Aire-Acondicionado

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AIRE 
ACONDICIONADO
Instructor: Juan C. Rojas Guerrero
ING. CIVIL MECÁNICO
Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
Civil Mecánico
OBJETIVO
Al término del curso, el participante estará en 
condiciones de:
• Aplicar los diversos conceptos del aire 
acondicionado, que se utilizan en la práctica de los 
Sistemas HVAC. 
• Verificar las fallas más típicas de los equipos de Aire 
Acondicionado.
• Analizar equipos de aire acondicionado.
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Civil Mecánico
3Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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PARA COMENZAR…
PRUEBA DE DIAGNÓSTICO.
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INTRODUCCIÓN
• Conceptos fundamentales de Aire Acondicionado
• Que es el aire acondicionado
• Para que sirve el aire acondicionado 
• Que usamos para la climatización 
• Concepto de Presión y Temperatura
• Temperatura seca y húmeda
• Concepto de Humedad relativa y absoluta
• Concepto de densidad, volumen específico y caudal
• Concepto de energía y calor
• Transmisión de calor y carga térmica.
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¿QUÉ ES HVAC?
Un sistema HVAC es una sigla en inglés
(Heating, Ventilating and Air Conditioning)
Vale decir:
Ventilación, Calefacción y Aire Acondicionado.
La finalidad de un sistema HVAC, es proporcionar una
corriente de aire, calefacción y enfriamiento adecuado a
cada cuarto.
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CONCEPTO
• El acondicionamiento del aire es el proceso que enfría, 
limpia y circula el aire, controlando, además, su 
contenido de humedad. 
• Como enfriar significa eliminar calor, otro término 
utilizado para decir refrigeración, es el 
acondicionamiento del aire, obviamente este tema 
incluye a la refrigeración.
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La Ciencia que estudia el acondicionamiento del aire es :
La Termodinámica
CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA.
• Calor.
• Transferencia de calor.
• Temperatura.
• Escala de Temperatura.
• Presión.
• Presión Atmosférica, presión absoluta y presión relativa.
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CALOR
El concepto de calor y frío es totalmente relativo.
El calor existirá siempre sobre el cero absoluto.
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TRANSFERENCIA DE CALOR
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TEMPERATURA
Es la escala usada para medir la intensidad de calor y 
también es el indicador que determina la dirección en 
que se moverá la energía.
Existen varías escalas de temperatura, como lo son:
• Celsius
• Fahrenheit
• Kelvin
• Rankine
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ESCALA DE TEMPERATURA
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PRESIÓN
La presión es una fuerza aplicada a una superficie 
o distribuida sobre ella. Esta se puede calcular 
según la expresión:
La presión puede expresarse en muy diversas 
unidades.
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Ejercicio
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PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La presión atmosférica es la que ejerce la masa 
de aire (atmósfera) sobre la superficie terrestre.
Algunos valores a nivel del mar son:
- 101 [KPa] - 14,7 [Psi]
- 1,033 [Kg/cm2] - 1 [Atm]
- 760 [mm de Hg] - 1,01 [bar]
- 10,3 [mcH2O] - 10330 [Kg/m
2]
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PRESIÓN ABSOLUTA Y RELATIVA
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MEDIDORES DE PRESIÓN: Manómetros
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MEDIDORES DE PRESIÓN: Manómetros
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MEDIDORES DE PRESIÓN: Vacuómetros
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MEDIDORES DE PRESIÓN: Barómetros
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EJERCICIOS
Para las siguientes presiones determine:
• Manómetro = 25 [Psi]
Barómetro = ? [Psia]
Manómetro = ? [KPa]
Barómetro = ? [KPaa]
• Vacuómetro = - 0.55 [bar]
Barómetro = ? [bara]
Vacuómetro = ? [Psi]
Barómetro = ? [Psia] 21Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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PSICROMETRÍA
• Es una rama de la ciencia que trata de las
propiedades termodinámicas del aire húmedo y
del efecto de la humedad atmosférica sobre los
materiales y sobre el confort humano.
• El aire, conocido como aire húmedo está
constituido por una mezcla de aire seco y vapor
de agua.
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CONCEPTOS PSICROMÉTRICOS
• Temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo.-
Las temperaturas de bulbo seco (Tbs) y
bulbo húmedo (Tbh) de un gas húmedo se
pueden determinar experimentalmente por
medio de un psicrómetro que es un instrumento
que contiene dos termómetros de mercurio
idénticos, uno con el bulbo descubierto para
medir la temperatura del aire y otro con el bulbo
cubierto con una gasa humedecida.
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El psicrómetro se hace girar o se le induce
una corriente de aire, esto provoca un
enfriamiento y la temperatura del termómetro
cubierto desciende primero rápidamente y
después más lentamente hasta alcanzar un
valor estacionario. La lectura registrada en este
punto es la temperatura de bulbo húmedo.
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• Humedad absoluta.-
Es la cantidad de vapor de agua (en gramos)
por unidad de volumen de aire ambiente (en m3).
• Humedad relativa.-
La humedad relativa es la humedad que
contiene una masa de aire, en relación con la
máxima humedad absoluta que podría admitir
sin producirse condensación.
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• Punto de rocío.-
Es la temperatura a la que empieza a
condensarse el vapor de agua contenido en el
aire, produciendo rocío, neblina o, en caso de
que la temperatura sea lo suficientemente baja,
escarcha.
• Densidad.-
La densidad absoluta o densidad normal
(también llamada densidad real) expresa la
masa por unidad de volumen de una sustancia.
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• Volumen específico.-
El volumen específico (v) es el volumen
ocupado por unidad de masa de un material. Es
la inversa de la densidad.
• Caudal.-
Es la cantidad de fluido que fluye en una
unidad de tiempo. Normalmente se identifica
con el flujo volumétrico o volumen que pasa por
un área dada en la unidad de tiempo.
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Volver a ejercicios
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En una carta Psicrométrica se encuentran todas las
propiedades del aire, de las cuales las de mayor
importancia son las siguientes:
Temperatura de bulbo seco (bs).
Temperatura de bulbo húmedo (bh).
Temperatura de punto de rocío (pr)
Humedad relativa (hr).
Humedad absoluta (ha).
Entalpía (h).
Volumen específico.
Conociendo dos de cualquiera de estas propiedades 
del aire, las otras pueden determinarse a partir de la carta.
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Temperatura de Bulbo Seco
• Es la temperatura medida con un termómetro ordinario denominada 
también “calor sensible”.
• Esta escala es la horizontal (abcisa), en la parte baja de la carta. 
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Temperatura de Bulbo Húmedo
• Corresponde a la temperatura medida con un termómetro de bulbo 
húmedo. 
• Es la temperatura que resulta cuando se evapora el agua de la mecha, 
que cubre el bulbo de un termómetro ordinario.
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Temperatura de Punto de Rocío
• Es otra propiedad de aire incluida en una carta psicrométrica. 
• Es la temperatura a la que el vapor de agua contenida en el aire 
empieza a condensar.
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Humedad Relativa
• Las líneas de humedad relativa constante, son las líneas curvas que se 
extienden hacia arriba y hacia la derecha. 
• Es el porcentaje de agua en el airecon respecto al de un aire en las 
mismas condiciones pero saturado. Este valor se indica sobre cada 
línea.
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Humedad Absoluta
• Es el peso absoluto del vapor de agua contenido en un kilo de aire. Es 
la medida real del agua que existe en un aire con unas condiciones 
específicas. 
• La escala de la humedad absoluta, es la escala vertical (ordenada) que 
se encuentra al lado derecho de la carta psicrométrica.
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Entalpía
• Es la medida de la energía total que tiene el aire. Se define como la 
suma de calor sensible y calor latente 
• Las líneas de entalpía constantes en una carta psicrométrica son 
extensiones de las líneas de bulbo húmedo; puesto que el calor total 
del aire, depende de la temperatura de bulbo húmedo. 
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Volumen Específico
• Estas líneas están en un ángulo aproximado de 60º con la horizontal, y 
van aumentando de valor de izquierda a derecha. Por lo general, el 
espacio entre cada línea, representa un cambio de volumen específico 
de 0.05 m³/kg.
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Uso de Diagramas Psicrométricos
Ejemplo: Supongamos que con un psicrómetro se tomaron las lecturas de 
las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo, siendo éstas de 
24ºC y de 17ºC, respectivamente. 
• ¿Cuál será la humedad relativa?
• ¿cuál será el punto de rocío?
• ¿Cuál será la humedad absoluta?
La humedad relativa es de 50%
La temperatura de punto de rocío es 12.6ºC.
La humedad absoluta es de 9.35 g/kg de aire seco.
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Uso de Diagramas Psicrométricos
Ejemplo: Si a una muestra de aire se le toman las temperaturas de bulbo 
seco (35ºC) y bulbo húmedo (22ºC), ¿cuáles serán las demás 
propiedades?
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Uso de Diagramas Psicrométricos
Procesos en diagramas Psicrométricos.
Para las condiciones de la habitación, 
si se reduce la temperatura a 8 [ºC],
• ¿Cuáles serán las nuevas propiedades del aire?
• ¿Qué cantidad de agua se condensa?
• ¿Qué cantidad de agua se condensará en total?
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Teoría del Aire Acondicionado
• Uso de la Carta Psicrométrica
• Procesos que se desarrollan en Aire Acondicionado
• Calentamiento
• Enfriamiento
• Humidificación
• Deshumidificación.
• Mezcla de dos corrientes.
• Proceso de aire acondicionado en verano
• Proceso de aire acondicionado en invierno
• Procesos mezclados
• Uso del Diagrama P-h para refrigeración.
• Uso de tablas de vapor de agua
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EJERCICIOS:
Procesos en la carta Psicrométrica.
• Para la habitación actual, si la TBS = 15 [ºC] y la 
humedad relativa = 70 %, determine el tiempo 
que se debe mantener energizado un calefactor 
de 2500 [W] y la cantidad de agua que se debe 
agregar al ambiente, para acondicionar la 
habitación a 25 [ºC] y con una humedad relativa 
del aire del 50 %.
CARTA PSICROMÉTRICA
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EJERCICIOS:
Procesos en la carta Psicrométrica.
• Para la habitación actual, si la TBS = 35 [ºC] y la 
humedad relativa = 90 %, determine la cantidad 
de agua que se debe retirar del ambiente, para 
acondicionar la habitación a 25 [ºC] y con una 
humedad relativa del aire del 50 %.
CARTA PSICROMÉTRICA
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Diagramas P - h
Si se calienta una cantidad de refrigerante
líquido, éste tiene el siguiente comportamiento:
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CICLO DEL REFRIGERANTE
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Módulo V : COMPONENTES PRINCIPALES DE UN 
EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO
• Compresores
• Evaporadores
• Condensadores
• Válvula de expansión térmica
• Refrigerantes
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Compresores
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Compresor Hermético. 
Este fue desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminución 
de tamaño y costo y es ampliamente utilizado en equipos de 
escasa potencia. El motor eléctrico se encuentra montado 
directamente en el cigüeñal del compresor, pero el cuerpo es una 
carcasa metálica sellada con soldadura. En este tipo de 
compresores no pueden llevarse acabo reparaciones interiores 
puesto que la única manera de abrirlos es cortar la carcasa del 
compresor. 
Scroll
El compresor scroll utiliza todo el periodo para 
succionar el gas refrigerante en la espira inicial, a la 
vez que desplaza y comprime el gas en las interiores, 
este efecto es continuo, comprime por variación de 
volumen de la cámara rotativa, esto hace que la 
descarga sea constate en todo el periodo y no haya 
vibraciones pulsantes, son las maquinas con muy 
bajo nivel de ruido, es la solución para los equipos de 
mas de 6.000Kcal/h logrando que grandes maquinas 
tengan el nivel de ruido de un minisplit. Su diseño 
teórico uso se remonta a la década del 20', pero la 
complejidad del mecanizado de las espiras solo lo 
hizo factible en la década del 80`, siendo masivamente 
usado al fin de la década del 90'.
Rotativo
El compresor rotativo utiliza todo el periodo para 
succionar el gas refrigerante de un lado del rotor y 
comprimir del otro lado (a la vez), comprime por 
variación de volumen de la cámara rotativa, esto 
hace que la descarga sea constate en todo el 
periodo y no haya vibraciones pulsantes, son 
máquinas con muy bajo nivel de ruido, son las 
utilizadas en todos los equipos minisplit de hasta 
6.000Kcal/h, su utilización provocó la venta masiva 
de equipos split desplazando en forma definitiva a 
los equipos de ventana. Su uso se remonta a la 
década del 20' en refrigeración, siendo 
masivamente usado en la década del 80' en aire 
acondicionado.
Tornillo
El compresor a tornillo utiliza todo el periodo para 
succionar el gas refrigerante en sus engranajes y 
desplazarlo por la periferia, este efecto es continuo, 
comprime por desplazamiento de la cámara rotativa 
de volumen constate, esto hace que la descarga 
sea constate en todo el periodo, al no variar el 
volumen de la cámara soporta el paso de liquido 
(incompresible) sin daños, permitiendo el paso de 
gran cantidad de aceite que actúa como sello de 
compresión; es la solución para los equipos 
industriales de mas de 150.000Kcal/h logrando que 
estas maquinas tengan el nivel de ruido bajo y un 
tamaño de menos de la quinta parte de un 
alternativo.
Reciproco
El compresor alternativo (derecha) es el 
mas económico y antiguo es una maquina 
que utiliza mitad del periodo para succionar 
el gas refrigerante y la otra mitad del 
periodo para comprimir por variación de 
volumen de la cámara con movimiento 
rectilíneo uniformemente variado, la 
descarga es pulsante provocando un alto 
nivel de ruido y vibración característico. Su 
uso se remonta al siglo XIX
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1] sensor de masa de aire 
2] Tensor 
3] Alternador 
4] Compresor A/C 
5] Aceleración 
6] Bomba de dirección 
7] Bobinas encendido 
8] Bomba agua 
9] EGR Val 
10] Termostato 
11] Admisión Superior Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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Fin de Compresores
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EVAPORADORES
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Fin de Evaporadores
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CONDENSADORES
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Fin de CondensadoresDocente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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VÁLVULA DE EXPANSIÓN
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VALVULA DE EXPANSION
Controla mediante un orificio el flujo del refrigerante 
líquido en el evaporador, según se requiera, mediante un 
vástago y asiento de tipo de aguja que varía la abertura.
La aguja esta controlada por un diafragma sujeto a tres 
fuerzas. La presión del evaporador es ejercida debajo del 
diafragma y tiende a cerrar la válvula. La fuerza del 
resorte de sobrecalentamiento es ejercida debajo del 
diafragma en la dirección de cierre. Opuesta a estas dos 
fuerzas se encuentra la presión ejercida por la carga en 
el bulbo térmico que está unido al tubo de succión a la 
salida del evaporador; esta carga, es el mismo 
refrigerante que está siendo utilizado en el sistema.
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REFRIGERANTES
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REFRIGERANTES
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Un refrigerante es un producto químico que se emplea
para producir refrigeración. Los principales usos son los
refrigeradores y los acondicionadores de aire.
En los años 1980 comenzaron las preocupaciones por la
capa de ozono, los refrigerantes más usados eran los
clorofluorocarbonos R-12 y R-22. El primero era empleado
principalmente para aire acondicionado de vehículos y para
pequeños refrigeradores; el segundo para aire acondicionado,
refrigeradores, y congeladores comerciales, residenciales y ligeros.
La producción de R-12 cesó en Estados Unidos en 1995, y
se planea que el R-22 sea eliminado en el 2010. Se está
empleando el R-134a y ciertas mezclas (que no atentan contra la
capa de ozono) en remplazo de los compuestos clorados. El R410a
(comúnmente llamada por su nombre comercial Puron®) es una
popular mezcla 50/50 de R-32 y R-125 que comienza a sustituir al
R-22. Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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Propiedades
El refrigerante ideal tiene buenas propiedades
termodinámicas, no es corrosivo y es seguro. Dichas
propiedades son un punto de ebullición debajo de la
temperatura deseada, un alto calor de vaporización,
una densidad moderada en su forma líquida y una
relativamente alta densidad en su forma gaseosa.
Dado que el punto de ebullición y la densidad
gaseosa son afectadas por la presión, los
refrigerantes deben ser diseñados para una aplicación
en particular eligiendo la presión en la que operarán.
Las propiedades corrosivas deben ser
compatibles con los materiales usados para el
compresor, tubos, evaporador y condensador. Las
consideraciones sobre seguridad incluyen la toxicidad
e inflamabilidad. Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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TIPOS
Existen varios tipos de refrigerantes 
según su composición química.
CFC: Cloroflurocarbonados 
HCFC: Hidrocloroflurocarbonados 
HFC: Hidroflurocarbonados 
HC: Hidrocarburos (alcanos y alquenos) 
NH3: Amoniaco 
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Cloroflurocarbonos (CFC).
Estos refrigerantes son de baja toxicidad, no
corrosivos y compatibles con otros materiales. No
son inflamables ni explosivos, pero en grandes
cantidades no deben ser liberados donde halla fuego
o elemento de calentamiento eléctrico. El
calentamiento puede hacer que ellos se
descompongan en sus elementos internos causando
afecciones al tejido humano. Son particularmente
dañino para el sistema respiratorio. Los refrigerantes
CFC más comunes son los siguientes:
R-11, R-12, R-113, R-114 y R-115.
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73
Los hidrocloroflurocarbonos HCFC
Son moléculas compuestas de metano o
etano en combinación con halógeno. Esto
forma una nueva molécula que es considerada
halogenada parcialmente los HCFC tienen vida
corta y causan menor daño al ozono que los
que son completamente halogenados por
consiguiente, tienen reducido potencial para el
calentamiento global. Los HCFC tales como el
R-22 y el R-123 son considerados refrigerantes
interinos. Son usados hasta que se dispongan
su reemplazo. La E.P.A requiere la eliminación
de los HCFC para el año 2030.
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74
Refrigerante R22.
El Difluroclorometano se relaciona con el grupo de los
HCFC. Tiene un bajo potencial de agotamiento de la capa de ozono
(PDO = 0,05) y un potencial de calentamiento global no muy alto
PCG = 1700, es decir las características ecológicas del R - 22 son
mejores que las del R-12 o del R-502. Es un as claro con un débil
olor a cloroformo, más venenoso que el R-12, no es explosivo ni
combustiona en atmósfera de oxígeno. Comparado con el R12, y el
R22 es menos soluble en aceite, pero fácilmente penetra a través
de los poros y es inerte a los metales. La industria de refrigeración
produce aceites de alta calidad para el R-22. Bajo temperatura más
altas que 330 oC, R22 se descompone en presencia de metales
produciendo las mismas sustancias que R-12. Es poco soluble en
agua. La fracción de humedad en el no debe exceder 0,0025%.
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El coeficiente de transferencia de calor durante la ebullición
y condensación es 25 - 30 % más alto que el de R-12. Sin embargo,
R22 tiene más alta presión de condensación y temperatura de
descarga (en máquinas refrigerantes). La concentración de
tolerancia de este refrigerante en el aire es de 3000 mg/m3 bajo
exposición de una hora. Este refrigerante es ampliamente usado
para obtener temperaturas bajas en dispositivos de refrigeración de
compresión, en sistemas de aire acondicionado y en bombas de
calentamiento. En dispositivos de refrigeración que operen con R22,
es necesario usar aceites minerales o alquilbencenos. Usted no
puede mezclar R-22 con R-12 ya que se formará una mezcla
azeotrópica.
Por su poder de efectividad R-502 and R22 son
relativamente similares. Los dispositivos refrigerantes que usan
R502 como fluido actuante pueden ser adaptados para usar R22.
Sin embargo, como se estableció arriba, R22 tiene más alta presión
de vapor saturado y consecuentemente más alta temperatura de
descarga.
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file:///C:/Users/Juan Carlos/aire acondicionado/R22.pdf
76
Los hidroflurocarbonos HFC.
Incluyen refrigerantes como el R-134a y el R-124.
Estos son diferentes de los cloroflurocarbonos. Siglas
que corresponden a las sustancias conocidas como
'Hidrofluorocarburos'. Los hidrofluorocarburos se
componen, como su nombre indica, de Hidrógeno (H),
Flúor (F) y Carbono (C). Los HFC, como por ejemplo el
R134a, el R407C o el R410A, no contienen cloro en su
composición por lo que son inocuos con la capa de ozono
y se emplean ya como refrigerantes sustitutos de los CFC
y los HCFC.
El R-134a es usado típicamente en los sistemas
nuevos, los cuales son específicamente diseñados para
su uso.
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file:///C:/Users/Juan Carlos/aire acondicionado/R134A.pdf
file:///C:/Users/Juan Carlos/aire acondicionado/R134A.pdf
file:///C:/Users/Juan Carlos/aire acondicionado/R134A.pdf
77Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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IDENTIFIQUE LOS COMPONENTES DE SU 
EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO
78Docente :Juan C. Rojas G. Ing. 
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