27 Mar
TEORÍA
REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
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CORRIENTE TRIFÁSICA
Cuando se tienen que utilizar motores de potencias elevada, superiores a 1 HP, es conveniente usar motores trifásicos, debido a que para una misma potencia resultan de menor tamaño que los monofásicos, además de poseer una marcha más suave y ser más económico su mantenimiento.
Las compañías encargadas de la distribución de la energía eléctrica, entregan esta normalmente en el sistema trifásico.
Entre cada una de las fases y el conductor neutro existe una tensión de 220 V., mientras que la tensión entre tres o dos fases, cualquiera sean estas es de380 V.
– Distribución de energía eléctrica en estrella.
Fase R
380 V 380 V 220 V
Fase S
Usina
3x380V
380 V
220 V
220 V
Fase T
Neutro
Motores trifásicos
La diferencia fundamental de estos motores con respecto a los monofásicos, consiste en que en el estátor se alojan tres bobinados de trabajo(uno para cada fase), y además no poseen bobinados de arranque, ya que estos motores, “se ponen en marcha por sí solos”.
métrico), ni dispositivo centrífugo que interrumpa algún circuito.
Los tres arrollamientos de un motor trifásico pueden conectarse de dos maneras distintas:
1.- Conexión estrella:
2.- Conexión triángulo:
Conexión estrella 
Esta conexión se logra uniendo entre sí los tres principios de los arrollamientos y conectando a la línea los tres finales o viceversa, tal como se observa en la figura.
R
A la línea
3 x 380 V.
S
T Neutro
Motor trifásico conectado en la estrella
Como se observa en la figura al conectar los puentes metálicos en forma horizontal, cada arrollamiento queda conectado entre una fase y el neutro recibiendo una tensión de
220 V. Y por lo tanto funcionará normalmente.
Conexión en triángulo
Esta conexión consiste en unir sucesivamente el principio de un arrollamiento, con el final de otro, formando un circuito cerrado como se muestra en la figura, la línea se conecta a los tres puntos de uníón entre los arrollamientos.
Motor trifásico conectado en triángulo
R
A la línea S
3 x 380
T
Placa de Bornes
Si tenemos un motor trifásico cuyos arrollamientos fueron construidos para soportar normalmente 380V y la línea trifásica de alimentación es de 3 x 380V, tendremos que conectar a nuestro motor en triangulo, tal como se muestra en la figura, para que cada arrollamiento reciba una tensión de 380V; para poder lograr esto debemos conectar ahora los puentes metálicos en forma vertical; de esta forma cada arrollamiento queda conectado entre fase y fase, recibiendo una tensión de 380V.
En la figura se muestra el aspecto físico de un rotor de anillos rozantes.
Sobre los anillos apoyan carbones que permiten, como se observa en la figura conectar tres resistencias variables. Cuando se quiere arrancar el motor se colocan los cursores de las resistencias variables, de manera que estas tengan un valor elevado, y a medida que el motor va tomando velocidad, se va disminuyendo el valor de las resistencias, hasta que por último se cortocircuitan los anillos rozantes, quedando el motor en estas condiciones, funcionando normalmente. Además dichos elementos no soportan las corrientes elevadas que consumen los motores de gran potencia.
Para solucionar estos inconvenientes se utilizan dispositivos especiales llamados contactores.
Los contactores:
“Son interruptores electromagnéticos” que utilizando una pequeña corriente monofásica o bifásica, permiten comandar altas corrientes monofásicas o trifásicas. Básicamente están formados por una bobina con núcleo de hierro, que cuando es corrida por una pequeña corriente genera un campo magnético que atrae a una pieza metálica, que lleva adosada una serie de contactos móviles, que al apoyar sobre otra serie de contactos fijos cierran el circuito de alimentación del motor.
En la figura.
P
Contactos móviles
Contactos fijos
Contactos fijos
Esquema de un contactor
Bobina
Terminales
Las bobinas de los contactores se construyen para soportar distintas tensiones, siendo las dos más comunes 220 y 380V. En la figura se ha representado simbólicamente el circuito completo de un contactor con bobina de 220 V. Que alimenta a un motor trifásico.
El circuito que alimenta al motor está formado por un interruptor general, que se utiliza para desconectar el circuito, el contactor y el motor.
El funcionamiento es sencillo, cuando el termostato o presostato cierra el circuito, circula corriente por la bobina del contactor, cerrándose los contactos del mismo, poniéndose en marcha el motor. Cuando el termostato o presostato abre sus contactos, se interrumpe la corriente en la bobina y al separarse los contactos principales el motor se detiene.
Circuito de un motor trifásico con contactor y bobina de 220 V
Circuito de un motor trifásico con contactor y bobina de 380 V
Los contactos auxiliares se pueden utilizar para conectar lámparas de señalización que indiquen si el equipo está en marcha o parado.
Relé Térmico
Para protección del motor se suele intercalar entre éste y el contactor un relé térmico. La corriente que alimenta al motor pasa a través del relé térmico, calentando una resistencia. Si por cualquier causa el motor consume más corriente que lo normal, la resistencia se calienta más y por la acción de este calor se dobla un bimetal que abre un contacto, interrumpiendo la corriente que pasa por la bobina del contactor.
Estos relé de protección se fabrican para distintos valores de corriente, eligiéndose en cada caso el modelo correspondiente a la potencia del motor.
En la figura se muestra el aspecto físico de un relé térmico.
Termostato o presostato
Circuito de comando de un motor trifásico protegido con relé térmico
INVERSIÓN DE MARCHA EN MOTORES ELÉCTRICOS
A veces es necesario, luego de reparaciones, rebobinados o en otras circunstancias invertir el sentido de marcha de un motor.
Motores monofásicos
En estos motores la inversión de marcha se consigue permutando entre sí los terminales de los bobinados de arranque o trabajo indistintamente.
Motor de fase partida con cuatro terminales exteriores para inversión de marcha
Motor conectado para giro en sentido contrario
Motores trifásicos
La inversión del sentido de marcha en estos motores se consigue permutando en la caja de bornes dos cualesquiera de las fases, tal como se observa en la figura.
SISTEMAS DE ARRANQUE PARA MOTORES DE ELEVADO POTENCIA
Por todo motor eléctrico en el instante del arranque circula una corriente de 5 a 6 veces mayor que la normal de marcha. Esto no es u inconveniente en motores de pequeña potencia, ya que la intensidad de arranque no toma valores demasiado elevados, pero en motores de potencia mayor a 5 HP se tiene que recurrir a distintos sistemas de arranque, para que la corriente no supere valores que pongan en peligro la instalación.
SISTEMA DE ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO
Para conseguir que en el momento del arranque un motor trifásico no consuma una corriente elevada, se le puede hacer arrancar en conexión estrella, y luego pasar a conexión triángulo, en forma automática sin detener el motor. Esta conexión se podrá realizar únicamente, si el motor trifásico es conexión triangulo. Y luego 380V., quemaríamos el motor.
Esto nos permite hacer arrancar este motor en el sistema “Estrella Triangulo”, ya que al
conectarlo en estrella y aplicarle 380V., la corriente de arranque será menor.
CIRCUITO AUTOMÁTICO DE ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO
Nos ocuparemos ahora de analizar el circuito correspondiente al sistema de arranque
Estrella Triangulo.
contactor “B” de conexión estrella que cortocircuita los terminales inferiores de la caja de
bornes del motor.
Timmer
A (5 a 15 seg.)
1
B R 3 2
Caja de
bornes C
Circuito Automático de arranque estrella triángulo
ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE
Introducción:
Hablando en términos generales, el acondicionamiento completo del aire significa calentar el aire en invierno, enfriarlo en verano, circular el aire y renovarlo en esas dos estaciones del año, secarlo (quitarle humedad) cuando el aire está demasiado húmedo, humedecerlo (añadirle humedad) cuando el aire está demasiado seco y filtrar o lavar el aire para privarle del polvo y los microbios que pueda contener tanto en el verano como en el invierno. Pero sólo en los últimos años se ha aprendido a enfriarlos económicamente para hacerlos más agradables y más sanos durante los meses calurosos del verano. La prevención contra la propagación de muchas enfermedades contagiosas por este procedimiento es uno de los grandes beneficios que nos proporciona el aire acondicionado.
Si tomamos en cuenta que una persona respira, en promedio, diariamente una cantidad total de aire, que pesa 5 veces más que todos los alimentos y toda el agua que consume en un día, es fácil ver la importancia que tiene que este aire esté adecuadamente
acondicionado.
En ciertas plantas, en las cuales los procedimientos de fabricación o los materiales empleados crean condiciones atmosféricas y de trabajo desfavorables, debido al calor, al
polvo, a los vapores, etc., el acondicionamiento del aire se convierte en un factor vital para preservar la salud y el rendimiento de los empleados.
COMPOSICIÓN DEL AIRE
El aire es una mezcla mecánica de gases y vapor de agua y esta compuesto principalmente de:
– Vapor de Agua : Relativo
– Nitrógeno : 78%
– Oxigeno : 21%
– Bióxido de carbono : 1% Hidrógeno Helio Neón Argón
De acuerdo a estos componentes podríamos hablar de:
Ø Aire Seco (Aire sin vapor de agua) y
Ø Aire (mezcla natural de aire seco y vapor de agua)
Puesto que todo aire en estado natural contiene cierta cantidad de vapor de agua, no existe en realidad el “aire seco”. Sin embargo, el concepto de aire seco, es muy útil, ya que simplifica grandemente los cálculos psicrométricos.
Podríamos decir entonces, que la humedad atmosférica (contenido de vapor de agua en la atmósfera), es mayor en aquellas regiones localizadas cerca de grandes cuerpos de agua y menor en regiones áridas.
Carácterísticas del Aire
1.- Humedad: Es la presencia de vapor de agua en la atmósfera
2.- Aire Saturado: Es el que contiene la cantidad máxima de vapor de agua que por su temperatura le corresponde.
3.- Vapor Saturado: Es aquel que se encuentra a la misma temperatura y presión del líquido del cual fue formado
4.- Vapor sobrecalentado: Es aquel vapor que se encuentra a una temperatura superior a la del punto de ebullición del líquido del cual fue formado.
Aire Acondicionado
Correctamente empleado, el término Aire Acondicionado significa, controlar:
1.- La Temperatura (18ºC a 25ºC)
2.- La Circulación (Inyección y Extracción)
3.- La Pureza (98%)
4.- La Humedad (35% a 65%)
Del aire que respiramos y en el cual vivimos
Tipos de Aire Acondicionado
I. Tipo Comercial:
1.- Sistema Unitario compacto (ventana)
2.- Sistema Split (separado) II. Tipo Industrial:
1.- Sistema Directo (Centrales)
2.- Sistema Indirecto (Chiller)
SISTEMA UNITARIO COMPACTO (Equipo de Ventana)
Este sistema se caracteriza por ser una unidad compacta de refrigeración, que lleva un filtro de aire y un motor ventilador de doble eje, con dos ventiladores uno llamado “Centrífugo o Siroco” que da al interior de la habitación y otro llamado “Helicoidal o Axial” que da al exterior de la habitación.
Tanto la unidad condensadora como el evaporador son de tubos aletados y enfriados por aire forzado. El elemento de expansión de un tubo capilar; y el conjunto de todos estos elementos se encuentran contenidos en un gabinete metálico de muy buena presentación.
SISTEMA SPLIT (Separado)
Este sistema se utiliza en todos aquellos casos en que la habilitación a acondicionar, no tiene salida al exterior, ejemplo; pasillos, subterráneos, etc., y consiste en separar el equipo en dos partes, un gabinete interior y la unidad condensadora.
La unidad condensadora por su parte se ubica en el exterior del recinto a acondicionar y es enfriada por aire forzado a través de un ventilador de tipo Helicoidal o Axial.
La uníón del gabinete interior y la unidad condensadora, se logra por la prolongación de las tuberías de alta y baja presión, cuya longitud varía desde los 7 hasta los 20 metros aproximadamente.
Gabinete Interior
Serpentín de Tubo Aletado Evaporador o Condensador
M / V
Ventilador
Centrífugo o Siroco
Filtro de Aire
Tubo Capilar
Tuberías de Alta y
Baja Presión
Unidad Condensadora
M / V
Ventilador
Helicoidal o Axial
M / C
Serpentín de Tubo Aletado Condensador o Evaporador
Sistema Split
Gabinete Interior
Unidad Condensadora
Unidad Interior Unidad Condensadora
SISTEMA DIRECTO (Centrales)
El sistema Directo recibe este nombre, ya que es el evaporador el que enfría directamente el aire, al pasar éste a través de él.
Las Centrales de Aire Acondicionado están compuestas por la unidad condensadora, evaporador, ambos de tubo aletado y enfriados por aire forzado, filtrados de aire, pulverizadores (si los tuviese) y ventiladores, todo junto en un gran grupo compacto, que se ubica en el exterior del recinto a acondicionar.
La inyección y extracción del aire se realiza por medio de una red de ductos, que se instala en un cielo falso y la distribución del aire a las habitaciones, se realiza por medio de los llamados “Difusores”.
Sistema Directo
Cielo Falso Red de Ductos Difusores
Extracción de Aire ( Sala de Reuniones )
Central de Aire Acondicionado
M / V
Ventilador
Cortagotas
Inyección de Aire
Serpentín de Tubo Aletado
Condensador o Evaporador
Filtro de Aire
Pulverizadores
Central de Aire Acondicionado
REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
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SISTEMA INDIRECTO (Chiller)
Un Chiller es un sistema que enfría agua, haciéndola circular alrededor del evaporador
y enseguida se envía el agua fría mediante bombas inyectoras hacia los “Fan Coill”. Estos se ubican en el interior de las habitaciones a acondicionar y son comandadas por un termostato y una válvula solenoide.
La calefacción en invierno se puede lograr mediante una caldera que calienta el agua y la envía hacia los Fan Coill, ó a través de una resistencia eléctrica instalada directamente en estos.
FAN COILL
(CHILLER)
Evaporador
V.E.T.
M / V VS
BI
A.S.
Comp.
F S
M /V
CONDENSADOR DL
Unidad Condensadora
Enfriamiento correcto del Aire
Cuando haya que acondicionar el aire de un edificio para mejorar la comodidad y conservar la salud de los que lo ocupan, debemos tener cuidado en no enfriar el aire a una temperatura muy inferior a la del aire exterior. Por lo general basta una reducción de menos de 10ºC., en la temperatura para aumentar mucho la comunidad y esto es mucho más sano que una caída de temperatura de 11 grados o más.
La temperatura normal del cuerpo humano es aproximadamente 37ºC. En otras palabras, el cuerpo humano es algo así como una casa con una estufa u horno y que tiene dentro su propia instalación de calefacción. La rapidez con que se efectúa esta pérdida de calor y el control de la temperatura del cuerpo son afectadas por lo que se llama el metabolismo del cuerpo.
Si el aire ambiente está a una temperatura superior a 37ºC., el calor no puede pasar por conducción desde el cuerpo al aire y sólo puede disiparse por la transpiración.
Una persona normal pierde, cuando está en reposo, calor a razón de aproximadamente
100 calorías por hora. Cuando se hace un ejercicio moderado, esta cifra aumenta hasta aproximadamente 150 calorías por hora. Si el ejercicio es vigoroso o se realiza un trabajo fuerte, se pierde a razón de 200 calorías por horas o incluso en algunos casos, 250 calorías.
Sin embargo, téngase siempre presente que la temperatura de un espacio cuyo aire está acondicionado y que deberá ser ocupado por persona, no debe ser inferior a la temperatura exterior en más de 10ºC. Esta reducción de temperatura resultará, por general, muy confortable siempre que se reduzca a su valor correcto la humedad del aire. Esto es muy cierto, porque el contenido de humedad del aire afecta a la rapidez de la transpiración, o evaporación del sudor de la piel y, por consiguiente, afecta igualmente la sensación de calor o frío.
Las condiciones de confort en un local habitado se consiguen por la combinación correcta de la temperatura del aire y su humedad.
CUESTIONARIO Nº 7
ESTIMADO ALUMNO:
Este cuestionario tiene por objeto que Ud. mismo compruebe la evolución de su aprendizaje. Una vez que ha respondido todo el cuestionario compare sus respuestas con las que
están en la hoja siguiente.
Si notara importantes diferencias le sugerimos vuelva a estudiar la lección. Conserve en su carpeta todas las hojas, para que pueda consultarlas en el futuro.
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