Aire Acondicionado Introducción: Un aire acondicionado trabaja con la evaporación de un refrigerante, como el R134, con el fin de mover calor de.
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Aire Acondicionado
Introducción: Un aire acondicionado trabaja con la evaporación de un refrigerante, como el R 134, con el fin de mover calor de un lugar con cierta temperatura a otro de mayor temperatura. La mecánica de evaporación en un aire acondicionado es la misma que la de un refrigerador.
¿Cómo trabaja el ciclo de refrigeración de un AA?
1. El compresor comprime el gas de R 134, causando un incremento de la temperatura y de presión del gas 2.
Este gas caliente y a alta presión fluye por intercambiador de calor con el fin de disipar todo el calor y volverse líquido por condensación 3. El R 134 líquido y con alta presión pasa a través de una válvula de expansión, la cual gasifica el refrigerante ocasionando una disminución importante de temperatura http://home.howstuffworks.com/ac.htm
4. El R 134 frío corre a través de un nuevo intercambiador de calor mediante el cual se absorbe el calor del interior del cuarto
Entrada de energía eléctrica
El R 134 lleva una pequeña cantidad de aceite ligero, el cual lubrica el compresor En un aire acondicionado los equipos internos que consumen energía eléctrica, son el VENTILADOR y el COMPRESOR http://home.howstuffworks.com/ac.htm
Tonelada de refrigeración
dQ/dt 2000 lb Hielo a 32 °F 24 horas después 2000 lb Agua a 32 °F .
Q
dQ dt
2000 , lb 144 , Btu lb 1 24 , h 12 , 000 Btu h
Energy Efficiency Ratio (ERR)
• Es el cociente de la potencia térmica removida del ambiente entre la potencia eléctrica consumida por el equipo • La potencia térmica se mide en Btu/h y la eléctrica en watts resultando el EER en la razón de energía térmica removida contra la energía eléctrica consumida (Btu/W-h) • El EER mínimo lo establece una norma de eficiencia energética y el valor depende de las capacidades de los equipos de A.A.
EFICIENCIA
•
REE = COP R
Relación de Eficiencia Energética de un acondicionador de aire y se determina dividiendo el valor del efecto neto de enfriamiento en el lado interno, en W t , entre el valor de la potencia eléctrica de entrada, en W e •
SEER
. Relación de Eficiencia de Acuerdo a la Temporada. Sus unidades son Btu/W-h •
COP H
.=
1+COP R
Valor del efecto neto de calentamiento en Wt / el valor de potencia eléctrica de entrada en We
Norma Oficial Mexicana de Aire Acondicionado
NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000 Los acondicionadores de aire para habitación , se clasifican por su capacidad de enfriamiento, así como sus características específicas de diseño, conforme la tabla siguiente: TIPO CLASE
sin ciclo inverso y con ranuras laterales sin ciclo inverso y sin ranuras laterales con ciclo inverso y con ranuras laterales con ciclo inverso y sin ranuras laterales 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 14
CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO, Watts
menor o igual a 1 758 mayor a 1 759 hasta 2 343 mayor a 2 344 hasta 4 101 mayor a 4 102 hasta 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600 menor o igual a 1 758 mayor a 1 759 hasta 2 343 mayor a 2 344 hasta 4 101 mayor a 4 102 hasta 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600 menor o igual a 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600 menor o igual a 4 101 de 4 102 a 10 600
NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000
Eficiencia energética Fabricante marca en etiqueta valor REE en W t / W e , no menor valor tabla
Clase
1 2 . 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
REE , W t / W e
2,84 2,84 2,87 2,84 2,49 2,64 2,64 2,49 2,49 2,49 2,64 2,49 2,49 2,34
Ahorro de Energía
REE = Efecto neto de enfriamiento , W Potencia Eléctrica , W
EFICIENCIA ENERGÉTICA
Relación de Eficiencia Energética (REE) determinada como se establece en la
NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000 REE= Efecto neto de enfriamiento (W) Potencia eléctrica (W)
Marca:
SUPER-IRIS
Potencia eléctrica:
1325 W
Modelo:
TGV024R200B
Efecto neto de enfriamiento:
3 500 W REE establecida en la norma en ( W/W ) 2,49 REE de este aparato en ( W/W ) Ahorro de energía de este aparato
REE Ahorro de Energía: REE de este establecid a aparato en (W/W) en la norma en (W/W) 1 100 % REE = 3500 W 1325 W = 2.64
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% Menor Ahorro
El ahorro de energía efectivo dependerá de los hábitos de uso y localización del aparato
Mayor Ahorro IMPORTANTE
Este aparato cumple con los requisitos de seguridad al usuario y no daña la capa de ozono La etiqueta no debe retirarse del aparato hasta que haya sido adquirido por el consumidor final % Ahorro Energía = 2.64
2.49
-1 x 100% = 6.024 %
Tabla de Conversiones
KW/ton EER EER REE COP R Tabla de Conversión de Unidades útiles para el cálculo en aire acondicionado = = = = = 12 / EER 12 / KW / ton COP R x 3.412
EER / 3.412
12/ (KW/ton) / 3.412
m a
,
kg s
T
,
K
V a
,
T e m
A
,
s
T s
,
C
m
2
Q Sen
,
kW
m a
,
kg s
a
,
kg m
3
Cp a
,
kJ kg
K
T
,
K
w
,
kgH
2
O kgA
seco
w
1
w
2 ,
kgH
2
O kgA
seco
Q Lat
,
kW
m a
,
kg s
w
,
kgH
2
O kgA
seco
H vH
2
O
,
kJ kgH
2 0 TonRef ,
TR
Btu EER
,
h W e
Q Sen
Q Lat
,
kW
3412
Btu h
1
kW TR
12000
Btu h
Q Sen
Q Lat
P e
,
kW
,
kW
3412
Btu h
1
kW
1000
W kW Donde
:
m a
Flujo de aire a la salida del evaporador
Cp a
Calor Específico
H vH
2
O
Calor latente de del aire vaporizac
w
1 ,
w
2 Relación de humedad ión del agua
V a
,
A
,
T s
,
w s T e
,
w e
a
1 .
196
kg m
3
Cp a
1 .
007
kJ kg
K
H T ext vH
2
O
kJ
2257
kgH
2
O
35
C P e
EJEMPLO: TONELADAS DE REFRIGERACI ÓN Y RELACIÓN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Las mediciones en un aire acondicionado de ventana resultan en los siguientes valores: • Velocidad del aire a la salida del evaporador: 4.187m/s • Área del ducto de salida del evaporador: 660 cm^2 • Temperatura a la salida del evaporador: 8.6°C • Relación de humedad a la salida del evaporador: 6.26 g de agua/kg de aire seco • Temperatura a la entrada del evaporador: 25.8°C • Relación de humedad a la entrada del evaporador: 8.016 g de agua/kg de aire seco • Potencia eléctrica de entrada: 2.400 kW • Densidad del aire: 1.196 kg/m^3 • Temperatura exterior: 35°C Determine las toneladas de refrigeración, TR y la EER con unidades inglesas
Te=35 °C
DIAGRAMA
Te=25.8
°C 8.06gH2O/kg Aire
P=2.400 kW =1.196 kg/m^3
Te=8.6
°C V=4.187m/s A=660m^2 6.26gH2O/kg Aire
Cp a
1 .
007
kJ kgK
m a
V a A
a
4 .
187
m s
0 .
066
m
2 1 .
196
kg m
3
m a
0 .
3305
kg s
Q Sen
m a Cp a
T
0 .
3305
kg s
1 .
007
kJ kgK
Q Sen
5 .
7267
kJ s
5 .
7267
kW
17 .
2
K
H vH
2
O
2257
kJ kg w
1 8 .
016
gH
2
O kgAS y w
2 6 .
26
gH
2
O kgAS
w
1 .
756
gH
2
O kgAS
1 .
756 10 3
kgH
2
O kgAS
Q Lat
m a
w
H vH
2
O
0 .
3305
kg AS s
1 .
756 10 3
kgH
2
O kgAS
2257
kJ kgH
2
O
Q Lat
1 .
3099
kJ s
1 .
3099
kW
Q Sen
Q Lat
Q Sen
Q Lat EER
5 .
7267
kW
1 .
3099
kW
24 .
0099
MBTU
0 .
9478
BTU hr
12 1
TR MBTU
1
kW s
3 , 600 1
hr hr
2 .
0008
TR s
Q Sen
Q Lat P e
24 , 009 .
9797
BTU
2400
W hr
10 .
0041
BTU W
hr
24 , 009 .
9797
BTU hr
Solución usando la carta psicométrica:
Punto A: • T = 25.8° C • 8.016 gH
2
O/kgAS • h
A
= 47.5 kJ/kgAS • v
A
= 0.858 m
3
/kgAS Punto B: • T = 86° C • 6.26 gH
2
O/kgAS • h
B
= 25 kJ/kgAS • v
B
= 0.806 m
3
/kgAS
Ecuaciones: Balance de Aire Seco : m
A
m
B
m Balance de Agua Balance de Energía : m
A w A
: m
i h i
m
B w B
m
W
Q
S
m
f h f
m
W
Q
S
m
A
w A
w B
m
A
h
1
h
2 m
w h w
m B
V B A B v B
Solución:
4 .
187
m s
0 .
066
m
2 0 .
806
m
3
kgAS
0 .
3429
kgAS s
m w
m B
(
w
1
w
2 ) 0 .
3429
kgAS s
0 .
008016
kgH
2
O kgAS
0 .
00626
kgH
2
O kgAS
m w
6 .
0206 10 4
kgH
2
O s
De la tabla A 4 para agua saturada del libro de Termodinám ica de Cengel h [email protected]
C 36 .
1216
kJ kgH
2
O
Q S
m B
h A
h B
m w
C 0 .
3429
kgAS s
47 .
5
kJ kgAS
25
kJ kgAS
6 .
0206 10 4
kgH
2
O s
36 .
1216
kJ kgH
2
O
Q S
7 .
6925
kJ s
7 .
6925
kW
1
TR
12
MBTU hr
7 .
6925
kW
3 .
4121916
MBTU
1
kW hr
12 1
TR MBTU hr
2 .
1874
TR
Q S
Q S
7 .
2263
kW
0 .
9478
BTU
24 .
6567
MBTU
1
kW s
3 , 600
s
1
hr hr
1
TR
12
MBTU hr
24 , 656 2 .
0547
TR
.
7137
BTU EER
Q S P e
2400
W hr
10 .
2736
BTU W
hr hr