua,y por mm.c.a. los milímetros de columna de agua.

4.º Pérdida de carga de los fan-coils:

Utilizaremos siempre el fan-coil que esté más alejado de la máqui-na enfriadora, y únicamente éste, ya que los fan-coils se colocanen paralelo, y el esfuerzo mayor de la bomba es el que realizarápara bombear agua al más lejano.

Vamos al gráfico de la página 127 y vemos que para un caudal deagua de 0,5 m3/h, la pérdida de carga en el fan-coil es de 0,55m.c.a.

5.º Longitud equivalente en los codos:

Las pérdidas de carga en los accesorios de las tuberías (codos,tes, válvulas, etc...) en lugar de expresarse en metros de columnade agua, se calcula por medio de tablas los metros de tubería deagua que tendrían la misma pérdida de carga que la creada por elaccesorio correspondiente, y por lo tanto, se expresan en metrosde longitud equivalente del tubo.

149

Cálculo de instalacionesCálculo de la bomba de agua 5

Capítulo

inspira confianza

Número total de codos a lo largo de la trayectoria de circulación deagua hasta el fan-coil más lejano: 4.

Diámetro exterior del codo: 33,7 mm.

150

Cálculo de instalacionesCálculo de la bomba de agua5

Ejemplo

Capítulo

inspira confianza

A continuación vamos a la tabla de la página siguiente, y para estediámetro del codo, tenemos que la pérdida de carga creada por elmismo, pero expresada en una longitud equivalente en metros detubería, es de 0,79 metros.

Como son un total de cuatro codos: pérdida de carga total en loscodos: 4 x 0,79 = 3,16 m.

6.º Longitud equivalente en las Tes:

Número de derivaciones, hasta el fan-coil más lejano: 2

Longitud equivalente obtenida en la tabla “pérdida de carga en co-dos y tes” 1,5 m.

Longitud equivalente total: 2 x 1,5 = 3m.

7.º Longitud equivalente de las válvulas de cierre:

Número de válvulas hasta el fan-coil más lejano: 1

Longitud equivalente, según la tabla de “Pérdida de carga de vál-vulas” es de 8,7 m.

8.º Pérdida de carga en cada tramo de la tubería:

Los tres tramos en que dividimos la tubería, son:

1: 8 + 8 = 16 m.

2: 4 + 4 = 8 m.

3: 4 + 4 = 8 m.

151


Curva de pérdida de carga-caudal de agua de un fan-coil

17,2 12 0,42 0,82

21,3 16 0,48 0,91

26,2 22 0,61 1,20

33,7 28 0,79 1,50

42,4 35 1,00 2,10

48,3 42 1,20 2,40

60,3 54 1,50 3,00

73 66 1,80 3,60

88,9 80 2,30 4,60

PÉRDIDA DE CARGA EN “CODOS” Y “TES»

Tubería Tubería Codos Derivacionesde acero de cobre(diámetro (diámetro exterior exterior

pulgadas) milímetros)

Capítulo

inspira confianza

Las longitudes totales de estos tramos, añadiendo las equivalentesde los codos, tés, y válvulas, son:

1: 16 + 3,16 = 19,16 m.

2: 8 m.

3: 8 + 3 + 8,7 = 19,7 m.

Como cada tramo tiene un caudal de agua diferente, debemos cal-cular la pérdida de carga en cada tramo por separado:

Tramo 1: Para un caudal de 1,5 m3/h, la pérdida de carga obteni-da en la curva es de 30 mm.c.a. por cada metro de tubería, comola longitud total en el primer tramo es de 19,16 m, la pérdida de car-ga será: 19,16 x 30 /1.000 = 0,58 m.c.a. (dividimos por mil parapasar de milímetros de columna de agua a metros).

Tramo 2: Para un caudal de 1 m3/h, la pérdida de carga obtenida enla curva es de 15 mm.c.a. como la longitud total de este tramo esde 8m, la pérdida de carga total, será: 8 x 15/1.000 = 0,12 m.c.a.

Tramo 3: Para un caudal de 0,5 m3/h, me salgo de la curva por laparte inferior, luego me quedo también con 15 mm.c.a, la pérdidade carga total será: 19,7x 15/1.000 = 0,29 m.c.a.

9.º Pérdida de carga total en la tubería:

Sumando las pérdidas de carga en los tres tramos:

Pérdida de carga total: 0,58 + 0,12 + 0,29 = 0,99 m.c.a.

10.º Pérdida de carga en la instalación:

Pci = (Pc enfriadora + Pc fan-coil + Pc tubería) x 1,2 = 1,2 x (2,1 +0,55 + 0,99) = 4,37 m.c.a.

Hemos multiplicado por 1,2 en parte debido a que los valores dela pérdida de carga se refieren a una temperatura de 80 ºC, y porotra parte como coeficiente de seguridad.

11.º Pérdida de carga máxima disponible por la bomba:

Para un caudal total de 1,5 m3/h que tiene que mover la bomba, ve-mos en la figura siguiente cual es la pérdida de carga que soportala bomba:

P = 6,8 m.c.a. con la velocidad máxima, que es mayor que el va-lor obtenido de 4,37 de pérdida de carga total de la instalación.

Podemos ver en dicho gráfico como con la velocidad media, el va-lor de la pérdida de carga nos saldría 4,6, por lo que se podría fun-cionar con esta velocidad.

152

Cálculo de instalacionesCálculo de la bomba de agua5

17,2 12 5,1 1,8

21,3 16 5,4 2,1

26,2 22 6,6 2,7

33,7 28 8,7 3,6

42,4 35 11,4 4,6

48,3 42 12,6 5,4

60,3 54 16,5 7,3

73 66 20,7 8,7

88,9 80 25,2 10,7

PÉRDIDA DE CARGA VÁLVULAS

Tubería Tubería de acero de cobre(diámetro (diámetro Válvulas Válvulasexterior) exterior) de cierre de tres vías

Capítulo



Curva de pérdida de carga-caudal de una bomba de impulsión de agua

Capítulo

inspira confianza

El cálculo sería similar en ambos casos. Podemos utilizar una fórmula muysencilla para este cálculo:

V = (P / 40 x N) ± 10%

Siendo:

V = volumen del depósito.

P = potencia frigorífica en frig/h.

N = Número de grados de parcialización del compresor.

El valor de “N” es 1 para las enfriadoras que tengan un compresor, y 2 paralas que tengan dos compresores.

154

Cálculo de instalacionesCálculo de los depósitos de inercia y acumulador5

Capítulo


Cálculo de instalacionesCálculo del vaso de expansión 5Describiremos los pasos necesarios para calcular el volumen del vaso deexpansión:

1.º Cálculo del volumen de agua de la instalación:

Podemos suponer que el volumen de agua contenida en el eva-porador es de 0,5 litros para las enfriadoras hasta 25.000 frig/h, ya partir de esta potencia, de 1 litro.

El volumen de agua contenida en la batería de cada fan-coil la ob-tenemos en la tabla del manual técnico de los fan-coils.

Únicamente nos quedaría por calcular el volumen de agua en la tu-bería, que se obtendría por la fórmula:

V t = 3,14 x D2 x L /4.000 siendo:

L = longitud de la tubería en metros.

D = diámetro interior de la tubería en milímetros.

Aplicaríamos esta fórmula para cada diámetro de tubo.

Sumamos todos los resultados obtenidos y obtenemos el volumentotal de agua en la instalación.

2.º Cálculo del coeficiente K:

Debemos conocer la diferencia de alturas entre el punto más altoy el más bajo de la instalación, y con esta altura, calculamos el co-eficiente K:

5 m 0,625

10 m 0,5

15 m 0,375

20 m 0,25

Altura K

3.º Cálculo del volumen del vaso:

Finalmente aplicamos la siguiente fórmula:

V = 0,0004 Vins/K para equipos “sólo frío”.

V = 0,0079 Vins/K para equipos con bomba de calor.

Donde Vins es el volumen de agua de la instalación calculado an-teriormente.

Capítulo

inspira confianza

Lo mismo ocurre con la potencia frigorífica de la máquina, ya que la potenciateórica la debemos multiplicar por 0,97.

El caudal teórico de la bomba, lo tendríamos que multiplicar por 1,04.

156

Cálculo de instalacionesCálculo del porcentaje de agua glicolada5

En el caso de que la enfriadora de agua se coloque en el exterior de un lo-cal al aire libre, debemos prever la formación de hielo en el evaporador yen el interior de la tubería del circuito de agua, en el caso de que la tem-peratura en el exterior alcance valores menores a 0 ºC.

Para ello debemos tener en cuenta la temperatura mínima posible a lo lar-go del año y recurrir a la tabla de la página siguiente.

Supongamos una ciudad como Burgos, en donde podemos prever que latemperatura mínima puede ser de unos -10 ºC.

De la curva de la página siguiente, sacamos que la cantidad de agua gli-colada a introducir en la instalación para que no se congele el agua, seríadel 21% en peso.

Asimismo, observamos como, tanto el rendimiento de la enfriadora comola pérdida de carga y el caudal de la bomba cambian al introducir esteagua glicolada, por variar la densidad de la mezcla, viscosidad y conduc-tividad térmica.

De esta curva obtendremos unos coeficientes, que servirán para calcularlos valores definitivos.

Para este valor de -10 ºC, el factor de corrección de la pérdida de cargasería de 1,13, por lo que al valor obtenido en el cálculo de la pérdida de car-ga de la bomba, lo tenemos que multiplicar por 1,13.

Tabla de valores de corrección con agua glicolada

Capítulo

inspira confianza

Introducción....................................................................... 158

Conceptos generales........................................................ 163Caudal ............................................................................ 163Velocidad........................................................................ 163Presión ........................................................................... 163Pérdida de carga por rozamiento .................................... 166Diagrama, caudal / pérdida de carga .............................. 167Pérdidas de carga locales............................................... 169

Cálculo de conductos ....................................................... 186Método simplificado de pérdida de carga unitaria constante ....................................................................... 186Método general de pérdida de carga unitaria constante.. 190Método de reducción de velocidad................................. 197

Anexo A .............................................................................. 198Decálogo de conductos.................................................. 198

Anexo B .............................................................................. 199Teorema de Bernoulli ...................................................... 199

Anexo C .............................................................................. 201Difusión .......................................................................... 201

Instalaciones con conductosInstalaciones con conductos

6

Capítulo

inspira confianza

Las instalaciones de conductos son el escalón siguiente, en cuanto a ca-lidad, con respecto a las instalaciones típicas de split mural. Se utilizan paraclimatizar espacios con varios puntos de difusión de aire, bien sea por con-tar con varios locales o por el mayor tamaño de los mismos. Es la instala-ción clásica cuando se quiere climatizar una vivienda, una oficina, un localcomercial, etc.

Estéticamente tiene la ventaja de ser una instalación oculta y de no utilizarespacio en planta. La máquina se dimensiona con potencia menor que lasuma de varias máquinas pequeñas, debido a la acumulación de redondeosal alza a los que obliga la selección de unidades interiores.

Por contra acarrea una pequeña reforma, pues la instalación de conduc-tos y rejillas suele necesitar ayudas de albañilería y pintura. Es por ello queen las promociones de vivienda nueva suele ser común la preinstalación deconductos y rejillas, para una posterior instalación, ya muy sencilla, de lasmáquinas. En algunos locales comerciales incluso se deja vista la instala-ción de conductos.

Las instalaciones de pequeña potencia (hasta 15 kW) suelen hacerse conmáquinas denominadas split de baja silueta. El término de baja silueta hacereferencia a la altura de la unidad interior que ha de ser pequeña para po-derla situar en el falso techo, sin bajar mucho este último.

Para potencias mayores, o en los casos en que no se puede colocar launidad motocondensadora en el exterior, se instalan los equipos denomi-nados autónomos. La unidad motocondensadora, cuando está colocadaen el interior, requiere conductos para evacuar el aire de condensación, enciclo de frío, al exterior. Por ello requiere la instalación de dos rejillas en lafachada, una para la toma de aire y otra para la evacuación del aire de con-densación. En caso de ciclo de bomba de calor el aire que se evacua esel de evaporación, puesto que el de condensación (caliente) se utiliza parala calefacción del local.

Estas máquinas están preparadas para su ubicación en el exterior, por loque en ocasiones y para las potencias grandes (en las que no hay mode-los de baja silueta) se realiza la instalación ubicando las unidades moto-condensadoras en el exterior.

158

Instalaciones con conductosIntroducción6

Split de conductos de baja silueta

Autónomo de conductos. Unidad motocondensadora en el interior

Capítulo

inspira confianza

Los equipos autónomos existen en versiones compacta o partida, y pue-den ser horizontales (desde 7 hasta 35 kW aprox.) o verticales (desde 40hasta 80 aprox.). Dichos equipos se reflejan en la siguiente figura:

159

Instalaciones con conductosIntroducción 6

Versión compacta

Versión partida

Versión compacta

Versión partida

Capítulo

inspira confianza

La instalación es muy sencilla, sobre todo si se cuenta con experiencia enel montaje de unidades de tipo split, dado que la interconexión entre la uni-dad exterior e interior se realiza de la misma manera:

– Se realiza la instalación de tubería con cobre frigorífico. Si se efectú-an soldaduras han de ser de tipo fuerte (500 ºC).

– Las uniones a las unidades exterior e interior se realizan medianteabocardados o soldaduras, dependiendo de los modelos y sobreto-do de la gama de potencia, pues los autónomos de más de 15 kWno suelen llevar válvulas.

– La conexión a la red eléctrica suele hacerse a la unidad exterior. Desdela exterior se lleva una manguera eléctrica hasta la interior para llevartensión y efectuar la maniobra. El mando se conecta a la unidad interior.

– Se efectúa el vacío de la instalación y se llena con el gas frigorífico re-cogido en la unidad exterior. La unidad interior viene precargada conNitrógeno, para evitar la entrada de humedad al circuito. En el casode autónomos, como ya se ha dicho, no llevan válvulas y las unida-des vienen precargadas con Nitrógeno que se descarga a través delas tomas de presión, se quitan los tapones y a continuación se suel-dan las tuberías. A través de las tomas de presión se realiza el vacíoy se carga el gas frigorífico.

– La unidad interior debe llevar desagüe de condensados con sifón: siel equipo es bomba de calor ha de instalarse desagüe también en launidad exterior.

Todo ello es el proceso de instalación estándar en cualquier máquina deltipo split mural. La única diferencia es que la unidad interior va a ir oculta,por lo que es muy importante prever un registro para el correcto manteni-miento de la misma. Téngase en cuenta, que aparte de posibles averías,hay que extraer el filtro para poderlo limpiar con la frecuencia adecuada.

La unidad interior suele ir en posición horizontal en el falso techo o en po-sición vertical en un armario. Suele ubicarse en el distribuidor o en un baño,en el primer caso; y en el hall o distribuidor, en el segundo.

Es importante tener en cuenta si la unidad exterior va a ir situada por en-cima o por debajo de la interior.

Si está por debajo, o al mismo nivel, se recomienda la instalación de unaválvula antirretorno en la tubería de aspiración, o bien un sifón inverso a la

160


Esquema de conexión entre máquinas

A: Conexiones frigoríficas.B: Condensados.C1: Alimentación eléctrica.C2: Interconexionado eléctrico entre la unidad interior y exterior.D: Conexiones con el mando.E: Conexiones con accesorios calefacción eléctrica.

Capítulo

inspira confianza

salida de la unidad interior para evitar que el líquido que se deposite durantelas paradas en el fondo de la batería pueda llegar al compresor cuandoarranque.

Cuando la unidad exterior se sitúa por encima de la interior, se dificulta elregreso del aceite al compresor, por ello para distancias mayores de ma-yores de 7 metros se recomienda la instalación en la tubería de aspiración

de sifones cada 3 metros, o de máquinas dotadas de separador de acei-te de alta eficacia.

En distancias por encima de los 12 metros se recomienda separador de acei-te, que al no llevar sifones facilitará la instalación, alargará la vida útil del com-presor y proporcionará mayor rendimiento, por no tener las pérdidas decarga y de rendimiento de los sifones.

161

Instalaciones con conductosIntroducción 6

Posibilidades de instalación de la unidad interior

Capítulo



Unidad interior sobre unidad exterior

Unidad exterior sobre unidad interior

VE: Ventilador exterior.VI: Ventilador interior.CP: Compresor.UE: Unidad Exterior.UI: Unidad Interior.BE: Batería Exterior.BI: Batería Interior.FD: Filtro Deshidratador.

C1: Capilar.RL: Vávula Cierre Líquido.RG: Válvula Cierre Gas.LL: Línea Líquido.LG: Línea Gas.� Sentido Circulación

Refrigerante.➩ Sentido Circulación Aceite

Capítulo

inspira confianza

Caudal

Volumen de aire que circula por el conducto en la unidad de tiempo. Se mideen m3/h o en l/s.

(1 m3/h = 0,277 l/s y 1 l/s = 3,6 m3/h)

Velocidad

Espacio recorrido en la unidad de tiempo. Se mide en m/s.

Conocidos el caudal que circula por un conducto y la sección del mismo,la velocidad media del aire que circula por su interior es:

Qv = ——————

3.600 · SSiendo:

Q = Caudal en m3/h.

S = Sección interior del conducto en m2.

V = Velocidad media del aire en m/s.

La velocidad así calculada es la velocidad media, pues en realidad el per-fil de velocidades en el conducto, en una sección suficientemente alejadadel ventilador y de perturbaciones, es como el de la figura:

Presión

Indica la energía total que tiene un fluido que circula por el interior de un con-ducto. El teorema que explica el comportamiento de cualquier fluido por el in-terior de un conducto es el conocido teorema de Bernoulli, que básicamen-te expresa que la energía total de un fluido se conserva a lo largo del mismo.

En anexos se trata más profundamente este teorema.

En conductos de aire se consideran dos tipos de presión: estática y diná-mica.

La estática mide la fuerza por unidad de superficie que el fluido ejerce so-bre las paredes del conducto. Para medirla se efectúa una abertura en lasparedes del conducto y en ella se coloca un tubo en u, con agua en su in-terior.

Si no se sobrepresiona el conducto en ambos lados del tubo habrá la mis-ma presión, que será la atmosférica, por lo que el nivel de agua será iguala ambos lados.

Si se pone en marcha el ventilador en el tubo existirá una presión que serámayor que la atmosférica, por lo que el agua tenderá a salir hacia el exte-

163

Instalaciones con conductosConceptos generales 6

Perfil de velocidades

Capítulo

inspira confianza

rior. La diferencia de nivel mide la presión estática en milímetros de colum-na de agua (mm.c.a.).

La presión dinámica se ejerce por la velocidad del aire en el interior delconducto. Si se introduce un tubo en el interior del conducto, la presión queindica es la total, suma de la estática y de la dinámica.

Para determinar exclusivamente la presión dinámica basta colocar dos tu-bos, midiendo en uno la presión estática y en el otro la total. La dinámicaserá el resultado de restar a la total la estática.

164

Instalaciones con conductosConceptos generales6

Capítulo

inspira confianza

Otra forma más directa de determinar la presión dinámica es colocar un solotubo, que tiene doble entrada al conducto. Como por un extremo actúa lapresión total y por el otro sólo la estática, la diferencia de presiones es ladinámica que se manifiesta en la diferencia de altura de la columna deagua.

La fórmula que da la presión dinámica en función de la velocidad es:

v2

Pd = ——16

Siendo:

Pd = Presión dinámica en mm.c.a.

v = Velocidad del aire en m/s

La presión dinámica puede transformarse en estática y viceversa.

Si se tapa el extremo de un conducto por el que circula aire, la velocidady por lo tanto la presión dinámica será nula puesto que no habrá circula-ción de aire, pero sin embargo la presión estática habrá aumentado. Lapresión dinámica se ha transformado en estática.

Por el contrario, si en un conducto se disminuye la sección de paso, la ve-locidad y la presión dinámica aumentan a costa de la presión estática, quese ha transformado en dinámica. Este efecto es el conocido como Ventu-ri, que tanta aplicación tiene en multitud de dispositivos: La velocidad delfluido genera una depresión y una aspiración de otro fluido.

Cuando aumenta la sección, disminuye la velocidad por lo que parte de lapresión dinámica se transforma en estática.

No obstante en las instalaciones de conductos de baja presión, la presióndinámica suele ser mucho más pequeña que la estática.

Para poner de manifiesto los conceptos aplicados, a continuación se re-presenta el comportamiento de las presiones con una contracción bruscay una expansión suave en la aspiración del ventilador y una contracciónsuave seguida de una expansión brusca en la impulsión.

165


Capítulo

inspira confianza

Pérdida de carga por rozamiento

Como ya se ha dicho, el teorema de Bernoulli afirma que la energía dentrode un conducto se mantiene constante. En condiciones reales esto no esasí, puesto que el aire debe vencer la resistencia provocada por el rozamientocontra las paredes de los conductos, lo que origina una disminución en elvalor de la presión estática; es decir, se presenta lo que se denomina pér-dida de carga por rozamiento.

En la siguiente figura se representa este fenómeno. Puede observarse quela presión estática disminuye de 20 a 19 mm.c.a.; es decir, la pérdida decarga es de 1 mm.c.a. e indica la diferencia de presión estática entre dospuntos del conducto.

Si el ventilador está en aspiración, las presiones negativas o depresionescrecen en valor absoluto al acercarse al ventilador.

166


Capítulo

inspira confianza

La pérdida de carga unitaria es la que se produce por metro de conducto.Si en el ejemplo anterior, se produce una pérdida de carga de 1 mm.c.a.en 10 metros de conducto, la pérdida de carga unitaria será:

1mm.c.a. mm.c.a.∆Pu = ———— 0,1 ————

10 m m

Diagrama Caudal/Pérdida de carga

Son de especial importancia los diagramas que representan caudales ypérdidas de carga, para los diferentes diámetros de conducto y velocida-des.

Los fabricantes de materiales para conductos proporcionan dichos gráfi-cos. Es importante realizar los cálculos con el diagrama correspondiente almaterial con que se va a realizar el conducto: chapa, fibra de vidrio, etc.,puesto que presentan valores diferentes.

Puede utilizarse el mismo gráfico para conductos de chapa o de fibra devidrio revestida interiormente con aluminio. El rozamiento depende del tipode material y más concretamente de su rugosidad absoluta (ε).

A continuación se indica el gráfico para conductos de chapa.

167


Chapa galvanizada 0.09

Tubos flexibles 0.6 - 0.8

Material ε (mm)

Fibra de vidrio 0.9

Fibra con aluminio interior 0.08

Material ε (mm)

Diagrama para cálculos de conductos

Capítulo

inspira confianza

Aunque en los gráficos se tienen en cuenta cuatro valores:

– Caudal.

– Pérdidas de carga.

– Diámetros de conducto.

– Velocidad.

Utilizando solamente dos de ellos se determina de manera sencilla los otrosdos. Veamos todos los posibles casos a continuación, aunque en la prác-tica los casos que más se van a usar son los 2 y 3.

1. Conociendo el caudal y eldiámetro del conducto, de-terminar la velocidad y lapérdida de carga.

Sea un conducto circular dediámetro Ø 70 cm por el quecircula un caudal de 10.000m3/h. ¿Cuáles son la veloci-dad y la pérdida de carga?

Se entra en el gráfico por eleje vertical desde 10.000m3/h, trazando una línea ho-rizontal hacia la derecha has-ta cortar con la línea de diámetro Ø 70 cm. Se observa que la velo-cidad estará indicada por una línea entre los valores de 7 y 7,5 m/s.Tomamos como velocidad v = 7,2 m/s. Si desde el punto de cortede la línea de caudal 10.000 m3/h con la línea de diámetro Ø 70 cm,trazamos una vertical hacia abajo hasta cortar con el eje de Pérdi-da de Carga se ve que la pérdida de carga será 0,065 mm.c.a. pormetro de conducto.

2. Conociendo el caudal y lavelocidad determinar el diá-metro del conducto y la pér-dida de carga unitaria. Seaun conducto circular por elque circula un caudal de5.000 m3/h a una velocidadde 6 m/s. ¿Cuáles son el diá-metro y la pérdida de carga?

Entrando en el gráfico por eleje vertical desde 5.000m3/h, trazando una línea ho-rizontal hacia la derecha has-ta cortar con la línea de ve-locidad 6 m/s se ve que el diámetro estará comprendido entre losvalores de 50 y 55 cm, pero más cerca de este último, por lo quetomamos como diámetro Ø = 54 cm.

Al bajar hacia el eje de pérdida de carga unitaria resulta un valor de0,065 mm.c.a./m.

3. Conociendo el caudal y lapérdida de carga unitaria de-terminar el diámetro y la ve-locidad. Sea un conductocircular por el que circula uncaudal de 4.000 m3/h gene-rando una pérdida de cargaunitaria de 0,1 mm.c.a./m¿Cuáles son el diámetro y lavelocidad? Entrando en elgráfico por el eje verticaldesde 4.000 m3/h, trazamosuna línea horizontal hacia laderecha.

168


Capítulo

inspira confianza

Desde el eje de pérdida de carga unitaria se traza una vertical ha-cia arriba desde 0,1 mm.c.a/m. Cortará con la horizontal anterioren un punto que determina el diámetro Ø = 35,5 cm y la velocidadv = 5,5 m/s.

4. Conociendo el diámetro y lavelocidad determinar el cau-dal y la pérdida de carga uni-taria. Sea un conducto dediámetro Ø = 40 cm por elque circula aire con veloci-dad de v = 6 m/s.

Se elige la recta de Ø = 40cm y la de v = 6 m/s.

Trazando una horizontal ha-cia la izquierda se determinael caudal, que resulta ser de2.700 m3/h.

Trazando una vertical hacia abajo resulta una pérdida de carga uni-taria de 0,095mm.c.a./m.

5. Conociendo el diámetro y lapérdida de carga unitaria de-terminar el caudal y la velo-cidad. Sea un conducto cir-cular de Ø = 50 cm por elque circula un caudal de airegenerando una pérdida decarga unitaria de 0,07mm.c.a./m ¿Cuáles son elcaudal y la velocidad?

Se marca la línea de Ø = 50cm.

Desde el eje de pérdida de carga unitaria se traza una vertical ha-cia arriba desde 0,07 mmm.c.a./m. Cortará con la línea de Ø = 50cm en un punto que determina la velocidad entre 5,5 y 6 m/s, to-mamos el valor de 5,8 m/s, y trazamos un recta hacia la izquierda,determinando un caudal de 4.200 m3/h.

6. Conociendo la velocidad y lapérdida de carga unitaria de-terminar el caudal y el diáme-tro. Sea un conducto circularpor el que circula aire con unavelocidad de 10 m/s generan-do una pérdida de carga uni-taria de 0,1 mm.c.a./m ¿Cuá-les son el caudal y el diámetro?

Marcamos la vertical de 0,1mm.c.a./m y la recta de v =10 m/s.

Trazando una horizontal haciala izquierda se determina el caudal de 19.000 m3/h.

La línea de diámetro resulta ser la de Ø = 80 cm.

Pérdidas de carga locales

Además de las pérdidas de carga por rozamiento existen otro tipo de pér-didas de carga que son las locales, producidas por los cambios de seccióno de dirección.

Se calculan a partir del coeficiente C correspondiente a cada acoplamien-to o accidente, que se multiplica por la presión dinámica.

v2

∆Pu = C · Pd = C · ——16

169


Capítulo

inspira confianza

Cuando se producen cambios de dirección en el flujo de aire, se multipli-cará el coeficiente C por otro parámetro relacionado con el número de Rey-nolds:

ρ · Ø · vRe = ——————

µ

Siendo:

Re = Número de Reynolds (adimensional).

ρ = Densidad del aire (kg/m3).

Ø = Diámetro equivalente del conducto (m).

v = Velocidad del aire (m/s).

µ = Viscosidad del aire (m·Pa/s).

Para las condiciones de trabajo del aire en los conductos: Re = 6,63 · 104 · Ø· v

Y el coeficiente resultante será: C = Co · KRe

A continuación se indican los coeficientes obtenidos del manual “Funda-mentals” de ASHRAE.

Codo radio uniforme redondo

170


θθ 20 30 45 60 75 90

Co 0,08 0,16 0,34 0,55 0,81 1,2

Re · 104 1 2 3 4 6 8 10 14

KRe 1,4 1,26 1,19 1,14 1,09 1,06 1,04 1

Codo biselado redondo

R / D 0.5 0.75 1 1.5 2 2.5

Co 0.71 0.33 0.22 0.15 0.13 0.12

θθ 20 30 45 60 75 90 110 130 150 180

Kθθ 0.31 0.45 0.6 0.78 0.9 1 1.13 1.2 1.28 1.4

Codo radio uniforme redondo

Nº piezas R / D

0,5 0,75 1 1,5 2

5 0,8 0,46 0,33 0,24 0,19

4 0,9 0,5 0,37 0,27 0,24

3 0,98 0,54 0,42 0,34 0,33

θθ 20 30 45 60 75 90 110 130 150 180

Kθθ 0,31 0,45 0,6 0,78 0,9 1 1,13 1,2 1,28 1,4

Codo redondo de 3 y 5 piezas

Codo redondo de varias piezas

Valor de C0

Conductos redondos

Codo biselado redondo

Capítulo

inspira confianza

Derivación divergente con AC=AP

Para la parte derivada: Valores de CD

θθ == 30 ºC

θθ == 60 ºC

171


Derivación divergente

QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,75 0,55 0,40 0,28 0,21 0,16 0,15 0,16 0,19

0,7 0,72 0,51 0,36 0,25 0,18 0,15 0,16 0,20 0,26

0,6 0,69 0,46 0,31 0,21 0,17 0,16 0,20 0,28 0,39

0,5 0,65 0,41 0,26 0,19 0,18 0,22 0,32 0,47 0,67

0,4 0,59 0,33 0,21 0,20 0,27 0,40 0,62 0,92 1,3

0,3 0,55 0,28 0,24 0,38 0,76 1,30 2,00 - -

0,2 0,40 0,26 0,58 1,30 2,50 - - - -

0,1 0,28 1,50 - - - - - - -

θθ == 45 ºC

QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,78 0,62 0,49 0,40 0,34 0,31 0,32 0,35 0,40

0,7 0,77 0,59 0,47 0,38 0,34 0,32 0,35 0,41 0,50

0,6 0,74 0,56 0,44 0,37 0,35 0,36 0,43 0,54 0,68

0,5 0,71 0,52 0,41 0,38 0,40 0,45 0,59 0,78 1,00

0,4 0,66 0,47 0,40 0,43 0,54 0,69 0,95 1,30 1,70

0,3 0,66 0,48 0,52 0,73 1,20 1,80 2,70 - -

0,2 0,56 0,56 1,00 1,80 - - - - -

0,1 0,60 2,10 - - - - - - -

QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,83 0,71 0,62 0,56 0,52 0,50 0,53 0,60 0,68

0,7 0,82 0,69 0,61 0,56 0,54 0,54 0,60 0,70 0,82

0,6 0,81 0,68 0,60 0,58 0,58 0,61 0,72 0,87 1,10

0,5 0,79 0,66 0,61 0,62 0,68 0,76 0,94 1,20 1,50

0,4 0,76 0,65 0,65 0,74 0,89 1,10 1,40 1,80 2,30

0,3 0,80 0,75 0,89 1,20 1,80 2,60 3,50 - -

0,2 0,77 0,96 1,60 2,50 - - - - -

0,1 1,00 2,90 - - - - - - -

Capítulo

inspira confianza

θθ == 60 ºC

θθ == 90 ºC

Para la parte no desviada: Cp

Derivación convergente con AC=AP

Valores de CD

θθ == 30 ºC

172


QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,95 0,92 0,92 0,93 0,94 0,95 1,10 1,20 1,40

0,7 0,95 0,94 0,95 0,98 1,00 1,10 1,20 1,40 1,60

0,6 0,96 0,97 1,00 1,10 1,10 1,20 1,40 1,70 2,00

0,5 0,97 1,00 1,10 1,20 1,40 1,50 1,80 2,10 2,50

0,4 0,99 1,10 1,30 1,50 1,70 2,00 2,40 - -

0,3 1,10 1,40 1,80 2,30 - - - - -

0,2 1,30 1,90 2,90 - - - - - -

0,1 2,10 - - - - - - - -

Vp / Vc 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1

Cp 0,35 0,28 0,22 0,17 0,13 0,09 0,06 0,02 0

Derivación convergente

QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 -0,63 -0,35 -0,10 0,16 0,27 0,31 0,40 0,45 0,40

0,8 -0,63 -0,30 -0,08 0,18 0,35 0,46 0,50 0,53 0,52

0,6 -0,62 -0,28 -0,05 0,26 0,44 0,64 0,76 0,85 0,89

0,4 -0,60 -0,20 0,20 0,59 0,97 1,40 1,80 2,10 2,60

0,3 -0,57 0,06 0,50 1,20 1,80 2,60 3,40 4,20 5,30

0,2 -0,46 0,37 1,50 3,00 4,60 6,40 8,50 12,00 14,00

0,1 0,21 3,10 7,60 14,0 21,00 30,00 41,00 54,00 58,00

QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 0,17 0,29 0,35 0,36 0,32 0,25 0,10 -0,15 -0,45

0,8 0,17 0,27 0,30 0,26 0,21 0,06 -0,15 -0,43 -0,80

0,6 0,16 0,24 0,22 0,17 0,00 -0,20 -0,50 -0,90 -1,40

0,4 0,15 0,19 0,10 -0,05 -0,35 -0,70 -1,20 -1,80 -2,60

0,3 0,13 0,13 -0,01 -0,30 -0,70 -1,30 -2,00 -2,70 -3,70

0,2 0,11 0,01 -0,25 -0,75 -1,40 -2,40 -3,40 -4,60 -6,20

0,1 0,02 -0,33 -1,10 -2,20 -3,60 -5,40 -7,60 -10,0 -13,0

Capítulo

inspira confianza

Para la derivación: valor de CD

173


Codo con derivación divergentecon reducción de sección

Codo con derivación convergentecon reducción de sección

QD / QC

AD / AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 -0,52 -0,24 -0,08 0,32 0,42 0,57 0,72 0,86 0,99

0,8 -0,51 -0,18 0,11 0,40 0,49 0,69 0,88 1,10 1,20

0,6 -0,50 -0,14 0,21 0,54 0,66 0,92 1,20 1,50 1,80

0,4 -0,46 -0,02 0,44 0,94 1,10 1,60 2,10 2,70 3,40

0,3 -0,51 0,17 1,00 2,10 3,20 4,70 6,30 7,90 9,70

0,2 -0,37 0,72 2,30 4,30 6,80 9,70 13,00 17,00 21,00

0,1 0,40 3,80 9,20 16,00 26,00 37,00 43,00 65,00 82,00

θθ == 90 ºC

Para la parte recta

Y Divergente a 45º con reducción de sección

Qp / Qc

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,16 0,27 0,38 0,46 0,53 0,57 0,59 0,60 0,59

Vp / Vc 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,4 1,6 1,8

CD 0,76 0,00 0,52 0,51 0,52 0,56 0,61 0,68 0,86 1,10 1,40

Vp / Vc 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

CD 1,80 2,20 2,60 3,10 3,70 4,20

Vp / Vc 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

CP 0,14 0,06 0,05 0,09 0,18 0,30 0,46 0,64 0,84 1,00

Para la parte principal: valor de CP

Y Convergente a 45º con reducción de sección

Capítulo

inspira confianza

Para la derivación: valor de CD Para la parte principal: valor de CP

174


QD / QP

Ap/AC AD/ AC 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

0,3 0,2 -2,34 -0,01 2,00 3,80 5,30 6,60 7,80 8,90 9,80 11,00

0,3 2,80 -1,20 0,12 1,10 1,90 2,60 3,20 3,70 4,20 4,60

0,4 0,2 -12 0,93 2,80 4,50 5,90 7,20 8,40 9,50 10,00 11,00

0,3 -1,6 -0,27 0,81 1,70 2,40 3,00 3,60 4,10 4,50 4,90

0,4 -1,80 -0,72 0,07 0,66 1,10 1,50 1,80 2,10 2,30 2,50

0,5 0,2 -0,46 1,50 3,30 4,90 6,40 7,70 8,80 9,90 11,00 12,00

0,3 -0,94 0,25 1,20 2,00 2,70 3,30 3,80 4,20 4,70 5,00

0,4 -1,10 -0,24 1,42 0,92 1,30 1,60 1,90 2,10 2,30 2,50

0,5 -1,20 -0,38 0,18 0,58 0,88 1,10 1,30 1,50 1,60 1,70

0,6 0,2 -0,55 1,30 3,10 4,70 6,10 7,40 8,60 9,60 11,00 12,00

0,3 -1,10 0,00 0,88 1,60 2,30 2,80 3,30 3,70 4,10 4,50

0,4 -1,20 -0,48 0,10 0,54 0,80 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00

0,5 -1,30 -0,62 -0,14 0,21 0,47 0,68 0,85 0,99 1,10 1,20

0,6 -1,30 -0,69 -0,26 0,04 0,26 0,42 0,57 0,66 0,75 0,82

0,8 0,2 0,06 1,80 3,50 5,10 6,50 7,80 8,90 10,00 11,0 1,70

0,3 -0,52 0,35 1,10 1,70 2,30 2,80 3,20 3,60 3,90 4,20

0,4 -0,67 -0,05 0,43 0,80 1,10 1,40 1,60 1,80 1,90 2,10

0,6 -0,75 -0,27 0,05 0,28 0,45 0,58 0,68 0,76 0,83 0,88

0,7 -0,77 -0,31 -0,02 0,18 0,32 0,43 0,50 0,56 0,61 0,65

0,8 -0,78 -0,34 -0,07 0,12 0,24 0,33 0,30 0,44 0,47 0,50

1 0,2 0,40 2,10 3,70 5,20 6,60 7,80 9,00 11,00 11,00 12,00

0,3 -0,21 0,54 1,20 1,80 2,30 2,70 3,10 3,70 3,70 4,00

0,4 -0,33 0,21 0,62 0,96 1,20 1,50 1,70 2,00 2,00 2,10

0,5 -0,38 0,05 0,37 0,60 0,79 0,93 1,10 1,20 1,20 1,30

0,6 -0,41 -0,02 0,23 0,42 0,55 0,66 0,73 0,80 0,85 0,89

0,8 -0,44 -0,10 0,11 0,24 0,33 0,39 0,43 0,46 0,47 0,48

1 -0,46 -0,14 0,05 0,16 0,23 0,27 0,29 0,30 0,30 0,29

QD / QP

Ap/AC AD/ AC 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

0,3 0,2 5,30 -0,01 2,00 1,10 0,34 -0,20 -0,61 -0,93 -1,20 -1,40

0,3 5,40 3,70 2,50 1,60 1,00 0,53 0,16 -0,14 -0,38 -0,58

0,4 0,2 1,90 1,10 0,46 -0,07 -049 -0,83 -1,10 -1,30 -1,50 -1,70

0,3 2,00 1,40 0,81 0,42 0,08 -0,20 -0,43 -0,62 -0,78 -0,92

0,4 2,00 1,50 1,00 0,68 0,39 0,16 -0,04 -0,21 -0,35 -0,47

0,5 0,2 0,77 0,34 -0,09 -0,48 -0,81 -1,10 1,30 -1,50 -1,70 -1,80

0,3 0,85 0,56 0,25 -0,03 -0,27 -0,48 -0,67 -0,82 -0,96 -1,10

0,4 0,88 0,66 0,43 0,21 0,02 -0,15 -0,30 -0,42 -0,54 -0,64

0,5 0,95 0,73 0,54 0,36 0,21 0,06 -0,06 -0,17 -0,26 -0,35

0,6 0,2 0,30 0,00 -0,34 -0,67 -0,96 -1,20 -1,40 -1,60 -1,80 -1,90

0,3 0,37 0,21 -0,02 -0,24 -0,44 -0,63 -0,79 -0,93 -1,10 -1,20

0,4 0,40 0,31 0,16 -0,10 -0,16 -0,30 -0,43 -0,54 -0,64 -0,73

0,5 0,43 0,37 0,26 0,14 0,02 -0,09 -0,20 -0,29 -0,37 -0,45

0,6 0,44 0,41 0,33 0,24 0,14 0,05 -0,03 -0,11 -0,18 -0,25

0,8 0,2 -0,60 -0,27 -0,57 -0,86 -1,10 -1,40 -1,60 -1,70 -1,90 -2,00

0,3 0,00 -0,08 -0,25 -0,43 -0,62 -0,78 -0,93 -1,10 -1,20 -1,30

0,4 0,04 0,02 -0,08 -0,21 -0,34 -0,46 -0,57 -0,67 -0,77 -0,85

0,6 0,07 0,12 0,09 0,03 -0,04 -0,11 -0,18 -0,25 -0,31 -0,37

0,7 0,08 0,15 0,14 0,10 0,05 -0,01 -0,07 -0,12 -0,17 -0,22

0,8 0,09 0,17 0,18 0,16 0,11 0,07 0,02 -0,02 -0,07 -0,11

1 0,2 -0,19 -0,39 -0,67 -0,96 -1,20 -1,50 -1,60 -1,80 -2,00 -2,10

0,3 -0,12 -0,19 -0,35 -0,54 -0,71 -0,87 -1,00 -1,20 -1,30 -1,40

0,4 -0,09 -0,10 -0,19 -0,31 -0,43 -0,55 -0,66 -0,77 -0,86 -0,94

0,5 -0,07 -0,04 -0,09 -0,17 -0,26 -0,35 -0,44 -0,52 -0,59 -0,66

0,6 -0,06 0,00 -0,02 -0,07 -0,14 -0,21 -0,28 -0,34 -0,40 -0,46

0,8 -0,04 0,06 0,07 0,05 0,02 -0,03 -0,07 -0,12 -0,16 -0,20

1 -0,03 0,09 0,13 0,13 0,11 0,08 0,06 0,03 -0,01 -0,03

Capítulo

inspira confianza

Pantalón Flujo Divergente

Caso en que AD1 = AD2 y AC = AD1 + AD2

Pantalón Flujo Convergente

Caso en que AD1 = AD2 y AC = AD1 + AD2

Compuerta de mariposa.

Compuerta de tajadura

Ensanchamiento y estrechamiento.

175


vD1 / vc o vD2 /vc

θθ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

15 0,81 0,65 0,51 0,38 0,28 0,20 0,11 0,06 0,14 0,30 0,51 0,76 1,00

30 0,84 0,69 0,56 0,44 0,34 0,26 0,19 0,15 0,15 0,30 0,51 0,76 1,00

45 0,87 0,74 0,63 0,54 0,45 0,38 0,29 0,24 0,23 0,30 0,51 0,76 1,00

60 0,90 0,82 0,79 0,66 0,59 0,53 0,43 0,36 0,33 0,39 0,51 0,76 1,00

QD1 / QC o QD2 / QC

θθ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

15 -1,90 -1,30 -0,77 -0,30 0,10 0,41 0,67 0,85 0,97

30 -1,50 -1,00 -0,53 -0,10 0,28 0,69 0,91 1,10 1,40

45 -0,93 -0,55 -0,16 0,20 0,56 0,92 1,30 1,60 2,00

Pantalones

θθ 0 10 20 30 40 50 60

c 0,2 0,52 1,5 4,5 11 29 108

Compuerta mariposa

Compuerta tajadura

h/D 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

ALIBRE / AT 0,25 0,38 0,5 0,61 0,71 0,81 0,9 0,96

C 35 10 4,6 2,1 0,98 0,44 0,17 0,06

θθ

Ai / AØ 10 15 20 30 45 60 90 120 150 180

0,06 0,19 0,29 0,38 0,6 0,84 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88

0,1 0,19 0,28 0,38 0,59 0,76 0,83 0,83 0,84 0,84 0,83

0,25 0,15 0,22 0,3 0,46 0,61 0,68 0,64 0,63 0,62 0,62

0,5 0,11 0,14 0,19 0,32 0,33 0,33 0,32 0,31 0,3 0,3

2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,22 0,24 0,48 0,72 0,96 1

44 0,8 0,64 0,64 0,64 0,96 1,12 2,72 4,32 5,6 6,5

66 1,8 1,44 1,44 1,44 2,16 2,52 6,48 10,08 13 15,1

10 5 5 5 5 6,5 8 19 29 37 43

Capítulo

inspira confianza

Diafragmas

Rejillas

Conductos rectangulares

Codo biselado rectangular sin guías

Valor de C0

Valor de KRe

176


Ensanchamiento Estrechamiento

Diafragma Rejilla

Codo biseladocon guías

ALIBRE / AT 0,9 0,7 0,6 0,5

C 0,1 0,8 4 8

ALIBRE / AT

t / d 0,25 0,5 0,75 1 1,5 2 3 4 5 6 8

20 0,08 0,08 0,08 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05 0,05

30 0,18 0,17 0,17 0,16 0,15 0,15 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11

45 0,38 0,37 0,36 0,34 0,33 0,31 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24

60 0,6 0,59 0,57 0,55 0,52 0,49 0,46 0,43 0,41 0,39 0,38

75 0,89 0,87 0,84 0,81 0,77 0,73 0,67 0,63 0,61 0,58 0,57

90 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 0,98 0,92 0,89 0,85 0,83

H / W

θθ 0,25 0,5 0,75 1 1,5 2 3 4 5 6 8

20 0,08 0,08 0,08 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05 0,05

30 0,18 0,17 0,17 0,16 0,15 0,15 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11

45 0,38 0,37 0,36 0,34 0,33 0,31 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24

60 0,6 0,59 0,57 0,55 0,52 0,49 0,46 0,43 0,41 0,39 0,38

75 0,89 0,87 0,84 0,81 0,77 0,73 0,67 0,63 0,61 0,58 0,57

90 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 0,98 0,92 0,89 0,85 0,83

Re. 104 1 2 3 4 6 8 10 14

KRe 1,4 1,26 1,19 1,14 1,09 1,06 1,04 1

Capítulo

inspira confianza

Codo biselado rectangular con guías

Valor de Kθθ

Valor de KRe

C = Co · Kθ · KRe

Derivación Flujo Divergente

Para la parte derivada: caso en que AC = AD+AP

177


Codo biselado con guías

Codo radio uniforme

H / W

R / W 0,25 0,5 0,75 1 1,5 2 3 4 5 6 8

0,5 1,30 1,30 1,20 1,20 1,10 1,10 0,98 0,92 0,89 0,85 0,83

0,75 0,57 0,52 0,48 0,44 0,40 0,39 0,39 0,40 0,42 0,43 0,44

1 0,27 0,25 0,23 0,21 0,19 0,18 0,18 0,19 0,20 0,27 0,27

1,5 0,22 0,20 0,19 0,17 0,15 0,14 0,14 0,15 0,16 0,17 0,17

2 0,20 0,18 0,16 0,15 0,14 0,13 0,13 0,14 0,14 0,15 0,15

s(mm) 38 57 82

C 0,12 0,15 0,18

θθ 20 30 45 60 75 90 110 130 150 180

Kθθ 0,31 0,45 0,6 0,78 0,9 1 1,13 1,2 1,28 1,4

Codo radio uniforme

Valor de CO

Re · 104

R / H 1 2 3 4 6 8 10 14 >= 20

0,5 0,4 1,26 1,19 1,14 1,09 1,06 1,04 1 1

>= 0,75 2 1,77 1,64 1,56 1,46 1,38 1,3 1,15 1

vD / vc

θθ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

15 0,81 0,65 0,51 0,38 0,28 0,2 0,11 0,06 0,14 0,3 0,51 0,76 1

30 0,84 0,69 0,56 0,44 0,34 0,26 0,19 0,15 0,15 0,3 0,51 0,76 1

45 0,87 0,74 0,63 0,54 0,45 0,38 0,29 0,24 0,23 0,3 0,51 0,76 1

60 0,9 0,82 0,79 0,66 0,59 0,53 0,43 0,36 0,33 0,39 0,51 0,76 1

90 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Capítulo

inspira confianza

Para la parte principal

178


υυ=15º-60º θθ=90º

Ap / Ac

vD / vc 0-1,0 0-0,4 0,5 0,6 0,7 >0,8-

0,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

0,1 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81

0,2 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64

0,3 0,5 0,5 0,52 0,52 0,50 0,50

0,4 0,36 0,36 0,40 0,38 0,37 0,36

0,5 0,25 0,25 0,30 0,28 0,27 0,25

0,6 0,16 0,16 0,23 0,20 0,18 0,16

0,8 0,04 0,04 0,17 0,10 0,07 0,04

1,0 0,00 0,00 0,20 0,10 0,05 0,00

1,2 0,07 0,07 0,36 0,21 0,14 0,07

1,4 0,39 0,39 0,79 0,59 0,39 -

1,6 0,90 0,90 1,40 1,20 - -

1,8 1,80 1,80 2,40 - - -

2,0 3,20 3,20 4,00 - - -

Derivación no conducida

Derivación no conducida


Para la parte derivada: caso AC = AP

Valor de CD con un ángulo de θθ == 30º

QD / QC

AD /AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,75 0,55 0,4 0,28 0,21 0,16 0,15 0,16 0,19

0,7 0,72 0,51 0,36 0,25 0,18 0,15 0,16 0,2 0,26

0,6 0,69 0,46 0,31 0,21 0,17 0,16 0,2 0,28 0,39

0,5 0,59 0,33 0,21 0,2 0,27 0,4 0,62 0,92 1,3

0,4 0,59 0,33 0,21 0,2 0,27 0,4 0,62 0,92 1,3

0,3 0,55 0,28 0,24 0,38 0,76 1,3 2 - -

0,2 0,4 0,26 0,58 1,3 2,5 - - - -

0,1 0,28 1,5 - - - - - - -

Capítulo

inspira confianza

Valor de CD con un ángulo de θθ == 45º Valor de CD con un ángulo de θθ == 90º

Para la parte principal:Valor de CD con un ángulo de θθ == 60º

179


QD / QC

AD /AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,78 0,62 0,49 0,4 0,34 0,31 0,32 0,35 0,4

0,7 0,77 0,59 0,47 0,38 0,34 0,32 0,35 0,41 0,5

0,6 0,74 0,56 0,44 0,37 0,35 0,36 0,43 0,54 0,68

0,5 0,71 0,52 0,41 0,38 0,4 0,45 0,59 0,78 1

0,4 0,66 0,47 0,4 0,43 0,54 0,69 0,95 1,3 1,7

0,3 0,66 0,48 0,52 0,73 1,2 1,8 2,7 - -

0,2 0,56 0,56 1,1 1,8 - - - - -

0,1 0,6 2,1 - - - - - - -

QD / QC

AD /AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,95 0,92 0,92 0,93 0,94 0,95 1,10 1,20 1,40

0,7 0,95 0,94 0,95 0,98 1,00 1,10 1,20 1,40 1,60

0,6 0,96 0,97 1,00 1,10 1,10 1,20 1,40 1,70 2,00

0,5 0,97 1,00 1,1 1,20 1,40 1,50 1,80 2,10 2,50

0,4 0,99 1,10 1,30 1,50 1,70 2,00 2,40 - -

0,3 1,10 1,40 1,80 2,30 - - - - -

0,2 1,30 1,90 2,90 - - - - - -

0,1 2,10 - - - - - - - -

QD / QC

AD /AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,8 0,83 0,71 0,62 0,56 0,52 0,50 0,53 0,60 0,68

0,7 0,82 0,69 0,61 0,56 0,54 0,54 0,60 0,87 0,82

0,6 0,81 0,68 0,60 0,58 0,58 0,61 0,72 0,87 1,10

0,5 0,79 0,66 0,61 0,62 0,68 0,76 0,94 1,20 1,50

0,4 0,76 0,65 0,65 0,74 0,89 1,10 1,40 1,80 2,30

0,3 0,80 0,75 0,89 1,20 1,80 2,60 3,50 - -

0,2 0,77 0,96 1,60 2,50 - - - - -

0,1 1,00 2,90 - - - - - - -

vP / vc 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1

CP 0,35 0,28 0,22 0,17 0,13 0,09 0,06 0,02 0

Capítulo

inspira confianza


Derivación conducida con compuerta. Caso AC=AP


Valor de CP con cualquier ángulo para la derivación

180


Derivación Flujos Convergentes

Caso: AC=AP


Valor de CP con cualquier ángulo para la derivación

QD / QC

Vc (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

< 6 -0,75 -0,53 -0,03 0,33 1,03 1,1 2,15 2,93 4,18

> 6 -0,69 -0,21 0,23 0,67 1,17 1,66 2,67 3,36 3,93

QD / Qc

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,16 0,27 0,38 0,46 0,53 0,57 0,59 0,6 0,59

QD / QC

VD / VC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,2 0,58 - - - - - - - -

0,4 0,67 0,64 - - - - - - -

0,6 0,78 0,76 0,75 - - - - - -

0,8 0,88 0,98 0,81 1,01 - - - - -

1 1,12 1,05 1,08 1,18 1,29 - - - -

1,2 1,49 1,48 1,4 1,51 1,7 1,91 - - -

1,4 2,1 2,21 2,25 2,29 2,32 2,48 2,53 - -

1,6 2,72 3,3 2,84 3,09 3,3 3,19 3,29 3,16 -

1,8 3,42 4,58 3,65 3,92 4,2 4,15 1,14 4,1 4,05

vD / vc 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

CP 0,03 0,04 0,07 0,12 0,13 0,14 0,27 0,3 0,25

Capítulo

inspira confianza


Derivación conducida con codo

Valor de CD con θθ =90º R/W=1

Valor de CP con θθ == 90º R/W=1

Derivación Flujos Convergentes


Valor de CD con θθ =90º R/W=1

Valor de CP con θθ == 90º R/W=1

181


QD / Qc

AP/AC AD/AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,25 0,25 0,55 0,5 0,6 0,85 1,2 1,8 3,1 4,4 6

0,33 0,35 0,35 0,5 0,8 1,3 2 2,8 3,8 5

0,5 0,5 0,62 0,48 0,4 0,4 0,48 0,6 0,78 1,1 1,5

0,67 0,52 0,4 0,32 0,3 0,34 0,44 0,62 0,92 1,4

1 0,44 0,38 0,38 0,41 0,52 0,68 0,92 1,2 1,6

1 1 0,67 0,55 0,46 0,37 0,32 0,29 0,29 0,3 0,37

1,33 0,7 0,6 0,51 0,42 0,34 0,28 0,26 0,26 0,29

2 0,6 0,52 0,43 0,33 0,24 0,17 0,15 0,17 0,21

QD / Qc

AP/AC AD/AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,25 0,25 -0,01 -0,03 -0,01 0,05 0,13 0,21 0,29 0,38 0,46

0,33 0,08 0 -0,02 -0,01 0,02 0,08 0,16 0,24 0,34

0,5 0,5 -0,03 -0,06 -0,05 0 0,06 0,12 0,19 0,27 0,35

0,67 0,04 -0,02 -0,04 -0,03 -0,01 0,04 0,12 0,23 0,37

1 0,72 0,48 0,28 0,13 0,05 0,04 0,09 0,18 0,3

1 1 -0,02 -0,04 -0,04 -0,01 0,06 0,13 0,22 0,3 0,38

1,33 0,1 0 0,01 -0,03 -0,01 0,03 0,1 0,2 0,3

2 0,62 0,38 0,23 0,13 0,08 0,05 0,06 0,1 0,2

ϑ

AP/AC AD/AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,25 0,25 -0,5 0 0,5 1,1 2,2 3,7 5,8 8,4 11

0,33 -1,2 -0,4 0,4 1,6 3 4,7 6,8 8,9 11

0,5 0,5 -0,50 -0,2 0 0,25 0,45 0,7 1 1,5 2

0,67 -1 -0,6 -0,2 0,1 0,3 0,6 1 1,5 2

1 -2,2 -1,5 -0,95 -0,5 0 0,4 0,8 1,3 1,9

1 1 -0,6 -0,3 -0,1 -0,04 0,13 0,21 0,29 0,36 0,42

1,33 -1,2 -0,8 -0,4 -0,2 0 0,16 0,24 0,32 0,38

2 -2,1 -1,4 -0,9 -0,5 -0,2 0 0,2 0,25 0,3

QD / Qc

AP/AC AD/AC 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,25 0,75 0,3 0,3 0,2 -0,10 -0,45 -0,92 -1,5 -2 -2,46

0,5 1 0,17 0,16 0,102 0,001 -0,08 -0,18 -0,27 -0,37 -0,46

0,75 0,27 0,35 0,32 0,25 0,12 -0,03 -0,23 -0,42 -0,58

0,5 1,2 1,1 0,9 0,65 0,35 0 -0,4 -0,8 -1,3

1 1 0,18 0,24 0,27 0,26 0,23 0,18 0,1 0 -0,12

0,75 0,75 0,36 0,38 0,35 0,27 0,18 0,05 -0,08 -0,22

0,5 0,8 0,87 0,8 0,68 0,55 0,4 0,25 0,08 -0,1


Capítulo

inspira confianza

Pantalón Flujo Divergente

Caso en que AD1=AD2 y AC=AD1+AD2

Valor de C. Debe contabilizarse un valor de C distinto para cadarama.

Pantalón Flujos Convergentes

Caso en que AD1=AD2 y AC=AD1+AD2


Cola de Milano de Flujo Divergente


Cola de Milano de Flujos Convergentes


Cruce a 90º

En este caso utilizar “Derivación flujo divergente”.

182


VD1 / VC o VD2 / VC

θθ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

15 0,81 0,65 0,51 0,38 0,28 0,2 0,11 0,06 0,14 0,3 0,51 0,76 1

30 0,84 0,69 0,56 0,44 0,34 0,26 0,19 0,15 0,15 0,3 0,51 0,76 1

45 0,87 0,74 0,63 0,54 0,45 0,38 0,29 0,24 0,23 0,3 0,51 0,76 1

60 0,9 0,82 0,79 0,66 0,59 0,53 0,43 0,36 0,33 0,39 0,51 0,76 1

90 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

QD1 / QC o QD2 / QC

θθ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

15 -1,9 -1,3 -0,77 -0,3 0,1 0,41 0,67 0,85 0,97

30 -1,5 -1 -0,53 -0,1 0,28 0,69 0,91 1,1 1,4

45 -0,93 -0,55 -0,16 0,2 0,56 0,92 1,3 1,6 2

AD1 / Ac o AD2 / Ac 0,5 1

C 0,3 0,25

0,23 0,5 1

C 0,23 0,07

Cola de milano

Cruce a 90°

Capítulo

inspira confianza

Compuerta de Mariposa

Valor de C


Valor de C

Compuerta de lamas paralelas

Valor de C

183


Compuerta de mariposa

θθ 0 10 20 30 40 50 60

C 0,04 0,33 1,2 3,3 9 26 70


Compuerta de lamas paralelas

h / H

H / W 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,5 14 6,9 3,3 1,7 0,83 0,32 0,09

1 19 8,8 4,5 2,4 1,2 0,55 0,17

1,5 20 9,1 4,7 2,7 1,2 0,47 0,11

2 18 8,8 4,5 2,3 1,1 0,51 0,13

θθ

L/R 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0,3 116 32 14 9 5 2,3 1,4 0,79 0,52

0,4 152 38 16 9 5 2,4 1,5 0,85 0,52

0,5 188 45 18 9 5 2,4 1,5 0,92 0,52

0,6 245 45 21 9 5,4 2,4 1,5 0,92 0,52

0,8 284 55 22 9 5,4 2,5 1,5 0,92 0,52

1 361 65 24 10 5,4 2,6 1,6 1 0,52

1,5 576 102 28 10 5,4 2,7 1,6 1 0,52

Capítulo

inspira confianza

Compuerta de lamas opuestas

Valor de C

Ensanchamiento y estrechamiento

Valor de C referido a la velocidad de entrada a la transición

Cuando la transformación mantienela sección de paso, pero se transfor-ma la altura en anchura y viceversa, seadopta un valor de C= 0,15

Para conversión de conductos rec-tangulares a circulares utilizar la mis-ma tabla.

184


θθ

L/R 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0,3 807 284 73 21 9 4,1 2,1 0,85 0,52

0,4 915 332 100 28 11 5 2,2 0,92 0,52

0,5 1045 377 122 33 13 5,4 2,3 1 0,52

0,6 1121 411 148 38 14 6 2,3 1 0,52

0,8 1299 495 188 54 18 6,6 2,4 1,1 0,52

1 1521 547 245 65 214 7,3 2,7 1,2 0,52

1,5 1654 677 361 107 284 9 3,2 1,4 0,52

Compuerta lamas opuestas

Estrechamiento

Transformacióncircular/rectangular

θθ

Ai / Af 10 15 20 30 45 60 90 120 150 180

0,17 0,21 0,21 0,3 0,48 0,65 0,76 0,83 0,83 0,82 0,8

0,25 0,17 0,18 0,25 0,42 0,6 0,68 0,7 0,69 0,68 0,66

0,5 0,14 0,14 0,15 0,24 0,35 0,37 0,38 0,37 0,36 0,35

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,22 0,24 0,48 0,72 0,96 1,04

4 0,8 0,64 0,64 0,64 0,96 1,12 2,72 4,32 5,6 6,56

6 1,8 1,44 1,44 1,44 2,16 2,52 6,48 10,08 13 15,1

10 5 5 5 5 6,5 8 19 29 37 43

Capítulo

inspira confianza

Obstáculos interiores

Valor de C

Diafragmas

Valor de C

Rejillas o Placas Perforadas

Valor de C

Entronque Ventilador conducto

Valor de C referido a la salida del ventilador

185


Obstáculos

Diafragma

Rejilla

Entronque ventilador-conducto

D / H

Tipo 0,1 0,25 0,5

Tubo desnudo 0,2 0,55 2

Tubo aerodinámico 0,07 0,23 0,9

Alibre / AT 0,9 0,7 0,6 0,5

C 0,1 0,8 4 8

Alibre / AT

t / d 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,015 52 30 18 8,2 4 2 0,97 0,42 0,13

0,2 48 28 17 7,7 3,8 1,9 0,91 0,4 0,13

0,4 46 27 17 7,4 3,6 1,8 0,88 0,39 0,13

0,6 42 24 15 6,6 3,2 1,6 0,8 0,36 0,13

Aconducto / Aventilador

ϑϑ 1,5 2 2,5 3 3,5 4

10 0,1 0,18 0,21 0,23 0,24 0,25

15 0,23 0,3 0,38 0,4 0,42 0,44

20 0,31 0,43 0,48 0,53 0,56 0,58

25 0,36 0,49 0,55 0,58 0,62 0,64

30 0,42 0,53 0,59 0,64 0,67 0,69

Capítulo

inspira confianza

Para calcular conductos existen tres métodos:

– Pérdida de carga unitaria constante:

• Método SIMPLIFICADO.

• Método GENERAL.

– Reducción de velocidad.

– Recuperación estática. Mantiene constante la presión estática al fi-nal de cada tramo. La pérdida de carga de cada tramo se hace iguala la recuperación estática. No se trata en este curso.

Método simplificado de pérdida de carga unitariaconstante

El método más utilizado es el de pérdida de carga unitaria constante, sien-do además sencillo de utilizar. Esta simplificación sólo sirve para instalacionesde pequeña longitud.

Consideraremos el ejemplo de la siguiente figura como base para el desa-rrollo del cálculo.

1. Rejillas: El primer paso es dibujar las rejillas o difusores de impul-sión, para lo cual existen ciertas reglas y aspectos a considerar, quepueden verse con detalle en el Anexo B.

No obstante, como regla básica debe procurase que el aire se im-pulse prioritariamente por la zona cuya carga a combatir es mayor,evitándose corrientes molestas.

2. Unidad interior: Conviene ubicarla en un lugar que posibilite las la-bores de mantenimiento, que tenga posibilidad de instalar un desa-

güe, y que facilite la distribución de conductos. Lugares típicos,como ya se ha dicho, son el hall, el distribuidor y los baños.

3. Se dibuja la red de conductos partiendo de la unidad interior hacialas rejillas de impulsión. Si el retorno es conducido, se dibuja la redcorrespondiente: Si es por plenum en falso techo sólo las rejillas.

4. Se calcula la potencia frigorífica en cada hueco. Con la suma de po-tencias frigoríficas se elige la máquina.

186

Instalaciones con conductosCálculo de conductos6

Ejemplo de vivienda para el cálculo de conductos

Capítulo

inspira confianza

5. Para obtener el caudal a suministrar a cada hueco se multiplica por0,23 la potencia en frigorías:

Caudal nominal de la máquinaFactor de caudal = ——————————————————

Potencia frigorífica total calculada

6. Con los caudales se eligen la rejillas. (En el caso de haber varias re-jillas iguales por hueco habrá que dividir el caudal por el número derejillas) En el catálogo de rejillas se entra con el caudal necesario yel nivel de ruido admisible, obteniéndose las medidas, pérdida de car-ga y nivel sonoro de las rejillas. A continuación se indica una tablapara selección rápida y aproximada de rejillas y difusores:

187

Instalaciones con conductosCálculo de conductos 6

Croquis red de conductos

Salón 1.760 x 0,23 405

Dormitorio 2 1.295 x 0,23 298

Dormitorio 1 1.484 x 0,23 341

Dormitorio 3 956 x 0,23 220

Total: 5.495 x 0,23 1.264

Potencia Factor de Hueco frigorífica (frig/h) caudal Caudal (m3/h)

100 6 200 x 100 250 x 100

150 6 200 x 100 250 x 100

200 6 200 x 100 250 x 150

250 6 250 x 150 250 x 150

300 8 250 x 150 250 x 200

350 8 300 x 150 250 x 200

400 8 300 x 150 300 x 200

450 8 350 x 150 300 x 200

500 8 300 x 200 300 x 200

550 10 300 x 200 300 x 250

600 10 350 x 200 300 x 250

700 10 350 x 200 300 x 250

800 10 450 x 200 350 x 250

900 12 500 x 250 400 x 300

1.000 12 550 x 250 450 x 300

1.200 14 600 x 250 450 x 350

1.400 14 550 x 300 500 x 350

1.600 14 600 x 300 600 x 350

1.800 16 600 x 350 700 x 350

2.000 18 600 x 400 700 x 400

Impulsión

Caudal Rejilla (m3/h) Difusor (“) Rejilla (mm) Retorno (mm)

Capítulo

inspira confianza

Por lo que en el ejemplo se pueden considerar:

7. Sobre el croquis se anotan los caudales que van a circular por el in-terior de los conductos, acumulando caudales desde las rejillas ha-cia la máquina.

8. En función del caudal se determina el diámetro de conducto re-dondo o las dimensiones del rectangular según la siguiente tabla:

188


Salón 405 8” 300 x 200

Dormitorio 2 298 8” 250 x 200

Dormitorio 1 341 8” 250 x 200

Dormitorio 3 220 8” 250 x 150

Hueco Caudal (m3/h) Difusor Rejilla retorno

Caudales

100 130 15

150 150 20

200 170 25

250 180 30 20

300 190 40 20

350 200 25

400 210 25

450 220 30 20

500 230 40 25

550 240 40 25

600 250 40 30

650 260 40 30

700 260 50 30

750 270 50 40 25

800 280 50 40 30

850 290 50 40 30

900 290 60 40 30

950 300 60 40 30

1.000 300 60 40 40

1.100 310 60 50 40

1.200 310 50 40

1.300 330 50 40 30

1.400 340 60 40 40

1.500 350 60 50 40

1.600 350 60 50 40

Rectangular

Caudal Circ. (m3/h) Øcm 10 15 20 25 30

Continúa

Capítulo



Para los datos del ejemplo se tiene:

La sección circular es la que menos pérdida de carga origina y me-nos material necesita, después la cuadrada y finalmente la rectan-gular, siendo tanto peor cuanto mas diferentes sean las dimensio-nes de sus lados. Siempre se intentará construir conductos desección lo más cuadrada posible, con el fin de disminuir el coste.

Las medidas hasta ahora consideradas son interiores, por lo que eltamaño del conducto (altura interior más dos veces el espesor) debeser menor que el espacio disponible en el falso techo.

Para medir la superficie de conducto se considera el perímetro ex-terior (que es el perímetro interior más 4 veces el espesor) y se mul-tiplica por la longitud. Las curvas se miden por el lado largo.

Se suele considerar un coeficiente de desperdicio de material, entorno al 20%.

ANDIMA (Asociación Nacional de Industriales de Materiales Aislan-tes) elabora las “Normas de medición de Conductos Aislantes” quedetermina la superficie de conductos a partir de las secciones inte-riores.

AB 1264 50 x 20

BC 859 40 x 20

CD 639 30 x 20

DF 298 20 x 15

BH 405 30 x 15

CG 220 20 x 15

DE 341 25 x 15

Tramo Caudal (m3/h) Sección

1.700 360 60 50 40

1.800 370 80 50 40

1.900 380 80 50 40

2.000 390 80 60 50

2.200 400 80 60 50

2.400 410 80 60 50

2.600 420 80 50

2.800 430 80 60 40

3.000 440 80 60 50

3.200 460 80 60 50

3.400 470 80 80 50

3.600 480 100 80 50

3.800 490 100 80 50

4.000 500 100 80 60

4.500 520 100 80 60

5.000 550 100 80 50

5.500 550 100 80 50

6.000 600 120 80 60

6.500 600 120 80 60

7.000 650 100 80

7.500 650 100 80

8.000 650 100 80

8.500 650 10 80

9.000 700 120 100

10.000 700 120 100

Rectangular

Caudal Circ. (m3/h) Øcm 15 20 25 30 40 50

Capítulo

inspira confianza

9. En la puesta en marcha de la instalación se regula la red actuandosobre las compuertas de regulación de las rejillas o difusores.

Método general de pérdida de carga unitariaconstante

1. Se elige una velocidad inicial de acuerdo al tipo de instalación. Ve-locidades altas implicarán conductos pequeños y por lo tanto másbaratos, pero velocidades y niveles sonoros mayores. Por ello hade elegirse la velocidad en el compromiso de nivel sonoro máximoadmisible.

Se pueden considerar los valores de la siguiente tabla:

190


Auditorios 5 6 4 5

Viviendas 6 8 5 7

Oficinas 7 9 6 8

Comercios 8 10 7 9

Industrias 9 12 8 11

VELOCIDAD DEL AIRE EN CONDUCTO (m/s)

Impulsión Retorno

Uso recomendada máxima recomendada máxima

2. Determinación del caudal:

Cuando se puede elegir el ventilador (climatizadores), se considerael caudal deseado para la correcta compensación de cargas y al

Curva caudal presión

Capítulo

inspira confianza

acabar el proceso de cálculo de pérdida de carga se obtiene un va-lor de ∆P que es la presión disponible con la que se va a pedir el ven-tilador.

Pero, en las máquinas de conductos estándar, el ventilador ya vie-ne incorporado y proporciona valores estándar de caudal/presión,aunque suelen tener al menos tres velocidades. Dentro de cada ve-locidad, para cada presión se tiene un caudal y viceversa.

Se podría estimar la presión de trabajo del ventilador, multiplicandola pérdida de carga unitaria por la longitud y aumentándola en un 50%(Considerando que las pérdidas locales puede ser un 50% del va-lor por fricción (Dpu x Longitud)), y sumando la pérdida de carga delúltimo difusor o rejilla.

Con este dato se entraría en las curvas del ventilador y se determi-naría el caudal.

Se entraría así en un proceso iterativo. Siguiendo el proceso de cál-culo para determinar la pérdida de carga: si coincide con el valor ini-cialmente considerado se finaliza el proceso, en caso contrario secambia y se vuelve a empezar el proceso de cálculo. Esta exactitudpuede conseguirse mediante métodos informáticos.

En la práctica, se considera la presión y caudal nominal de la máquina,según los datos de catálogo del fabricante, y en la puesta en mar-cha de la instalación se efectúa el equilibrado de la misma, actuan-do sobre las compuertas de regulación de las rejillas y/o difusores eincluso sobre las velocidades.

Se divide dicho caudal nominal por la suma de potencias.

El factor así obtenido se multiplica por la potencia que debe pro-porcionar cada rejilla, con lo que se determina el caudal de cadauna.

Nota:

Potencia máxima simultánea: Es la potencia que requiere la instalación en el

momento de máxima demanda.

En general, la potencia máxima simultánea será algo menor que la suma de las

potencias máximas de cada hueco. Esto es debido a que hay cambios a lo lar-

go del día y de la temporada, por la orientación, la ocupación, iluminación, etc.

Cuando se calcula una oficina, si hay despachos con distinta orientación, los orien-

tados al este tendrán la máxima carga por radiación por la mañana y los orien-

tados al oeste por la tarde. Pero cuando los de orientación este demanden su

máxima potencia no ocurrirá esto con los del oeste, y viceversa.

Del mismo modo si hay varios despachos y una sala de juntas, la carga por

ocupación será distinta en los casos de que haya o no una reunión, puesto que

si algunas personas están en la sala de juntas, ya no están en su despacho.

Ocurre algo parecido con la iluminación, cuando se calcula un salón, suele con-

siderarse la iluminación, pero a la hora de máxima carga por radiación es justo

cuando no se enciende la iluminación.

En el caso de instalar sistemas de aire variable con control individual de tem-

peratura, (compuertas motorizadas gobernadas por termostato y compuerta de

sobrepresión), se debe considerar la potencia máxima simultánea. No obstan-

te, en instalaciones residenciales de pequeña potencia, no se considera, pues

el único error que se produce es que pueden instalarse máquinas de mayor po-

tencia.

En contrapartida, si se instala una máquina de menor potencia y no se instalan

subsistemas de regulación de aire, ocurre que a la hora de máxima demanda

de un local, puede que no le llegue la potencia necesaria, sólo será así para el

local que tenga el termostato.

Por todo ello, y para instalaciones sencillas de viviendas o pequeñas oficinas

recomendamos considerar la suma de las potencias máximas de cada local,

con ello se garantiza alcanzar siempre la temperatura de confort en todos los lo-

cales.

Para control individual de zonas debe recurrirse a sistemas de aire variable o a

sistemas de enfriadora con fan-coil.

191


Capítulo

inspira confianza

En el ejemplo considerado se obtienen los siguientes valores:

En el catálogo de Férroli se elige el modelo Midas 30.000 cuya po-tencia frigorífica es de 6.880 frig/h, y caudal de 1.400 m3/h a velo-cidad media.

3. Con el caudal y velocidad inicial se determina la sección y pérdida decarga unitaria, mediante el diagrama caudal / pérdida de carga co-rrespondiente al material con el que se va a construir el conducto.

La sección puede determinarse también de forma matemática se-gún la siguiente fórmula:

Q (m3/h)S (m2) = ——————

3.600 · v (m/s)

Una vez determinada la pérdida de carga unitaria, se mantendrá através del conducto principal.

La pérdida de carga unitaria establece un compromiso entre coste,ruido y presión disponible de ventilador. En efecto, si sale una pér-dida de carga grande, el conducto será de poca sección y por lo tan-to de coste inferior, pero la velocidad del aire y el ruido originado se-rán altos, aparte de necesitar un ventilador que proporcione un valoralto de presión disponible.

Por el contrario, si la pérdida de carga sale pequeña, el conducto seráde sección grande y producirá poco ruido, será más costoso, perobastará un ventilador con motor de menor potencia.

Una vez elegida la línea de referencia del DPu, se entra en el diagra-ma en el eje vertical correspondiente a los caudales en m3/h y setrazan horizontales hacia la derecha, hasta cortar la línea de refe-rencia. Los puntos de corte indicarán la velocidad del aire y el diá-metro del conducto.

A continuación se indican los diámetros equivalentes que corres-ponden a cada caudal, según tres valores típicos de pérdida de car-ga unitaria.

192


Salón 1.760 x 0,25 448

Dormitorio 2 1.295 x 0,25 330

Dormitorio 1 1.484 x 0,25 378

Dormitorio 3 956 x 0,25 244

Total: 5.495 x 0,25 1.400

Potencia Factor de Hueco frigorífica (frig/h) caudal Caudal (m3/h)

Capítulo



100 135 130 120 1.700 390 360 350

150 155 150 140 1.800 390 370 350

200 175 170 160 1.900 410 380 360

250 190 180 170 2.000 410 390 370

300 205 190 180 2.200 420 400 380

350 220 200 190 2.400 440 410 390

400 230 210 210 2.600 460 420 410

450 240 220 210 2.800 460 430 410

500 250 230 220 3.000 480 440 420

550 260 240 230 3.200 500 460 430

600 270 250 240 3.400 550 470 440

650 280 260 250 3.600 550 480 450

700 280 260 250 3.800 550 490 460

750 290 270 260 4.000 550 500 470

800 320 280 270 4.500 550 520 500

850 300 290 270 5.000 600 550 550

900 310 290 280 5.500 700 550 550

950 320 300 280 6.000 700 600 550

1.000 320 300 290 6.500 700 600 600

1.100 330 310 300 7.000 700 650 600

1.200 340 310 310 7.500 700 650 600

1.300 350 330 320 8.000 700 650 650

1.400 360 340 320 8.500 700 650 650

1.500 370 350 330 9.000 750 700 650

1.600 380 350 340 10.000 750 700 700

VALORES DE DIÁMETRO EQUIVALENTE A PARTIR DEL CAUDAL

Ø equivalente (mm) Ø equivalente (mm)

Caudal (m3/h) ∆Pu: 0,05 ∆∆Pu: 0,07 ∆Pu: 0,085 Caudal (m3/h) ∆Pu: 0,05 ∆∆Pu: 0,07 ∆Pu: 0,085

Capítulo

inspira confianza

También se puede hacer según la siguiente tabla que produce elmismo resultado que los gráficos. Según el % del caudal inicial dala sección del conducto como % de la sección inicial.

194


1 2,0 26 33,5 51 59,0 76 81,0

2 3,5 27 34,5 52 60,0 77 82,0

3 5,5 28 35,5 53 61,0 78 83,0

4 7,0 29 36,5 54 62,0 79 84,0

5 9,0 30 37,5 55 63,0 80 84,5

6 10,5 31 39,0 56 64,0 81 85,5

7 11,5 32 40,0 57 65,0 82 86,0

8 13,0 33 41,0 58 65,5 83 87,0

9 14,5 34 42,0 59 66,5 84 87,5

10 16,5 35 43,0 60 67,5 85 88,5

11 17,5 36 44,0 61 68,0 86 89,5

12 18,5 37 45,0 62 69,0 87 90,0

13 19,5 38 46,0 63 70,0 88 90,5

14 20,5 39 47,0 64 71,0 89 91,5

15 21,5 40 48,0 65 71,5 90 92,0

16 23,0 41 49,0 66 72,5 91 93,0

17 24,0 42 50,0 67 73,5 92 94,0

18 25,0 43 51,0 68 74,5 93 94,5

19 26,0 44 52,0 69 75,5 94 95,0

20 27,0 45 53,0 70 76,5 95 96,0

21 28,0 46 54,0 71 77,0 96 96,5

22 29,5 47 55,0 72 78,0 97 97,5

23 30,5 48 56,0 73 79,0 98 98,0

24 31,5 49 57,0 74 80,0 99 99,0

25 32,5 50 58,0 75 80,5 100 100,0

% Caudal % Área % Caudal % Área % Caudal % Área % Caudal % Área

Capítulo

inspira confianza

Si, por ejemplo, se tiene una derivación que divide el caudal en un30% y un 70%, las áreas de los conductos de las derivaciones de-berán ser un 37,5% y un 76,5% del área antes de la derivación.

Una vez determinada el área se determina el diámetro.

Si por ejemplo, se quiere determinar la sección correspondiente a undiámetro de 450 mm, y no se puede contar con más de 300 mm enel lado corto, se puede observar que la sección correspondiente esde 600 x 300 mm. En efecto, se busca en la columna de 300, elprimer valor que supera 450, siendo éste 457 que corresponden a600 x 300 mm.

5. La presión va disminuyendo desde la impulsión del ventilador has-ta la descarga del último difusor, donde se tendrá presión cero, dadoque se están considerando presiones relativas, no absolutas.

No obstante, después de cada disminución de sección se va a pro-ducir una pequeña ganancia de presión, debido a la recuperación es-tática.

4. Una vez seleccionado el diámetro equivalente correspondiente acada caudal, debe determinarse la sección rectangular correspon-diente, si es que no va a ser de sección circular.

Para ello puede utilizarse la tabla siguiente.

195


200 152 189 219 - - - - - - - -

250 169 210 244 273 - - - - - - -

300 183 229 266 299 328 - - - - - -

400 207 260 305 343 378 437 - - - - -

500 - 287 337 381 420 488 547 - - - -

600 - 310 365 414 457 533 598 656 - - -

800 - - 414 470 520 609 687 755 875 - -

1.000 - - - 517 574 674 762 840 976 1.093 -

1.200 - - - - 620 731 827 914 1.066 1.196 1.312

1.400 - - - - - 781 886 980 1.146 1.289 1.416

1.600 - - - - - 827 939 1.041 1.291 1.373 1.511

1.800 - - - - - - 988 1.096 1.286 1.451 1.598

2.000 - - - - - - 1.034 1.147 1.348 1.523 1.680

b = lado corto (mm)

100 150 200 250 300 400 500 600 800 1.000 1.200

b =

lad

o la

rgo

(mm

)

Capítulo

inspira confianza

v21 - v2

2∆Pe = 0,75 ——————

16

6. Las pérdidas de carga locales se calculan en base a los coeficien-tes correspondientes a cada una de ellas, según las tablas incor-poradas a este manual.

7. Los ramales secundarios se calculan con otra pérdida de carga uni-taria. La justa para que en el ramal se pierda toda la presión dispo-nible al comienzo del mismo, así se tiene presión nula después deldifusor y la red queda equilibrada, manteniendo los caudales de di-seño.

196


Método de Pérdida de Carga Unitaria Constante

Velocidad Inicial: (m/s) Area inicial: Ai (m2) = Qi (m3/h) / (vi (m/S) · 3600) =

Area Dimensiones Ø Pérdiddas Caudal % Area Conducto Conducto equivalente ∆∆pu Longitud tramo

Nº Tramo (m3/h) % Caudal inicial (m2) (mm) (mm) v (m/s) (mm.c.a./m) Tramo (m) (mm.c.a)

Capítulo

inspira confianza

Método reducción de velocidad

Es utilizado para realizar tanteos previos o comprobar resultados. Se asig-na, en función de la utilización o uso, una velocidad que va reduciéndosedesde la boca del ventilador hacia la salida en rejillas o difusores. El valorde la velocidad está relacionado con el ruido máximo que se puede admi-tir en la instalación.

Proceso:

Se calcula la potencia frigorífica en cada hueco, multiplicando por 0,23se obtiene el caudal en m3/h.

Sobre el croquis se anotan los caudales que van a circular por el inte-rior de los conductos, acumulando caudales desde las rejillas hacia lamáquina.

En cada tramo se asigna una velocidad de acuerdo con la tabla de ve-locidades.

Dividiendo el caudal por la velocidad se obtiene la sección circular, y siha de ser rectangular se determinan las dimensiones con las tablas detransformación a rectangular.

197


Auditorios 6 5 5 4

Viviendas 8 6 7 5

Oficinas / Restaurantes 9 7 8 6

Comercios / Cafeterías 10 8 9 7

Industrias 12 9 11 8

VALORES DE VELOCIDAD RECOMENDADOS SEGÚN EL USO

Velocidad del aire en conducto m/s

Conducto de impulsión Conducto de retorno

Uso Principal Ramal Principal Ramal

Capítulo

inspira confianza

Decálogo de Conductos

1. Calcular el conducto por misma pérdida de carga unitaria con va-lores entre 0,05 y 0,1 mm.c.a./m, preferiblemente 0,07.

2. Las rejillas de impulsión deben seleccionarse para una velocidad má-xima de salida de 2 m/s, siempre que el alcance sea adecuado.

3. En el caso de difusores hacer parcelas de 9 m2 en locales diáfanos.

4. Cuando haya cristaleras poner siempre rejillas de impulsión a lolargo de ellas, intentando climatizar hasta 2 m de las cristalerascon las rejillas.

5. Retornos por el suelo, para favorecer el barrido del local sobre todoen invierno.

6. Climatizar áreas de trabajo sedentario aprovechando el retorno. Seimpulsa una parte del aire sobre los puestos de trabajo y el restosobre la zona no ocupada, de manera que al retornar pase por lospuestos de trabajo sin producir molestias.

7. Es conveniente sobrepresionar los locales porque evita infiltracio-nes del exterior por ventanas y puertas, así como contaminacióndesde determinados locales (cocinas, baños, etc)

8. Deben hacerse embocaduras a rejillas y difusores, cuando no hayaespacio se pondrán “zapatos”.

9. No pasar de velocidades mayores de 8 m/s en la salida de los equi-pos.

10. Es conveniente, sobre todo en usos residenciales, instalar rejillas deretorno con marco portafiltro y filtro. Se facilita la limpieza de filtros.

198

Instalaciones con conductosAnexo A6

Capítulo

inspira confianza

Teorema de Bernoulli Para fluidos reales, como el aire o el agua, la ecuación que rige su com-portamiento es la de Bernoulli, que establece que la energía total de unfluido a lo largo de un recorrido se mantiene constante, salvo las pérdidasde carga o las ganancias por la inclusión de un ventilador.

En términos de energía:

P v2

E = u + —— + —— + g · z = Cteρ 2

Siendo:

E = Energía (J).

u = Energía interna (J).

P = Presión (Pa).

ρ = Densidad del fluido (kg/m3).

v = Velocidad (m/s).

g = Constante gravitatoria = 9,81 m/s2.

z = Altura sobre el plano de referencia (m).

Dividiendo todos los términos anteriores por g, y despreciando las variacionesde energía interna (dado que no habrá variaciones importantes de tempe-ratura o de fase), se obtiene la ecuación de Bernoulli en términos de lon-gitud:

P v2

—— + —— + z = Cteγ 2g

Siendo:

γ = ρ g = Peso específico del fluido (kg/m2s2)

199

Instalaciones con conductosAnexo B 6

Capítulo

inspira confianza

Si se multiplica por el peso específico, se obtiene la ecuación en términosde presión:

ρ. v2

P + ———— + γ · z = Cte2

El primer término representa la presión estática (Pe).

El segundo corresponde con la dinámica (Pd).

Considerando que la densidad media del aire a 20 ºC es 1,204 kg/m3, po-demos considerar:

ρ. v2 1,204 · v2 v2

Pd = ———— = ———— = 0,602 · v2 = 9,632 · ——2 2 16

Para pasar a unidades de longitud, considerando que 1 Pa = 0,102 mm.c.a.:

v2 mm.c.a v2 v2

Pd = 9,632 · —— · 0,102 ———— = 0,98 —— ~– ——16 Pa 16 16

Por ello se simplifica y cuando se maneja la ecuación en unidades de lon-gitud se considera que la presión dinámica es:

v2

Pd = ——16

El tercer término corresponde con la presión por diferencia de cotas (Pz):

Pz = γ · z = 1,204 · 9,8165 · z = 11,82 · z

para pasar a mm.c.a.:

mm.c.aPz = 11,82 · z · 0,102 ———— = 1,2 · z

Pa

Ahora bien, las presiones que se están considerando son relativas con res-pecto a la atmosférica, por lo que si hay variaciones de cota, se produci-rán tanto fuera como dentro del conducto, por lo que no se consideran.

En general en un conducto se tendrán pérdidas de carga por rozamientoy locales, así como ganancias aportadas por el ventilador, por lo que laecuación de Bernoulli se expresa como:

Pt = Pe + Pd = Cte – ∆∆Pc + ∆∆Pv

Pt = Presión Total.

Pt = Presión estática.

Pt = Presión dinámica.

∆Pc = Pérdida de carga.

∆Pv = Ganancia de Presión Ventilador.

200

Instalaciones con conductosAnexo B6

Capítulo

inspira confianza

Difusión

El aire que circula por los conductos se impulsa al local y retorna del mis-mo a través de elementos de difusión, como rejillas, difusores, etc.

Se consideran dos tipos fundamentales de difusión:

– Desplazamiento: Se introduce un caudal muy grande, con poca ve-locidad y temperatura de impulsión cercana a la del local.

– Mezcla: Caudal pequeño, con velocidad elevada y temperatura sen-siblemente diferente a la del local.

201

Instalaciones con conductosAnexo C 6

Criterios de selecciónPara la selección de los elementos de difusión se consideran los siguien-tes parámetros:

– Alcance (o flecha): Distancia horizontal recorrida por la vena de airehasta que la velocidad residual alcanza el valor de 0,25 m/s.

Para rejillas de pared debe procurarse que coincida con la longituddel local, para que alcance la pared opuesta pero sin alcanzarla, puessi el alcance es mayor podría entrar en la zona ocupada.

Los difusores de techo han decolocarse a una distancia quesea el doble de su alcance, paraevitar solapes e interferencias.

El alcance aumenta al aumentarel caudal o la velocidad, y pue-de variar cambiando la posiciónde las lamas.

Capítulo

inspira confianza

– Caída: Distancia vertical hasta alcanzar el valor de 0,25 m/s.

Debe evitase que alcance la zona ocupada. Puede intentarse au-mentando el número de rejillas para que manejen menos caudal o biendirigir las lamas hacia el techo.

– Nivel sonoro: Nivel de presión sonora producido por la velocidad depaso del aire. Suele estar medido a 1 m de distancia de la salida de aire.

– Inducción: Indica el aire secundario (aire del local sin tratar) que seve arrastrado por el aire primario (aire impulsado desde los conduc-

tos) mezclándose con él. Se calcula como el resultado de dividir el airetotal (primario + secundario) entre el aire primario.

A igualdad de área del elemento difusor es proporcional al perímetrodel mismo. Las rejillas cuadradas tienen menos inducción que lasrectangulares.

202

Instalaciones con conductosAnexo C6

Capítulo

inspira confianza

– Pérdida de carga: Hay que sumarla a la existente en los conduc-tos, tanto la de impulsión como la de retorno.

Nota sobre zona ocupada y velocidades de aire del RITE:

ITE 02.2.1 Bienestar térmico.

Las condiciones interiores de diseño se fijarán en función de la actividad meta-

bólica de las personas y su grado de vestimenta y, en general, estarán com-

prendidas entre los siguientes límites.

Tabla 1. Condiciones interiores de diseño.

El proyectista podrá variar las condiciones arriba indicadas dependiendo del

uso de los locales.

Los valores anteriores deben mantenerse en la zona ocupada, definida según

se indica en la siguiente tabla:

Tabla 2. Definición de zona ocupada.

No pueden ser consideradas como zonas ocupadas los lugares en los que pue-

dan darse importantes variaciones de temperatura con respecto a la media y pue-

da haber presencia de corrientes de aire, como son las siguientes:

1) Zonas de tránsito.

2) Zonas próximas a puertas de uso frecuente.

3) Zonas próximas a cualquier tipo de unidad terminal que impulse aire.

4) Zonas próximas a aparatos con fuerte producción de calor.

203


Verano 23 a 25 0,18 a 0,24 40 a 60

Invierno 20 a 23 0,15 a 0,20 40 a 60

Temperatura Velocidad media Humedad Estación operativa ºC del aire m/s relativa %

Pared exterior con ventanas o puertas 100

Pared exterior sin ventanas o puertas y pared interior 50

Suelo límite inferior 10

límite superior sentado 130

de pie 200

Distancia desde la superficie interior del elemento (cm)

Capítulo

inspira confianza

Tipos de elementos de difusiónRejillas:Se utilizan para impulsión y también para retorno.

Las de retorno son de lamas fijas y suelen llevar un solo juego de lamas.

Pueden ser de pared o de puerta.

Las de impulsión pueden ser de simple o de doble deflexión (vertical y ho-rizontal) y las lamas han de ser móviles para modificar alcance y/o caída.En el interior de la rejilla suelen llevar una compuerta de regulación cons-truida por lamas opuestas accionadas mediante un tornillo accesible des-de el exterior que sirve para regular la rejilla y el sistema de conductos.

Aunque suelen instalarse en la parte alta de las paredes, en ocasiones seinstalan en los techos, bien para barrer zonas perimetrales de carga térmica,como pueden ser las ventanas o cristaleras, o para dar mayor alcance enel caso de techos altos e impulsión exclusiva de aire caliente, que por te-ner menor densidad es más ligero, tiende a estratificarse y estancarse enla parte superior. Esta última solución debe evitarse para verano, pues seproduciría entrada molesta de aire frío (más pesado) en la zona ocupada.

Las rejillas TAE o de Toma de Aire Exterior, sirven para la introducción delaire de ventilación.

Las lamas tienen un diseño que impide la entrada de agua de lluvia, y ade-más incorporan una malla metálica para impedir la entrada de pájaros o in-sectos.

204


Capítulo

inspira confianza

Difusores:Los difusores impulsan el aire con la vena pegada al techo, según el de-nominado efecto Coanda, por lo que si se tiene en cuenta la precaución deque no choquen sus alcances entre sí o con paredes u obstáculos, la mez-cla de aire se hace en la zona alta entrando en la zona ocupada sin sen-sación de corrientes molestas. En general, dan menos problemas que lasrejillas.

En el caso de locales con gran altura de techos, el uso de difusores parainvierno plantea dificultades que deben considerarse. Si el aire es calientetiende a estratificarse y quedarse en la parte superior, este efecto puede ver-se seriamente agravado si los retornos también están en el techo. Se hacenecesario bajar los retornos a la parte inferior de las paredes cercanos alsuelo.

205


Capítulo

inspira confianza

En los locales con ambos tipos de carga se adoptará una solución quetenga en cuenta el rendimiento energético o se dispondrán dos siste-mas diferentes de climatización. Cualquiera que sea la altura de los lo-cales, se contemplará la posibilidad de emplear sistemas con los cua-les se acondicione solamente la zona ocupada por las personas.

Los difusores pueden ser circulares o cuadrados y suelen llevar en su in-terior un par de placas semicirculares en forma de mariposa que abriendoo cerrando sirven para regulación.

También pueden utilizarse difusores de cono móvil o geometría variable,que en verano impulsan en horizontal y en invierno en vertical.

Nota sobre estratificación del RITE:

ITE 02.4.4 Estratificación.

En los locales de altura libre superior a 4 m, la estratificación del aire sefavorecerá durante los periodos de demanda de frío y se evitará durantelos periodos de demanda de calor.

206


Capítulo

inspira confianza

Difusores lineales:Sirven para conseguir elevada inducción y pueden modificar su direcciónde impulsión.

207


Capítulo

inspira confianza

Toberas:Se utilizan cuando la vena de aire debe tener gran al-cance (hipermercados, polideportivos, etc.). Suelentener un motor que cambia su orientación según im-pulsen aire frío o caliente.

Paneles perforados:Impulsan desde el falso techo a través de múltiplespequeños orificios.

Compuertas de sobrepresión:Se instalan en conductos con compuertas motorizadas que cierran portermostato (volumen de aire variable). Cuando se sobrepresiona el con-ducto de impulsión se abre la compuerta y el aire realiza un by-pass retor-nando por el conducto o plenum de retorno a la máquina.

208


Difusores rotacionales:Imprimen un movimiento de rotación al aire primario provocando una ele-vada inducción, son apropiados para locales de gran altura (3-5 m).

Capítulo


Instalaciones con conductos 6Compuertas cortafuegos:Han de instalarse cuando los conductos de aire atraviesan elementos cons-tructivos que delimitan un sector de incendio, cerrándose en caso de in-cendio y garantizando el mismo grado de resistencia al fuego que el ele-mento constructivo.

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