Conceptos Clave en Termodinámica y Sistemas de Climatización

Gases de Efecto Invernadero

Los gases de efecto invernadero absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie de la Tierra, la atmósfera y las nubes. La radiación atmosférica se emite en todas direcciones, especialmente hacia la superficie terrestre. Los gases de efecto invernadero retienen el calor en el sistema superficie-troposfera. Este fenómeno se denomina efecto invernadero. Los aumentos en las concentraciones de estos gases reducen la eficiencia con la que la Tierra irradia energía al espacio. Esto provoca que la atmósfera absorba más radiación terrestre y la desprenda, produciendo un sobrecalentamiento.

Ciclo de Carnot

El ciclo de Carnot se produce cuando un equipo, absorbiendo una cantidad de calor Q1 de una fuente de alta temperatura, cede calor Q2 a una fuente de baja temperatura, produciendo un trabajo sobre el exterior. Este ciclo puede ser invertido. En tal caso, la máquina absorbe calor de la fuente fría y cede calor a la fuente caliente, requiriendo que se suministre trabajo a la máquina. Si el objetivo es extraer calor de la fuente fría, se denomina máquina frigorífica; si el objetivo es ceder calor a la fuente caliente, se denomina bomba de calor.

Tipos de Calderas

• Calderas pirotubulares: Los productos de la combustión circulan por el interior de los tubos que forman el haz de intercambio, estando rodeados por el fluido caloportador.
• Calderas acuotubulares: El fluido portador circula por el interior de los tubos de intercambio de calor, que se encuentran inmersos en los gases o llamas producidas por la combustión.

Torres de Enfriamiento o Recuperación

Las torres de enfriamiento o recuperación disminuyen la temperatura del agua caliente proveniente del condensador mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre.

Funcionamiento en Régimen Seco o Recalentado

Si la última gota de líquido se evapora en el evaporador antes de llegar al compresor, los vapores que entran en el compresor trabajan en régimen seco o recalentado. El funcionamiento con vapor húmedo puede causar averías. En régimen húmedo, tras la compresión, se vaporizan las gotas de líquido, por lo que parte de la carrera resulta inútil. No es rentable mover líquido que no cambia de estado y no absorbe calor en el evaporador.

Esquema de Instalaciones de Climatización

• Sistema bitubo: Es el más comúnmente empleado. El agua que sale del generador de calor se reparte a los distintos montajes o columnas para llegar a todos y cada uno de los tubos calefactores. El conjunto de estas tuberías constituye el denominado circuito de ida.
• Sistema monotubo: Utiliza un solo tubo que actúa tanto de circuito de ida como de retorno.

Características de los Materiales Aislantes

Un buen material aislante debe poseer las siguientes características:

• Baja densidad
• Alta resistencia mecánica
• Plasticidad
• Alta resistencia a la acción biológica
• Bajo poder higroscópico
• Indeformabilidad térmica
• Inodoros e inocuos
• Alta resistencia al fuego
• Neutros químicamente
• Facilidad de instalación

Tipos de Compresores

• Compresores alternativos ordinarios: La compresión se realiza desplazando un elemento compresor con movimiento alternativo, rotativo o helicoidal. El tipo más usado es el compresor alternativo, donde el émbolo es accionado por un sistema biela-manivela.
• Compresores rotativos: El rotor recibe directamente el movimiento del motor. El elemento compresor, que puede ser un émbolo o paletas, realiza la reducción volumétrica comprimiendo los vapores de refrigerante.
• Compresores de tornillo: La compresión se obtiene por el engranamiento de rotores ranurados helicoidalmente y colocados dentro de una cubierta cilíndrica equipada con bocas de aspiración y descarga.
• Compresores centrífugos: Consisten en una o varias ruedas impulsoras montadas en un eje dentro de una carcasa. Los principios de operación son similares a los de ventiladores o bombas centrífugas.

Tipos de Evaporadores

• Evaporadores de expansión seca: La cantidad de líquido que entra en el evaporador está limitada a la cantidad que puede ser completamente vaporizada antes de llegar al extremo final, de forma que solo llegue vapor al tramo de aspiración. Se utiliza una válvula de expansión de tipo termoestático.
• Evaporadores de tipo inundado: Tienen líquido refrigerante en todo su recorrido. El nivel de líquido se mantiene mediante una válvula de regulación de flujo de flotador. El vapor generado se separa del líquido en un separador.
• Evaporadores sobrealimentados (por bomba): Son alimentados con un exceso de líquido refrigerante por medio de una bomba. Este exceso se separa del vapor en un colector de baja presión y se recircula, mientras que el vapor es extraído por el tramo de aspiración del compresor.

Clasificación de Condensadores

Los condensadores se clasifican según el tipo de calor que intercambian:

• De calor sensible
  • De aire:
    • Circulación natural
    • Circulación forzada
  • De agua:
    • De inmersión
    • Doble tubo a contracorriente
    • Multitubulares
• De calor latente
  • Atmosféricos:
    • Multitubulares verticales
    • De lluvia
    • De lluvia a contracorriente
  • De evaporación forzada (condensadores evaporativos)