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Conceptos sobre el calor y energía, 2da entrega

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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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¿Cuál es la temperatura ideal del aire acondicionado en una oficina?

Algunos se quejan de la temperatura baja, otros de que los códigos de vestimenta son perjudiciales ante temperaturas altas. Lo anterior se ve muy seguido en los trabajos de oficina con los termómetros que registran los 30ºC (treinta grados centígrados), algo que ocurre muy seguido en lo veranos de México y América Latina.

Con sólo asomarnos por los cubículos de las oficinas podemos notar las diferencias entre los friolentos y los acalorados lo cuales, en casos extremos, son irreconciliables puesto que se abre una brecha de enemistad enorme. Si nos ponemos a observar estas situaciones, notaremos que son más las mujeres que abogan por el aumento de la temperatura que los hombres. La explicación a esto resulta sencilla y es dada por dos científicos quienes en el estudio “Consumo de la Energía en Edificios y la demanda térmica femenina”, publicado en la revista científica Nature, nos demuestran que la temperatura considerada óptima para el aire acondicionado está adaptada para sólo los hombres.

 

Ilustración 1. La sensación de temperatura entre hombres y mujeres es diferente.

La climatización de los edificios y centros de trabajo se encuentra diseñada para un hombre de unos 40 años y alrededor de unos 70 kilos. “La hipótesis de este problema, nos dice el doctor Pedro Landete, especialista español en Neumología (especialidad encargada de estudiar las enfermedades del aparato respiratorio), se encuentra en el metabolismo de los seres humanos, el cuerpo del hombre genera más calor y por tanto necesita más frío para alcanzar la temperatura óptima, y al cuerpo de la mujer le ocurre lo opuesto, necesitando más calor exterior. En este estudio se ha observado que existe una diferencia metabólica, en relación a porcentaje de grasa corporal y un rango fisiológico de aislamiento corporal que podría variar según el sexo y edad”.

Dicho estudio expresa que, según el modelo actual, “puede sobreestimar la producción de calor en reposo de las mujeres hasta un 35%”. En otras palabras, las mujeres generalmente pasan más frío que los hombres. Además, agrega el especialista que “es evidente que más mujeres se han ido incorporando al mercado laboral, ocupando más puestos de trabajo, por lo que sería oportuno ajustar dichos niveles a las necesidades actuales”.

Para ello algunos países como España han implementado algunas normas para incorporar por completo a la mujeres al campo laboral. Por ejemplo, en el país anteriormente mencionado, existen las Normas Oficiales para regular la temperatura en los centros de trabajo; éstas tienen como indicaciones que las oficinas deben contar con una temperatura de 23ºC a 25ºC, y con una humedad relativa del 45% al 60%. Según Landete “la temperatura ideal para los varones suele estar entre los 21 o 22 grados, mientras que las mujeres suelen preferir una temperatura superior, entre 24 o 25 grados”, además agrega que “no todos los hombres quieren la misma temperatura, ni todas las mujeres 25 grados”. Sobre las preferencias de temperatura, existe otra variable que se debe tener en cuenta: la vestimenta. No sólo es el pensar en la temperatura con base en el metabolismo de los hombres, es también calcular a partir de la variable de la vestimenta.

“Es posible que en una oficina en la que nosotros vamos con chaqueta y pantalón largo, y ellas con falda, tirantes y sandalias, la temperatura sea buena para todos”, nos dice el especialista médico. “En diversos foros se ha debatido sobre la necesidad o conveniencia de poder relajar las normas establecidas de vestimenta las cuales obligan a los caballeros a trabajar en traje o manga larga en días de verano, excusándose en pruebas de eficiencia energética que han probado que por cada grado centígrado que ‘se sube’ el aire acondicionado se consigue un 7% de ahorro energético”. Para la solución a este problema sería necesario acercarnos a los centros de trabajo correspondientes.

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Importancia de los filtros de aire

En todos los equipos de aire acondicionado, incluyendo AC Automotriz, se debe pasar el aire que entra al evaporador por medio de un accesorio que se llama filtro de aire. La función de este filtro es retener todas las impurezas que pudiera traer el aire tales como polvo, polen, pelo de animales, incluso malos olores.

Regularmente un filtro de aire lo encontramos en forma de malla o cedazo, busca prevenir el tanto afectaciones en confort como malos olores, enfermedades respiratorias, alergias, la presencia de ácaros o partículas de suciedad que afectan la piel de humanos y mascotas al igual que afectaciones a los equipos como moho en el evaporador, o hasta daños severos en piezas como el compresor a la llegada del líquido, lo que provocaría el equipo no enfriase el lugar lo suficiente o inclusive un gasto de excesivo de energía como consecuencia de un esfuerzo extraordinario del equipo.

 Tipos de filtro.

Dada la importancia del conocimiento acerca de los filtros de aire tanto en el correcto funcionamiento de los equipos como en el cuidado de la salud, nos dimos a la tarea de describir las características principales de los tipos de filtro más relevantes entre la gran variedad existente en el mercado.

Encontramos que en los sistemas de paquete hallamos filtros de tipo fibroso o desechable, los cuales no son más que un filtro de cartón, con relleno fibroso, con una malla metálica que sostiene el material. Estos filtros normalmente traen en un costado indicadas las medidas para ser reemplazados por un filtro metálico con el material deseado (de ahí que se le llame “desechable”).

En sistemas más grandes (sistemas comerciales e industriales) es necesario conocer la velocidad del aire que pasará por el ducto.

Los filtros de aire requieren de limpieza continua, esto debido a que se pueden saturar de polvo que podría poner en riesgo el correcto funcionamiento del equipo; al no haber intercambio del aire de entrada con el refrigerante se puede provocar que llegue líquido al compresor, causándole daño al equipo. Lo más recomendable para minimizar estos riesgos es que cada mes se realice limpieza a estos accesorios.

Algunos filtros según el equipo:

Mini Split:

Ilustración 1. Minisplit

 

 

Equipo de Ventana:

Ilustración 2. Equipo de Ventana

 

Equipo de paquete:

Ilustración 3. Equipo de paquete

Tips de mantenimiento

  • Antes de iniciar los trabajos recuerda que debes des-energizar el equipo.
  • Retirar el filtro con cuidado para poder extraer todo el polvo que se halle impregnado.
  • Aspirar el filtro o lavar con agua jabonosa; posteriormente enjugar con agua a presión.
  • De observarse algún deterioro (en el filtro) lo más recomendable es reemplazar por uno nuevo (principalmente en equipos tipo mini Split)
  • Antes de colocarlo nuevamente dejar que seque bien. Esto porque en algunos casos se encuentra cerca de circuitos eléctricos o de control.
  • Realizar la reinstalación con cuidado y posteriormente energizar el equipo.
  • Al reiniciar el arranque del equipo se recomienda que solo sea en la forma de aire, sin activar el compresor.

Se recomienda recordar a nuestros clientes que no es fácil mantener los filtros limpios. Es necesario recomendarles la limpieza en temporada alta con una frecuencia de cada dos meses (o incluso menos, según lo que podamos observar del área).

Es nuestro deber como profesionales hacerles notar la importancia de un mantenimiento preventivo ya que un filtro sucio es regularmente un factor crítico en un mal funcionamiento de los sistemas. Un filtro sucio puede producir un flujo de aire pobre, reducir la eficiencia del equipo y en casos severos ocasionar congelamiento en el evaporador, lo que conduciría a daños en el compresor y gastos innecesarios como consecuencia, ¡todo esto a causa de no tener el cuidado de mantener limpio el filtro de aire!

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Consejos para la limpieza de filtros de aire acondicionado

¿No puedes vivir sin aire acondicionado durante los meses de verano? El aire acondicionado se ha convertido en el rey de la casa, pero, ¿ya limpiaste el filtro del aire acondicionado?

El aire limpio es muy importante dentro del hogar. Los filtros marcan una gran diferencia respecto a la calidad del aire, por lo que limpiarlo con regularidad ayudará a tu familia a respirar con mayor facilidad, además de mantener la vida útil del aparato.

Los filtros de aire sucio o atascado reducen el rendimiento de la refrigeración y calefacción, por lo que es importante poner atención a su limpieza. En esta publicación te recomendamos algunos consejos para limpiar los filtros de los aires acondicionados domésticos y de automóviles.

Figura 1. Limpieza de aire acondicionado doméstico.

Figura 2. Limpieza de aire acondicionado de automóvil

  • Antes de iniciar los trabajos recuerda que debes des-energizar el equipo.
  • Retirar el filtro con cuidado para poder extraer todo el polvo que se halle impregnado.
  • Aspirar el filtro o lavar con agua jabonosa; posteriormente enjugar con agua a presión.
  • De observarse algún deterioro (en el filtro) lo más recomendable es reemplazar por uno nuevo (principalmente en equipos tipo mini Split)
  • Antes de colocarlo nuevamente dejar que seque bien. Esto porque en algunos casos se encuentra cerca de circuitos eléctricos o de control.
  • Realizar la reinstalación con cuidado y posteriormente energizar el equipo.
  • Al reiniciar el arranque del equipo se recomienda que solo sea en la forma de aire, sin activar el compresor.

Se recomienda recordar a los usuarios que cuenten con un sistema de aire acondicionado que la limpieza debe ser de manera regular en caso de que el uso sea constante ya que un filtro sucio es regularmente un factor crítico en un mal funcionamiento de los sistemas. Un filtro sucio puede producir un flujo de aire pobre, reducir la eficiencia del equipo y en casos severos ocasionar congelamiento en el evaporador, lo que conduciría a daños en el compresor y gastos innecesarios como consecuencia, ¡todo esto a causa de no tener el cuidado de mantener limpio el filtro de aire!

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Dispositivos de control de flujo, 3era entrega

En previas publicaciones hemos visto algunos de los conceptos esenciales para entender el amplio ámbito de la refrigeración. Con el fin de complementar la información que ya hemos aprendido, les traemos esta tercera parte de conceptos de refrigeración. Cabe recalcar que en esta sección nos centraremos definir los diferentes tipos de dispositivos de control de flujo.

¿Qué son los dispositivos de control de flujo? Son aquellos componentes del sistema de refrigeración encargados de regular el flujo del refrigerante líquido en los evaporadores. Son conocidos por dividir el sistema de refrigeración, al igual que el compresor, en la parte de alta presión y de baja presión.

Ilustración 1. Funcionamiento de dispositivo de control de flujo.

Diferentes tipos de dispositivos de control de flujo:

• Tubo capilar: este dispositivo de control es el más básico de todos, se encuentra formado por un pequeño tubo perforado a lo largo de su interior, pero esta perforación es muy pequeña. Dispositivos como este solo se encuentran en equipos que poseen gabinete y en sistemas inundados (un 75% del volumen del equipo es refrigerante). A este dispositivo no se le considera una válvula debido a que no cuenta con un mecanismo de ajuste y por tal motivo no es controlable de otra manera, excepto por la perforación de su interior. Por lo tanto, el tamaño del tuvo debe estar adecuado al sistema específico.

Ilustración 2. Tubo Capilar.

• Válvula termostática de expansión (VTE): este dispositivo es el más usado en los sistemas de refrigeración. Funciona con ayuda de la temperatura y la presión, y tiene una abertura que controla el flujo del refrigerante; mientras una aguja se encarga de controlar la velocidad del flujo mediante un bulbo que siempre contiene líquido. Para esto se mide y compara la temperatura del compresor con la del bulbo, y la aguja abrirá la válvula dependiendo de las necesidades del evaporador. A mayor temperatura del evaporador, mayor será la abertura de la válvula.

Ilustración 3. Válvula termoeléctrica de expansión.

 

Resultado de imagen para Válvula automática de expansión

Ilustración 4. Válvula automática de expansión.

• Válvula automática de expansión (VAE): se encarga de controlar el flujo del refrigerante de la línea del líquido manteniendo la presión constante en el evaporador. El sistema funciona de forma semejante al del VTE, pero en lugar de controlar la temperatura controla la presión del evaporador. Esta válvula no permitirá que el líquido vaya al compresor a menos que se reduzca la presión del mismo.

• Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE). Este dispositivo consta de dos partes, la válvula que controla el flujo y un sensor eléctrico que mide el calor por medio de termistores. El termistor se define como un conductor eléctrico que cambia su conductividad (capacidad para conducir electricidad) cuando existe un cambio en la temperatura. A mayor temperatura, los termistores conducen mayor electricidad. Cuando el evaporador tiene una temperatura elevada los termistores aumentan el voltaje provocando que el sensor interprete el incremento en el voltaje como un aumento en la temperatura, incitando a que la válvula se abra y permita un mayor flujo de refrigerante.

De esta manera, se podría decir que los dispositivos de control de flujo cargan con la responsabilidad de evitar que el líquido llegue al compresor, evitando así daños en el mismo.

Ilustración 5. Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE).

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