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Conceptos sobre el calor y energía, 2da entrega

Los técnicos en el área de refrigeración y aire acondicionado estamos acostumbrados a trabajar con gran variedad de equipos y herramientas; sin embargo, muchos desconocemos las definiciones o significados de los términos que comúnmente utilizamos en el día a día de nuestro trabajo.

En esta publicación nos encargaremos dar una definición a aquellas palabras que escuchamos en nuestro ámbito laboral y de las cuales en algunas ocasiones desconocemos su significado en su totalidad.

Estos son los términos y sus significados:

CALOR. Es la forma de energía generada por el movimiento de las moléculas de un cuerpo. Si el movimiento es menor, la cantidad de calor será igual que la del movimiento, es decir, menor; en cambio si ocurre lo contrario, la carga mayor de movimiento provocará que la temperatura se eleve.

Ilustración 1: El calor puede ser medido en Celsius o Faranheit.

BTU (British Thermal Unit). Unidad de medida inglesa que se utiliza para medir una cantidad de calor. Un BTU se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar (o disminuir) en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua.

TONELADA DE REFRIGERACIÓN. Se refiere a la capacidad de extracción de la carga térmica de un equipo de refrigeración. Es definida además como la cantidad de calor requerida para convertir una tonelada de hielo en agua en una hora. Una tonelada de refrigeración equivale a 12,000 BTU.

Ilustración 2: Conversión de unidades útiles para el cálculo en aire acondicionado

CALOR LATENTE.Se le llama así al calor necesario para producir un cambio de estado en una sustancia sin que exista un cambio de temperatura. Un ejemplo muy claro de esto es cuando ocurre el cambio de estado líquido a vapor del agua. Cuando el agua llega a los 100° C, mantiene su temperatura en esa misma cantidad hasta que se evapora por completo.

CALOR SENSIBLE.Es el calor causante de que una sustancia aumente su temperatura. Provoca un aumento o disminución de la temperatura, mientras que el calor latente solo produce un cambio de estado (líquido, vapor o sólido).

CONDENSACIÓN.Es un cambio de estado provocado por la extracción de calor (enfriamiento) donde los gases pasan a estado líquido.

EVAPORACIÓN.Es lo contrario a la condensación. Este cambio es producido por la introducción de calor (calentamiento) a un líquido para que pase al estado gaseoso.

CONDUCCIÓN.Se trata de la transferencia de calor a través de los sólidos. Esta transferencia ocurre cuando dos cuerpos con diferentes temperaturas entran en contacto directo provocando que el cuerpo con mayor temperatura seda parte de ella al cuerpo de menor temperatura, esto hasta que ambos posean la misma temperatura.

Figura 3: Ejemplo de convección

CONVECCIÓN.Es la transferencia de calor por medio de cuerpos en estado líquido o sólido. Un ejemplo de convección es cuando usamos el horno. Primero se calienta el aire de la cabina del horno para después encargarse de calentar la comida dentro del horno. La convección es la transferencia entre el aire y la comida.

CONVECCIÓN FORZADA.Es igual a la convección normal, pero con la diferencia de que en ésta aceleramos la transferencia de calor con medios externos. Por ejemplo, cuando usamos un abanico estamos forzando al aire a que fluya más rápido y absorba el exceso de temperatura corporal a mayor velocidad.

RADIACIÓN.Se le conoce así a la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. El ejemplo más claro de la radiación son los rayos solares, éstos poseen ondas electromagnéticas que calienten los objetos que se interponen en su camino. De esta forma es como los pavimentos de las calles, donde los rayos del sol dan directamente, se calientan de manera exorbitante por la absorción del calor de las ondas electromagnéticas.

Esperamos que los conceptos dados en este artículo hayan sido de ayuda para ampliar la comprensión de nuestro trabajo; si crees conveniente que otros deban aprender sobre ellos no dudes en compartir.

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Conceptos sobre presión y humedad | 1era Entrega

La publicación de esta semana tiene por tema hacer un repaso de algunos de los conceptos básicos del área de Refrigeración y Aire Acondicionado que son parte del día a día en nuestras labores; en esta ocasión repasaremos algunos términos esenciales en la labor del técnico en refrigeración o profesional en aire acondicionado.

Esta es la primera de una serie de tres recopilaciones de conceptos, en esta publicación nos enfocaremos en algunos conceptos relacionados a la presión y la humedad.

HUMEDAD.

La cantidad de agua que se encuentra dispersa en el ambiente (aire) se le conoce como humedad. Cuando el aire llega a contener la máxima cantidad de agua permisible, es cuando se genera el concepto de saturación de agua en el aire. Se le conoce dos formas distintas de humedad en nuestro ambiente laboral, la humedad relativa y la humedad específica.

Ilustración 1: Humedad relativa y específica

HUMEDAD ESPECÍFICA.

Se define como la cantidad de masa (peso) de vapor de agua disuelto en el aire (humedad). Se expresa en unidades de libras de vapor de agua por libra de aire seco (aire con 0% de humedad)

HUMEDAD RELATIVA.

Es conocida como el porcentaje del grado de saturación de vapor de agua en el aire. Se expresa en una escala de 0 a 100%. Por ejemplo, se dice que cuando la humedad relativa es 0%, es porque no existe nada de agua disuelta en el aire. Un valor de humedad relativa de 50% nos indica que el aire a aceptado la mitad de la cantidad máxima de agua que puede absorber. Por último decimos que la humedad relativa del 100% ocurre cuando se llega a la saturación de agua en el aire.

SATURACIÓN.

Se le conoce como saturación a la concentración máxima de un compuesto disuelto en otro. Es decir, que ya no puede agregar ni un solo gramo del compuesto que se disuelve en el otro. Por ejemplo, cuando el ambiente (aire) ya no puede absorber más agua (humedad) es que el aire está saturado de agua.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA.

En la presión que ejerce el aire que existe en el ambiente a la superficie de la tierra. Mientras más cerca nos encontremos del nivel del mar, va a existir más aire sobre nosotros, lo que genera una presión mayor. Si nos encontramos a una altura muy por encima del nivel del mar, tenemos menos aire sobre nosotros generando una menor presión atmosférica.

TRANSFERENCIA DE CALOR.

La transferencia de calor es el proceso físico donde la energía interna de un cuerpo (que podemos medir como la temperatura) se mueve a un cuerpo con menor energía que el anterior. Por ejemplo, si tenemos un cuerpo a 100°C y lo sumergimos en una gran cantidad de agua fría, la energía del cuerpo caliente se transferirá al agua fría generando que la temperatura del cuerpo caliente disminuya. Es importante mencionar que la energía siempre fluye del cuerpo más caliente al más frío.

PUNTO DE ROCÍO.

El punto de rocío ocurre en el momento en que se enfría el aire saturado de humedad, disminuyendo su capacidad de absorción de vapor de agua. Esto genera que el agua que ya no puede estar disuelta en aire se comience a condensar, generado unas pequeñas gotas de agua.

Ilustración 2: ejemplo de punto de rocío

REFRIGERANTE.

Se le conoce como refrigerante a las sustancias con bajos puntos de ebullición (menores a los -15°C) que se utilizan como medios para robar el calor del ambiente y desplazarlo a otra zona.

Esperamos que estas definiciones les ayuden a complementar sus conocimientos en el ámbito de la refrigeración.


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Factores importantes de un refrigerante

En esta publicación vamos a conocer un poco más sobre los gases refrigerantes. Recordemos que el gas refrigerante es el intermediario encargado de absorber calor en los sistemas.

Esto nos lleva a la pregunta, ¿qué es y cómo se mide el calor?

Es una forma de energía, (lo que absorbe y desecha el refrigerante es energía en un sistema de compresión de vapor).

Todo objeto tiene cierta cantidad de energía.

La cantidad de energía es medida en BTUs (British Thermal Unit)

La concentración de energía es comúnmente medida a través de la temperatura.

Tipos de energía: Potencial, Cinética e Interna.

Formas de trasferencia de energía = calor

Flujo de energía = Energía / Tiempo = Potencia

La intensidad de flujo es afectada por la diferencia de temperatura, área de transferencia de calor y tipo der material.

Los tipos de transferencia más comunes son conducción, convección y radiación, y podemos ver cuál es el proceso de cada uno en el siguiente esquema:

Cuando se desee reemplazar el REFRIGERANTE de un sistema es necesario tomar en cuenta los siguientes factores:

CAPACIDAD: ¿El refrigerante tiene la suficiente capacidad para mantener las temperaturas requeridas?

LA EFICIENCIA: ¿Cuánto aporta el refrigerante al total del consumo en el sistema?

FLUJO MÁSICO: Cuando existe un flujo másico alto significa más refrigerante moviéndose en el sistema. Diferentes flujos másicos requieren cambio de TXV o reemplazo de capilar.

GWP (Global-warming potential): En Quimobásicos nos interesa mucho el cuidado al medio ambiente, es por eso que nosotros recomendamos adquirir los refrigerantes con un bajo potencial de calentamiento global (GWP, por sus siglas en ingles), como por ejemplo nuestro GENETRON® 134a ECO.

SOBRECALENTAMIENTO: Se necesita proteger el compresor y asegurar la capacidad del refrigerante.

RETORNO DE ACEITE: El refrigerante debe ser miscible con el aceite, tal que permita el retorno y protección del compresor.

 


Recuerda que si te quedan algunas dudas siempre puedes consultarnos sobre las mejores opciones para el reemplazo del R-22, no dudes en hacérnoslas saber en los comentarios o a nuestro correo electrónico quimobasicos@cydsa.com .

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¿Es Necesario hacer el Reemplazo del R-22 en aire acondicionado?

En esta ocasión hablaremos de las opciones de sustitución para sistemas de aire acondicionado que actualmente contengan R-22. Intentaremos darte un poco de contexto histórico así como un sustento teórico para que tomes tu propia decisión de manera informada.

Lo primero que hay que aclarar ante la desinformación es que el R-22 está disponible en México de manera libre (de venta aquí), y si bien existe un plan conjunto del Gobierno Mexicano y organismos internacionales para su eliminación progresiva este deberá ejecutarse completamente hasta el año 2030 de acuerdo al Protocolo de Montreal.

La primera fase del calendario de eliminación de los Hidroclorofluorocarbonos (HCFC) en México se ha cumplido de manera satisfactoria de acuerdo a lo que se estableció en los acuerdos surgidos del Protocolo de Montreal. En el año 2015 se realizó una reducción del 10% en la oferta del refrigerante R-22 tanto por parte de las casas productoras (como Quimobásicos), así como de las otras empresas puramente comercializadoras. La eliminación paulatina ha dado la oportunidad a los técnicos HVACR de poder programar el reemplazo del refrigerante o, en su defecto, darle al cliente un cálculo del tiempo de vida estimado de los equipos con que cuenta.

Gráfica 1. Protocilo Montreral, Salida o “Phase Out” en del R-22 emisivo en México.

LA SUSTITUCIÓN DEL R-22 POR SUS ALTERNATIVAS

El R-22 en su mayoría es utilizado en aire acondicionado doméstico, residencial e industrial. Algunos importadores de “refrigerantes alternativos” señalan en su argumentación de ventas como principal característica de sus productos que el que “no es necesario reemplazar el lubricante”; olvidando que lo más importante en términos de sustitución es mantener la capacidad y eficiencia, además de tener el más bajo potencial de calentamiento global posible. Realizar la sustitución de R-22 bajo estas premisas indicaría en la mayoría de los casos que los equipos funcionen con menor eficiencia, consumiendo más energía y usando gases alternativos que no son los más amigables con el ambiente.

Viendo esta problemática en comunicación es que hicimos la comparación en condiciones controlada y analizado algunos de los reemplazos viables en el mercado mexicano como son: Genetron 422D, Genetron 407C, R-438A (también conocido como MO99) y R-417A.

De ellos obtuvimos el siguiente resultado en cuanto a su EFICIENCIA:

Gráfica 2. Eficiencia del R-22 vs Alternativas

En este análisis el refrigerante mejor posicionado en cuanto a CAPACIDAD, es el Genetron 407C al obtener un 6% más que los dos mejor posicionados (R417A y R422D), es necesario mencionar que con este refrigerante es necesario un cambio de lubricante de alquilbenceno por Polioléster (POE). Aquí es recomendable extraer un 85% del lubricante. Con el Genetron 407C se asegura una capacidad del 97% y no es necesario ajustar o cambiar las válvulas VTX.

En el caso de decidirse a usar los gases refrigerantes R438A (MO99), R422D  o el R417A tendrías que contar dentro de las desventajas que estos exhiben la notoria baja de eficiencia de los equipos y que su Potencial de Calentamiento Global sería también superior al del R-407C, en ellos es posible que no en todos los casos sería necesario el reemplazo del lubricante al realizar la sustitución. 

En este comparativo de las Eficiencia del R-22 vs Alternativas cabe mencionar que la prueba estuvo realizada bajo las siguientes condiciones constantes:

  • Desplazamiento del compresor 1m3/s
  • Eficiencia isotrópica de compresión de 0.7
  • Temperatura de condensación @ 45°C
  • Subenfriamiento 5°C
  • Temperatura de evaporación @ -3°C
  • Sobrecalentamiento de 5°C.
  • Temperatura de succión 4°C

Respecto al Potencial de Calentamiento Global (PCG) R 22 vs Alternativas

Gráfica 3. Potencial de Calentamiento Global.

Algunas Conclusiones Finales que consideramos importante deben ser mencionadas:

  • El refrigerante usado para reemplazar R-22 debe mantener capacidad y eficiencia.
  • El refrigerante usado para reemplazar R-22 debe ser compatible con los materiales originales del equipo. Por ejemplo con intercambiadores (condensador, evaporador, etc.), con el compresor y con otros componentes.
  • Las propiedades termodinámicas del refrigerante sustituto deben ser lo más cercano al refrigerante a sustituir (en este caso a las del R22).
  • El refrigerante sustituto debe mantener (o reducir) el índice de Potencial de Calentamiento Global (PCG).
  • El refrigerante del cual sustituyas debe cumplir con las regulaciones de producción y tener una producción a largo plazo.

 


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¿Qué es un minisplit y cuál es su función?

El aire acondicionado minisplit significa “mini-divido” y se refiere a un sistema que consta de dos unidades, que es la unidad interior y la unidad exterior.

Las características principales del aire acondicionado minisplit son las siguientes:

  • Eficiencia en funcionamiento, enfriamiento, espacio y versatilidad.
  • Fácil Instalación.
  • Uso de Refrigerante eficaz (R-22 y R-410A).
  • Diferentes Voltajes de operación según necesidades (110V – 220V).
  • Tipo de control:
    • Modo “Sleep”.
    • Encendido y apagado de modo automático. Movimiento de la rejilla.
    • Diferentes Velocidades del ventilador.
    • Función “energy saver”.
    • Deshumidificación.
    • Inverter (ahorro de energía).

Unidades interiores

La unidad interior y exterior deben de estar conectadas entre sí. Por una parte, debe de haber conexión de tubería de cobre para gas refrigerante y por otra parte debe de haber conexiones eléctricas entre ambas.

Es importante que al escoger el equipo se tome en cuenta que hay fabricantes que incluyen el kit de instalación. Este kit incluye el material necesario para conectar las 2 unidades a una distancia que normalmente es de 4 a 5 metros. En caso de requerir mayor distancia se deberá de considerar el costo del material adicional.

Cuando la unidad interior es instalada en la parte alta de una pared y que se conoce como “Mini Split High Wall”. Y la que es instalada en el techo de la habitación o en la pared y que incluso puede ser recargada en el piso, a ésta unidad se le conoce como Minisplit Piso Techo.

Ilustración 1. Mini Split High Wall

Ilustración 2 Mini Split Piso Tech

Ilustración 2. Mini Split Piso Tech

Unidades Exteriores

La unidad exterior o unidad condensadora es la parte del minisplit que como su nombre lo indica se coloca en el exterior, ya sea en un patio o azotea. Esta unidad está diseñada para estar a la intemperie y de hecho mientras más aire fresco le dé, es mejor. También es recomendable ubicarla donde pueda dar sombra al tiempo que se use el equipo, esto ayudara a mejorar el consumo de energía. Esta unidad es la que se encarga de rechazar el calor hacia el exterior por lo que el aire que sale es caliente, es por eso que no se debe colocar en un lugar encerrado ya que al no haber ventilación el equipo se sobrecalentara y se apagara para evitar ser dañado.

 

También está la unidad exterior o la unidad condensadora, que es la parte del minisplit que se coloca en el exterior, esta unidad se encarga de enviar el calor hacia el exterior por lo que el aire que sale es caliente, por esto no puede estar en lugares cerrados.

Ilustración 3. Unidades Exteriores

 


Si eres técnico te invitamos nuestro evento este jueves 13 de junio en punto de las 15:00 hrs en Guadalajara, Jalisco. ¡Te esperamos!

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