Cómo funciona un aire acondicionado: principio de funcionamiento, su dispositivo y esquema técnico

La clave para un funcionamiento prolongado y eficaz del aire acondicionado es su correcta operación y mantenimiento regular. ¿Está de acuerdo? Pero para evitar averías de este equipo nada barato, es recomendable estudiar el dispositivo y también considerar el principio de funcionamiento del aire acondicionado.

Precisamente estos temas discutiremos en nuestro material: analizaremos en detalle los elementos estructurales principales de un equipo climático típico. También hablaremos sobre el principio y las características de su funcionamiento, presentaremos un esquema típico. Complementaremos el artículo con fotos ilustrativas y recomendaciones de video útiles.

Dispositivo de un aire acondicionado típico

Es difícil imaginar la vida cómoda de un ser humano moderno sin un aire acondicionado. Y para que durante su uso el usuario no tenga problemas ni averías, es recomendable familiarizarse en términos generales con el dispositivo y el principio de funcionamiento de este tipo de equipo climático. A continuación, hablaremos de los principales componentes y elementos de la estructura del aire acondicionado.

Elementos estructurales principales del equipo

Si el usuario viera un aire acondicionado que mejora la comodidad de su vivienda, en sección transversal, encontraría bastantes elementos y componentes estructurales. Algunos de ellos sirven para controlar el equipo, ayudan a la electrónica estándar y al usuario a supervisar la situación.

Y los principales, que afectan la funcionalidad, son los siguientes elementos de construcción:

• evaporador, que se encuentra en la unidad interior del aire acondicionado y está diseñado para asegurar la absorción de calor por el refrigerante utilizado al convertirse en estado gaseoso;
• condensador – este elemento de construcción se ubica en la unidad exterior del aire acondicionado y está diseñado para asegurar la transición del refrigerante existente al estado líquido, con la liberación simultánea de calor.

En esencia, ambos elementos son radiadores. Ocupan una parte significativa en la construcción de las unidades del aire acondicionado. Esto es necesario para garantizar un intercambio de calor eficiente entre el refrigerante y el aire.

En el diagrama se muestra la unidad interior de un aire acondicionado típico, independientemente de la marca, modelo y capacidad. Su elemento principal es siempre el evaporador, que ocupa la mayor parte del cuerpo.

El evaporador y el condensador forman una estructura compuesta por tubos de cobre de pequeño diámetro con aletas de aluminio transversales colocadas sobre ellos, que están diseñadas para aumentar la velocidad de transferencia de calor.

¿Qué más afecta el rendimiento de los aires acondicionados?

Además del evaporador y el condensador mencionados anteriormente, hay varios otros elementos estructurales que garantizan la eficiencia del equipo de climatización.

Entre ellas se incluyen:

• ventiladores;
• compresor;
• válvula de expansión termostática (válvula).

Componentes como los ventiladores están instalados en cada unidad del aire acondicionado. Su función es intensificar los flujos de aire que barren el evaporador o el condensador, lo que aumenta significativamente el rendimiento general del sistema.

Se puede decir que el compresor es el corazón de cualquier aire acondicionado moderno. La razón es que él mismo asegura el movimiento del refrigerante a lo largo del circuito de refrigeración, que generalmente consiste en tubos de cobre.

En el diagrama se muestra la unidad exterior de un aire acondicionado moderno. Su elemento principal es tradicionalmente el condensador, que se muestra en color azul. Junto a este elemento estructural se encuentra un ventilador, sin el cual no se puede lograr un funcionamiento eficiente del sistema.

Además, el compresor está diseñado para comprimir el refrigerante después del evaporador, lo que también aumenta el rendimiento de cualquier aire acondicionado.

Sobre el diagnóstico del compresor y las particularidades de la reparación de averías hablamos en este artículo.

La válvula de expansión termostática está diseñada para reducir la presión del refrigerante antes del evaporador. Esta característica proporciona un mejor intercambio de calor.

Rol del refrigerante en el funcionamiento del equipo climático

Cualquier aire acondicionado moderno es un sistema técnico compuesto por una serie de componentes y piezas. Pero todos ellos serían inútiles sin el refrigerante, que es una sustancia que pasa fácilmente del estado líquido al gaseoso y viceversa, liberando o absorbiendo una cantidad significativa de calor.

Existen más de 40 tipos de freón, pero solo algunos de ellos se utilizan como refrigerante. El más demandado hoy en día es el R-22 – con él se cargan más del 98% de los aires acondicionados. Pero hay que recordar que sus días están contados y esto debe tenerse en cuenta al comprar equipos de climatización.

Como refrigerante, durante muchas décadas se han utilizado varios tipos de una sustancia llamada freón – esto es, principalmente, una mezcla de etano y metano. La característica principal de dicha sustancia es su bajo punto de ebullición. Lo que ocurre a 5-10 °C. Además, el freón durante la evaporación puede calentarse hasta 70-90°. Estas características permiten eliminar una gran cantidad de calor, además de manera bastante rápida.

Además, dicho refrigerante es incoloro, inodoro y, lo más importante, inofensivo para la salud de los usuarios. Sin embargo, el tipo de freón más demandado hoy en día (R-22) tiene un impacto negativo en la capa de ozono de la atmósfera. Por lo tanto, si usted se preocupa por los problemas ecológicos, entonces debería comprar aires acondicionados que funcionen con el refrigerante R-410, que no destruye las capas protectoras de la atmósfera.

En la foto se muestra la recarga de un aire acondicionado con freón. Pero hay que recordar que, según el llamado Protocolo de Montreal, el uso de freón R-22 debe cesar para el año 2030. Y esto es un punto muy importante. Ya que, cuanto menos tiempo quede hasta dicha fecha, menos conveniente será adquirir aires acondicionados que funcionen con un refrigerante dañino.

En la práctica, la carga de refrigerante del aire acondicionado se realiza con poca frecuencia. Por ejemplo, después de una reparación, mantenimiento o fuga. Y en cualquier caso, el refrigerante mencionado (R-410) no perjudica la salud de los usuarios ni de sus mascotas.

Principio de funcionamiento y esquema del aire acondicionado

El aire acondicionado parece un equipo bastante simple, cuyos componentes estructurales principales no son particularmente complejos. Por lo tanto, analicemos en detalle su principio de funcionamiento, que también es extremadamente sencillo.

¿Cómo funciona un aire acondicionado típico?

Al evaporarse, los líquidos absorben calor, de manera activa, y al condensarse (al pasar del estado gaseoso de nuevo al líquido) lo liberan. Y estos fenómenos físicos tradicionalmente son la base del principio de funcionamiento de los aires acondicionados.

Para comprobar que este método de eliminación de calor es efectivo, incluso se puede hacer en casa. Por ejemplo, aplicando sobre la superficie de su piel cualquier solución que contenga alcohol, la cual, al evaporarse rápidamente, deja una sensación de frío. Ya que el calor de la superficie del cuerpo se absorbe y se desvía.

En pocas palabras, la base del funcionamiento de cualquier aire acondicionado moderno son los procesos de ebullición (con absorción de calor) y condensación (con liberación de calor). En dichos procesos ocurre la absorción/liberación de calor según las fórmulas representadas en el gráfico. Donde Q es la cantidad de calor, L es el calor latente de vaporización, y m denota la masa de la sustancia.

Exactamente así ocurre también en el interior. La razón es que el refrigerante líquido, al entrar en la unidad interior del aire acondicionado, absorbe activamente y en grandes cantidades el exceso de calor, mientras que su temperatura aumenta significativamente.

Como resultado, se evapora y se traslada a la unidad exterior (generalmente ubicada fuera del edificio). Allí, bajo la influencia del aire más frío que el ventilador impulsa en grandes cantidades, ocurre el proceso inverso.

En la foto se muestra el evaporador del aire acondicionado, que por su apariencia recuerda a un radiador común. Y así es, en efecto. Ya que la estructura de este elemento garantiza que el aire cálido de la habitación lo sople de la manera más eficiente posible, y el refrigerante absorbe el calor de ese aire, por lo que la habitación se vuelve más fresca.

Es decir, se produce la condensación, como resultado de la cual el refrigerante se vuelve líquido nuevamente, y, en consecuencia, se libera calor. Luego seguirá un nuevo ciclo, y así hasta el infinito.

Esquema básico de funcionamiento del equipo

Independientemente del tipo, modelo y nombre del aire acondicionado, el proceso de enfriamiento del aire siempre es el mismo. Así, después de encenderse, el refrigerante se suministra al evaporador. En ese momento, su presión es de 3 a 5 atmósferas y su temperatura se encuentra entre 10 y 20 °C.

Luego, en estado gaseoso, el freón se traslada al compresor. Y allí mismo se comprime hasta 15-20 atmósferas. Además, el refrigerante se calienta hasta 70-90 °C.

En el esquema, de forma simplificada, se muestra el principio de funcionamiento de cualquier aire acondicionado moderno. En la figura se indica que el refrigerante enfriado en el condensador entra en el regulador de flujo (válvula termostática). Allí se reduce su presión, lo que permite que el líquido se enfríe aún más. Luego, el refrigerante se transporta al evaporador, donde ocurre el proceso principal: el enfriamiento del aire con el calentamiento simultáneo del refrigerante.

Después de eso, el gas se transporta al condensador, que es activamente ventilado por un ventilador. Como resultado de la acción del aire impulsado a una temperatura más baja, el freón libera calor, lo que provoca su transición al estado líquido.

Sin embargo, su temperatura sigue siendo de 10 a 20 °C superior a la del aire circundante. Este problema se resuelve en el momento en que el líquido pasa a través de la válvula termostática. Allí, la presión del refrigerante se reduce nuevamente a unas modestas 3-5 atmósferas. Esto permite que el freón se enfríe adicionalmente y esté listo para un nuevo ciclo de absorción de calor, por lo que vuelve a ser enviado al evaporador.

En la imagen se muestra un diagrama esquemático del aire acondicionado. Un bloque, equipado con el evaporador, se encuentra en el interior. Y el segundo, con el condensador, está en el exterior. Esto permite que el proceso de intercambio de calor sea lo más eficiente posible. Además, en el bloque que está en el exterior siempre se ubica el compresor, que es la parte más ruidosa de la estructura.

Características del funcionamiento del aire acondicionado

Para el funcionamiento del aire acondicionado se necesita electricidad, pero es rentable, ya que tiene un rendimiento bastante alto.

Pero si hay fluctuaciones regulares de voltaje en la red, para evitar averías en este tipo de equipo climático, se debe instalar inmediatamente un estabilizador.

A pesar del método simple y eficaz de intercambio de calor, siempre hay que recordar que el aire acondicionado cumplirá con las características declaradas solo con un mantenimiento técnico regular.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El video adjunto a continuación ayudará a profundizar y consolidar los conocimientos adquiridos sobre el tema:

El principio de funcionamiento de cualquier aire acondicionado, independientemente de la marca o tipo, es bastante simple, ya que se basa en los fenómenos físicos más básicos. Al mismo tiempo, hay que recordar que el equipo climático tiene diferentes características técnicas. Además, los aires acondicionados se diferencian en fiabilidad, eficiencia y facilidad de uso. Hay que tener en cuenta tanto esto como la futura transición a un refrigerante seguro, ya que esta característica puede conllevar pérdidas financieras.

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