UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS APLICADAS

CARRERA DE INGENIERIA MECATRÓNICA

INTEGRANTES: Ramiro AndradeMATERIA: Refrigeración y Aire Acondicionado.FECHA: 24-01-2014.

CALEFACCIÓN, VENTILACIÓN, AIRE ACONDICIONADO

Al pensar en eficiencia en energía, una de las decisiones más importantes que se harán con respecto a un nuevo hogar es el tipo de sistema de calefacción y de enfriamiento que se va a instalar. Otra consideración crítica es la selección del contratista de calefacción y de aire acondicionado. La eficiencia del funcionamiento de un sistema depende tanto de la instalación apropiada el grado de funcionamiento del equipo.

TIPOS DE SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

Claves para obtener eficiencia en el diseño de un sistema en el campo incluyen:

Decidir en el tamaño del sistema para la carga de calefacción y enfriamiento específicos del hogar que se está construyendo.

Selección e instalación apropiadas de los controles.

Cargar la unidad correctamente con la cantidad apropiada de refrigerante.

Planear el tamaño y el diseño de la canalización o de la tubería para obtener el máximo rendimiento en energía.

Aislar y sellar toda la canalización.

Hay dos tipos de sistemas de calefacción que son más comunes en un nuevo hogar: aire forzado o radiante, con el aire forzado que se utiliza en la mayoría de los hogares. La fuente de calor es una unidad de calefacción, que quema un gas, o una bomba de calor eléctrica. Estas unidades generalmente se instalan con acondicionadores centrales de aire. Las bombas de calor proporcionan calefacción y enfriamiento. Algunos sistemas de calefacción están integrados con sistemas para calefacción de agua.

COMPONENTES DE SISTEMA DE AIRE FORZADO

La mayoría de los nuevos hogares tienen sistemas de aire forzado de calefacción y de enfriamiento. Estos sistemas utilizan una unidad central además de un acondicionador de aire, o una bomba de calor. Los sistemas de aire forzado utilizan una serie de conductos. Estos conductos distribuyen el aire calentado o enfriado a través del hogar. Un soplador, situado en una unidad llamado un tratante del aire, fuerza el aire acondicionado a través de los conductos. En muchos

sistemas residenciales, la sopladora forma parte integral del recinto cerrado de la unidad de calefacción/enfriamiento.

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN RADIANTE

Los sistemas de calefacción radiante combinan típicamente una caldera central, un calentador de agua o un calentador de agua con una bomba con tubería, para transportar el vapor o el agua caliente en al área habitable. La calefacción se entrega a los cuartos en el hogar vía radiadores o sistemas radiantes en el piso, tales como losas radiantes o tubería debajo del piso.

Las ventajas de los sistemas de calefacción radiante incluyen:

Una operación más quieta que los sistemas de calefacción que utilizan sopladores de aire forzado.

Más comodidad personal a temperaturas del aire más bajas. Las temperaturas radiantes más altas de los radiadores o de los pisos permiten que la gente se sienta más calientes a temperaturas del aire más bajas. Algunos dueños de casa, con sistemas de calefacción radiante, reportan que están cómodos a temperatura de aire de 60°F en un cuarto.

Una mejor división del calor entregado a cada sitio.

Más comodidad del calor. Muchos dueños de casa, con sistemas de calefacción radiante, encuentran que la calefacción es más cómoda.

Las desventajas de los sistemas de calefacción radiante incluyen:

Costos más altos de instalación. Los sistemas radiantes típicamente cuestan 40% a 60% más para instalar que sistemas de calefacción de aire forzado comparables.

Ninguna disposición para refrescar el hogar. El costo de un sistema de calefacción radiante, combinado con enfriamiento central, sería difícil de justificar económicamente. Algunos diseñadores de hogares de dos pisos han especificado sistemas de calefacción radiante en el piso inferior y calefacción de aire forzado y enfriamiento en la segunda planta.

Sin filtración del aire. Puesto que el aire no se cicla entre el sistema y la casa, no hay filtración de aire.

Dificultad en encontrar piezas de reparación. La opción de distribuidores autorizados puede ser limitada.

EQUIPO DE LA BOMBA DE CALOR

Las bombas de calor están diseñadas para mover el calor de un fluido a otro. El fluido dentro del hogar es el aire y el fluido en el exterior es aire (fuente de aire), o agua (geotérmica). En el verano, el calor del aire interior se mueve al fluido exterior. En el invierno, el calor se toma del fluido exterior y se mueve al aire interior.

BOMBAS DE CALOR CON FUENTE DE AIRE

El tipo más común de bomba de calor es la bomba de calor con fuente aire. La mayoría de bombas de calor funcionan por lo menos con el doble de la eficiencia de los sistemas de calefacción convencionales de resistencia eléctrica en la zona de clima 4. Tienen cursos de vida típicos de 15 años, comparados a los 20 años para la mayoría de las unidades.

FUNCIONAMIENTO

Las bombas de calor utilizan el ciclo de compresión de vapor para mover válvula de inversión permite que la bomba de calor trabaje automáticamente en el modo de calefacción o el modo de enfriamiento. El proceso de calefacción es:

1. El compresor (en la unidad exterior) presuriza el refrigerante, que se transporta por tubos adentro.

2. El gas caliente entra en la bobina de condensación del interior. El aire del cuarto pasa por la bobina y es calentado. El refrigerante se enfría y se condensa.

3. El refrigerante, que es ahora un líquido presurizado, fluye afuera a una válvula reguladora donde se expande para convertirse en un líquido fresco de baja presión.

4. La bobina del evaporador exterior, que sirve como el condensador en el proceso de enfriamiento, utiliza el aire exterior para hervir en un gas el refrigerante frío, líquido. Este paso completa el ciclo.

5. Si el aire exterior es tan frío que la bomba de calor no puede calefaccionar adecuadamente el hogar, los calentadores de tira de resistencia eléctrica proporcionan generalmente la calefacción suplementaria.

En forma periódica en el invierno, la bomba de calor debe cambiar al “ciclo de descongelación,” que derrite cualquier hielo que se haya formado en la bobina exterior. Los sistemas empaquetados y las unidades del cuarto utilizan los componentes antedichos en una sola caja.

EFICIENCIA DE LA BOMBA DE CALOR CON FUENTE DE AIRE

La eficiencia de calefacción de una bomba de calor se mide por su Factor de Rendimiento Estacional de Calefacción que es la proporción de calor proporcionada en Btu por hora a watts de electricidad usados. Este factor considera las pérdidas cuando el equipo se pone en marcha y las paradas, así como la energía perdida durante el ciclo de descongelación.

BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS

A diferencia de una bomba de calor de fuente de aire, que tiene un cambiador de calor exterior, una bomba de calor geotérmica depende de cañerías llenas de líquido, enterradas bajo tierra, como fuente de calefacción en el invierno y de enfriamiento en el verano, cuadros 7-3, 7-4. En cada estación, la temperatura de la tierra está más cerca a la temperatura deseada del hogar, por lo tanto, se necesita menos energía para mantener comodidad. La eliminación del equipo exterior

significa eficiencia más alta, menos mantención, más larga vida para el equipo, falta de ruido, y sin inconvenientes para cortar el césped alrededor de la unidad exterior.Esto cambia con el gasto más alto de instalación.

Hay varios tipos de diseños de rollo cerrado para la tubería:

En sistemas de pozos profundos, un rollo de tubería se extiende por varios cientos de pies subterráneos.

Los rollos poco profundos se sitúan en fosas largas, que tienen típicamente cerca de 6 pies de profundidad y varios cientos de pies de longitud. Al enrollar la tubería, reduce los requisitos de longitud.

Para los hogares situados en lagos privados grandes, los rollos se pueden instalar en el fondo del lago, lo que generalmente disminuye los costos de instalación y puede mejorar el rendimiento.

EFICACIA DE LA BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA

La eficiencia de calefacción de una bomba de calor geotérmica es medida por el coeficiente de funcionamiento [Coefficient of Performance (COP)], que mide el número de unidades de calefacción o de enfriamiento producido por una unidad de electricidad. El COP es una medida más directa de eficiencia que el HSPF y se utiliza para las bombas de calor geotérmicas porque la temperatura del agua es más constante.

EQUIPO DE LA UNIDAD DE CALEFACCIÓN

Las unidades de calefacción queman combustibles tales como gas natural, propano, y aceite combustible para producir calor y para proporcionar aire interior, caliente y cómodo durante el tiempo frío. Las unidades de calefacción vienen con una variedad de eficiencias. La economía

comparativa entre las bombas de calor y las unidades de calefacción depende del tipo de combustible quemado, de su precio, del diseño del hogar, y del clima exterior.

FUNCIONAMIENTO DE LA UNIDAD DE CALEFACCIÓN

Las unidades de calefacción requieren el oxígeno para la combustión y el aire adicional para dejar salir los gases de escape. La mayoría de las unidades de calefacción son unidades de respiradero no –directo- usan el aire circundante para combustión. Otras, conocidas como con respiradero directo o unidades desacopladas, traen el aire de combustión al área del quemador vía entradas selladas que se extienden al aire exterior.

Las unidades de calefacción con respiraderos directos se pueden instalar dentro del área acondicionada de un hogar puesto que no dependen del aire interior para funcionamiento seguro.

Las unidades de calefacción con respiraderos no-directos tienen que recibir el aire exterior adecuado para la combustión y para la extracción de gases. La principal preocupación con unidades de respiraderos no-directos es que un calentador que no funciona correctamente puede permitir la entrada de gases de los tubos, que podrían contener monóxido de carbono venenoso, al área alrededor de la unidad de calefacción.

Si hay escapes en el sistema de vuelta, o escapes de aire entre el área de la unidad de calefacción y el espacio vital, el monóxido de carbono podría entrar áreas habitables y causar severos problemas de salud.

AIRE ACONDICIONADO

En verano, los acondicionadores de aire y las bombas de calor funcionan de la misma manera para proporcionar enfriamiento y des humidificación. Extraen calor de dentro del hogar y lo transfieren afuera.

Ambos sistemas típicamente utilizan un ciclo de compresión de vapor. Este ciclo circula un refrigerante, un material que aumenta en temperatura perceptiblemente cuando es comprimido y se enfría rápidamente cuando se expande.

La porción exterior de un acondicionador de aire típico se llama la unidad de condensación y contiene el compresor, la parte ruidosa que utiliza la mayor parte de la energía, y la bobina de condensación.

LOS ACONDICIONADORES DE AIRE

Los acondicionadores de aire utilizan el ciclo de compresión del vapor, un proceso de 4 pasos.

1. El compresor (en la unidad exterior) presuriza un refrigerante gaseoso. El refrigerante se calienta durante este proceso.

2. Los ventiladores en la unidad exterior soplan el aire a través del gas presurizado caliente, a la bobina de condensación; el gas refrigerante se enfría y se condensa en un líquido.

3. El líquido presurizado se transporta por tubos a la unidad de control de aire. Entra en una válvula reguladora o de expansión, donde se expande y se enfría.

4. El líquido frío circula a través de bobinas del evaporador Se sopla aire interior a través de las bobinas y se enfría mientras que el refrigerante se calienta y se evapora. Se sopla el aire enfriado a través de la canalización. El refrigerante, que ahora es un gas, vuelve a la unidad exterior donde se repite el proceso.

SEGURIDAD.

Con demasiada frecuencia, el equipo de alta eficiencia de enfriamiento y de calefacción está instalado incorrectamente, lo que puede hacerlo funcionar con una eficiencia perceptiblemente reducida. Un sistema de aire acondicionado con un SEER de 13 que está instalado mal con canalización que se filtra puede funcionar con un rendimiento del 25% a 40% más bajo durante el tiempo caluroso. Los típicos problemas de instalación son:

La carga incorrecta del sistema- el refrigerante del sistema de enfriamiento es la parte del sistema que hace la mayor parte del trabajo-fluye de ida y vuelta entre la bobina interior y la bobina exterior, cambiando condiciones, y experimentando compresión y expansión. Un sistema puede tener muy poco o demasiado refrigerante. El contratista de HVAC debe utilizar los procedimientos de instalación del fabricante para cargar el sistema correctamente. La carga correcta no se puede asegurar por medidas del calibrador de presión solamente. En la construcción nueva, el refrigerante se debe pesar. Entonces, utilizar el método de temperatura de sobrecarga o, para ciertos tipos de válvulas de expansión, el método subenfriamiento, para confirmar que la carga está correcta.

Flujo de aire reducido-si el sistema tiene canalización mal diseñada, constricciones en el

sistema de distribución de aire, filtros atascados o filtros más restrictivos, u otros impedimentos, puede que el soplador no pueda transportar aire adecuado por las bobinas interiores del sistema de enfriamiento. El flujo de aire reducido del 20% puede reducir la

eficiencia de funcionamiento de la unidad por alrededor de 1,7 puntos SEER; de esta manera, una unidad con un SEER de 13,0 funcionaría solamente a un SEER de 11,3.

MANTENIMIENTO.En este mantenimiento preventivo utilizaremos las siguientes herramientas y utensilios:

1. Utilizaremos un bactericida de alto espectro para romper los ciclos contaminantes.

2. Una manguera para el lavado de tapas, rejillas, filtros de aire etc.

3. Paño o trapo, jabón líquido, cepillo y atomizador para limpiar y secar rincones de poco alcance

4. Medidor de voltaje para su verificación de corriente.

5. Linterna para revisión de motores.

6. Anticorrosivo para pintar partes internas.

7. Liquido desincrustante.

VENTILACIÓN

Todas las casas necesitan ventilación para remover el aire interior viciado y la humedad excesiva y para proporcionar oxígeno para los habitantes del hogar. Ha habido considerable preocupación recientemente acerca de cuánta ventilación se requiere para mantener la calidad del aire en los hogares. Mientras que es difícil medir la severidad de los problemas de la calidad del aire interior, los expertos de la ciencia de la construcción y la mayoría de los especialistas de la calidad del aire interior están de acuerdo que la solución no es construir una casa ineficiente en la cual se filtre el aire.

EL SURTIDO DE AIRE EXTERIOR POR LAS FILTRACIONES DE AIRE

El aire que se ventila del hogar por ventiladores de escape debe ser reemplazado por aire exterior. Este nuevo aire entra en el hogar por filtración de aire o por una entrada controlada. El hecho de depender de filtraciones de aire no requiere equipo extra; sin embargo, el habitante del hogar tiene poco control de los puntos de entrada del aire. Muchas de las filtraciones de aire provienen de lugares no deseados como espacios de arrastre o áticos. Si el hogar es hermético, los aparatos para ventilación no podrán atraer suficiente aire exterior al interior para equilibrar el aire que se deja escapar. Esto genera una presión negativa en el hogar, lo que puede causar un mayor desgaste en los motores del ventilador. Además, los ventiladores de escape pueden amenazar la calidad del aire al atraer gases de escape de los tubos, de las chimeneas de vuelta adentro del hogar.

EL SURTIDO DE AIRE EXTERIOR DE LOS VENTILADORES DE ENTRADA

El surtido de aire exterior fresco a través de los respiraderos de entrada es otra opción. Estos respiraderos a menudo se pueden comprar en tiendas especializadas en energía por correo. Generalmente están situados en paredes exteriores. La cantidad de aire que permiten entrar en la casa puede ser controlada manualmente o por sensores de humedad. Situar los respiraderos de entrada donde no generen corrientes de aire incómodas.

Estos respiraderos de entrada a menudo se instalan en los closets del dormitorio con puertas al estilo persianas o en la parte superior de las paredes exteriores.

SISTEMAS DE DESHUMEDIFICACIÓN VENTILACIÓN‐

Los hogares en Kentucky son a menudo más húmedos que lo deseado. Un sistema combinado de deshumedificación-ventilación puede traer aire fresco adentro (pero aire exterior húmedo), remover la humedad, y suministrarlo al hogar. Estos sistemas también pueden filtrar el aire que entra. Estos sistemas requieren un dispositivo mecánico adicional. Un deshumidificador tiene que ser instalado en el conducto surtidor de aire. Este deshumidificador debe ser diseñado para las necesidades específicas del hogar.

Mantenimiento del sistema de ventilación

Es importante realizar un mantenimiento adecuado del equipo de ventilación para garantizar su buen funcionamiento y prolongar su duración. A continuación se ofrecen unas sugerencias para el mantenimiento. Las tareas de mantenimiento se realizan generalmente al menos cada 3 meses, o bien cuando se vacía el local para su limpieza.

VENTILADORES

Motores:

Utilice un cepillo o un paño para limpiar el polvo del motor. El motor funcionará más frío reduciendo el grado de corrosión. Asegúrese de que el motor está bien fijo en su soporte.

Cierres:

Compruebe que todos los cierres son herméticos.

Compruebe visualmente si hay señales de deterioro en el soporte, la carcasa, etc., del motor.

Hélice:

Límpiela con un cepillo suave. Compruebe visualmente si hay señales de deterioro.

Obturador:

Utilice un cepillo o un paño para limpiar el polvo de hojas y marco. Asegúrese de que el obturador se abre y se cierra con facilidad. Los obturadores sucios reducen el flujo de aire hasta un 40%.

Cojinetes:

Engrase los cojinetes con grasa Premium cada 3-6 meses.

Mecanismo de transmisión:

Compruebe la alineación del mecanismo de poleas y correa. La alineación del mecanismo de transmisión es muy importante para la duración de la correa y

el rendimiento del ventilador.

Tensión de la correa:

Ajuste la tensión de la correa para garantizar una buena tracción sobre la polea del mecanismo de transmisión.

Una tensión demasiado elevada reduce la duración del mecanismo de transmisión y de la correa.

Seguridad antes de la conexión

Los ventiladores guardados en el almacén de equipamiento deben estar limpios, y las partes no desechables del circuito han de mantenerse estériles, siguiendo las instrucciones del fabricante. En la actualidad, las tubuladuras que utilizamos en los ventiladores son de un solo uso.

Antes de conectarlo al paciente, el ventilador se conectará a la red y a las tomas de gas. A continuación procederemos a la calibración, imprescindible en la mayoría de los ventiladores, en concreto a calibrar el sensor de oxígeno y el sensor de flujo. Para esta maniobra necesitaremos un fuelle o pulmón de prueba. Comprobaremos el correcto ciclado del ventilador, la adecuada respuesta del trigger, la administración del volumen prefijado, a la frecuencia pautada, y el buen funcionamiento de las alarmas.