SISTEMAS DE

CONTENIDO

Refrigeracin

Y AIREACONDICIONADO

Introduccin 1. 2. 3. 4. 5. Panormica de campo Descripciones de trabajos Oportunidades de trabajo Resumen Tareas prcticas

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Oportunidades de trabajoL401 - 6a

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Contenido

Introduccin, 3 Panormica del campo, 3 Breve historia, 3 Tipos de refrigeracin, 3 Acondicionamiento de aire, 5 Lo ms avanzado, 6 Descripciones de trabajos, 7 Acondicionamiento de aire y refrigeracin, 7 Servicio domstico y comercial, 8 Oportunidades de trabajo, 9 Oportunidades de trabajo, 10 Consideraciones geogrficas, 10 Zonas urbanas y rurales, 10 Los trabajadores de la industria, 11 Paga y prestaciones, 11 Trabajar en forma independiente o trabajar para alguien?, 12 Adiestramiento, 13 Resumen, 15 Tareas Prcticas: Perspectivas del campo de trabajo, 15

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IntroduccinBienvenido al Curso de Refrigeracin y Aire acondicionado para estudio en casa! En este curso se tratan ampliamente la teora, la instalacin, la reparacin y el mantenimiento. Es un curso muy completo. Nada se ha dejado fuera. Los aspectos bsicos de cada leccin son descritos en forma clara y directa. Adems, se tratan algunos conocimientos adicionales que tal vez necesite usted; por ejemplo, el de las soldaduras. Y si le interesa establecer un negocio propio, en este curso encontrar la informacin necesaria para ello. Esperamos que este curso para estudio en casa le parezca ms prctico que los que se encuentran en los salones de clase y en los programas de adiestramiento, algunas veces inadecuados. Estamos seguros de que esta manera de estudiar y aprender ser una experiencia satisfactoria para usted.

econmicamente productivo. Comenzaremos con una visin general de la manera en que se inici. Breve historia La gente siempre ha buscado que el ambiente en el que vive sea ms confortable. La calefaccin ha existido desde el descubrimiento del fuego, pero la refrigeracin no apareci sino hasta mucho tiempo despus. Calentar las cosas siempre ha sido ms fcil que enfriarlas. Debido a ello, la refrigeracin siempre ha sido ms costosa. Tipos de refrigeracin Antiguamente, el hielo natural era lo nico que la gente utilizaba para refrigerar sus alimentos. El hielo es un refrigerante muy eficaz porque, cuando se derrite, conserva su temperatura de cero grados Celsius (centgrados) hasta que se ha derretido completamente. El hielo absorbe el calor del ambiente que est ms caliente, y de esta manera lo enfra sin aumentar su propio calor. Hielo. Desde la poca de los griegos y romanos de la antigedad, se ha recolectado hielo y nieve durante el invierno, que luego se almacenan en galeras con aislamiento, para utilizarlos durante los meses de verano. En el siglo XIX, veloces barcos de vela llevaban preciadas cargas de hielo ansiosamente esperado por la gente de casi todo el mundo. Su transporte por mar era muy costoso y difcil, pero siempre haba millares de personas dispuestas a pagar generosamente por el alivio del calor y por el placer de evitar que se descompusieran los alimentos. Conoce las neveras antiguas? Eran grandes gabinetes de grueso metal esmaltado, que tenan cinco o seis puertas. Una vez por semana, o quiz dos si era verano, el camin del hielo haca su aparicin y el repartidor sacaba de la parte posterior del3

Panormica del campoEl mantenimiento de la refrigeracin y el aire acondicionado es un campo dinmico y

Figura 1-1. Bienvenido al Curso de Refrigeracin y Aire acondicionado para estudio en casa!L401

vehculo un gran trozo de hielo y lo pona en la nevera. Durante aos, as era como la gente conservaba fros sus alimentos. Durante todo ese tiempo, los cientficos se encontraban ocupados en la bsqueda de mtodos mejores. Lquido voltil. Entre las leyes de la naturaleza, haba una que resultaba especialmente interesante. Un lquido voltil es el que se evapora con rapidez al ser expuesto al aire. El alcohol es un lquido voltil, lo mismo que el amoniaco. Los lquidos voltiles conservan el calor cuando se evaporan, por lo que pueden usarse para enfriar lo que est a su alrededor. Modificando la presin sobre el lquido se puede controlar la temperatura a la que ocurre la evaporacin. En el ao de 1748, en la Universidad de Glasgow, Escocia, William Cullen realiz el primer experimento de xito con dichos lquidos. Sin embargo, no lo utiliz comercialmente. De manera que no fue sino hasta 1834 que Jacob Perkins, un ingeniero estadounidense radicado en Londres, obtuvo una patente sobre la primera mquina prctica para hacer hielo. La mquina era un sistema de refrigeracin por medio de un

Figura 1-2. Esta es una descripcin de las viejas neveras.4

lquido voltil. Tena un compresor, que trabajaba con un circuito cerrado, con objeto de conservar el combustible para volverlo a usar. Refrigeracin por aire. En Estados Unidos, el primero en hacer una mquina refrigeradora eficaz fue John Gorrie, en 1844. Su mquina se basaba en el principio de que el aire se calienta cuando se comprime y se enfra cuando se expande. Este sistema de refrigeracin por aire se utiliz mucho a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, pero hoy en da est en desuso. Sistema de absorcin. Alrededor de 1858, en Francia, Ferdinand Carr invent un sistema de refrigeracin de otro tipo. Era un sistema de absorcin, y funcionaba quemando gas natural, madera, carbn o cualquier otra materia combustible. Su uso se haba generalizado antes de que la electricidad se volviera econmica y estuviera ampliamente disponible. En la primera versin de este sistema, se usaba agua como refrigerante y cido sulfrico como un absorbente. Posteriormente, Carr modific su sistema, para que usara amoniaco y agua. En un principio, este sistema result impopular, pues se crea que era malsano. Durante la guerra civil estadounidense, pudo burlarse el bloqueo impuesto por los estados del norte y hacer llegar a los estados sureos varias de las mquinas de Carr, que les fueron de gran utilidad. Despus, el sistema se hizo popular y todava se usa. Para 1860, se haban desarrollado los conceptos bsicos de la refrigeracin. Por aquellos aos, el propsito principal de los equipos de refrigeracin era la produccin de hielo. Despus vendran los grandes frigorficos, las cerveceras y los buques y ferrocarriles refrigeradores. A principios de este siglo, el aire acondicionado se comenz a usar con fines industriales y de confort. En 1911, Willis Carrier (a quien no se debe confundir con elL401

Carr francs que acabamos de mencionar) dise el primer sistema prctico de aire acondicionado. El estallido de la Segunda Guerra Mundial fren la produccin e instalacin de equipos de aire acondicionado, pero cuando lleg a su fin se reiniciaron en serio. El inters por este tipo de acondicionamiento de aire sigue en aumento. El mercado para los equipos de refrigeracin contina expandindose a medida que la gente les encuentra nuevas aplicaciones. Sus usos industriales se han concentrado casi exclusivamente en los campos de almacenamiento y distribucin de alimentos. La industria qumica tambin usa mucho los equipos de refrigeracin en aplicaciones como el con-

trol de procesos, la separacin de materias qumicas, la manufactura de productos petroqumicos y la licuefaccin de gases. El control preciso de la temperatura durante la fabricacin, es lo que ha hecho posible la existencia de muchos de los productos y materias qumicas que tenemos actualmente. Acondicionamiento de aire El tipo ms comn de sistemas de acondicionamiento de aire se compone de las siguientes partes bsicas: Compresor, que pone bajo presin al refrigerante, como, por ejemplo, el Fren. Condensador, que le quita al refrigerante el calor producido por la compresin y lo transforma de un gas en un lquido. Vlvula de expansin, que hace posible que el lquido se expanda y vuelva al estado gaseoso. Evaporador, en el que la provisin de aire se enfra al ceder parte de su calor al refrigerante. Red de distribucin de aire, que usa un ventilador para impulsar el aire fresco a travs de ductos y difusores hacia el espacio acondicionado. Dispositivo de control, que regula la temperatura y la humedad. Los sistemas de acondicionamiento de aire se clasifican de distintas maneras, como: por su mtodo de calefaccin o refrigeracin, por el refrigerante, por el equipo, por el mtodo de distribucin de aire, por el dispositivo de control de la temperatura.5

Figura 1-3. El control de la temperatura es fundamental para la fabricacin de muchos productos qumicos.L401

La refrigeracin puede lograrse mediante la expansin del refrigerante en un evaporador o haciendo circular agua helada. A menudo, el ciclo de refrigeracin de un sistema de aire acondicionado se considera en trminos del tipo de equipo que se usa para lograr el efecto de refrigeracin. O sea, que el compresor puede ser alternativo, centrfugo o de tornillo. Del mismo modo, se puede usar una mquina de absorcin de gas. Hay muchos tipos de redes de distribucin de aire. Las de ductos (tubos) comunes utilizan un sistema de ductos nicos para la provisin y retorno del aire. Las de ductos dobles suministran aire caliente y fro a travs de dos ductos separados. La temperatura del aire en el espacio acondicionado se regula por medio de un sistema de control compuesto de termostatos elctricos, neumticos o de estado slido. Otro mtodo de clasificacin, an ms sencillo, se basa en la manera y lugar en el que se usa el sistema. Segn esto, hay tres categoras: residencial, comercial, industrial. Los sistemas residenciales se utilizan en las casas. Por lo general, estos sistemas vienen ya empacados, y todas las partes estn colocadas en una o dos piezas de equipo. En los sistemas divididos, una de las piezas contiene el equipo de refrigeracin y calefaccin, mientras que la otra contiene el equipo de distribucin de aire. Los sistemas comerciales que se instalan en los grandes edificios usan unidades ms grandes. Se caracterizan porque tienen equipos de refrigeracin centrales, en su mayora compresores centrfugos con torres de enfriamiento separadas. El aire helado se enva por unas tuberas a un sitio alejado, donde se encuentra el equipo procesador de aire. Una vez que este equipo ha acondicionado el aire, lo distribuye a los locales para lograr el nivel de confort deseado.6

Figura 1-4. Generalmente, las unidades residenciales de aire acondicionado vienen ya empacadas como una o dos piezas de equipo.

Los sistemas industriales se instalan en las fbricas que tienen necesidades especficas de humedad o temperatura, o de ambas. En una fbrica de goma de mascar es necesario mantener un cierto nivel de temperatura y humedad, para que la goma se conserve fresca mientras la elaboran y empacan. En una fbrica en la q u e se e n s a m b l a n c o m p o n e n t e s electrnicos, se requiere tener un control m u y exacto de la t e m p e r a t u r a y la humedad, as como un aire muy limpio. Se necesit mucho tiempo para que la ciencia de la refrigeracin llegara al punto en el que se encuentra actualmente. A medida que vaya usted estudiando este curso, aprender todo lo que hay que saber sobre los equipos que hemos descrito. Lo ms avanzado La refrigeracin ha hecho posible llevar alimentos a quienes padecen hambre, as como medicamentos y vacunas a los enfermos en los lugares ms remotos del mundo. La refrigeracin ha hecho posible el transporte de los rganos y tejidos con los que se realizan los milagros de la medicina. Incluso, ha hecho posible el programa espacial. Gracias a las modernas tcnicas de refrigeracin es posible enfriar los combustibles voltiles que usan los cohetes y m a n t e n e r temperaturas apropiadas para la vida humaL401

Descripciones de trabajos Los tcnicos en refrigeracin y aire acondicionado son trabajadores calificados que instalan, mantienen y reparan estos complejos sistemas en los medios residenciales, comerciales e industriales. Naturalmente, se necesita ms de una sola mquina para ventilar o acondicionar el aire. Los tcnicos deben ser capaces de trabajar con todas las partes del sistema, as como con la maquinaria central. Los tcnicos se pueden especializar ya sea en la instalacin de los equipos, o en su mantenimiento y reparacin. Hay tcnicos que trabajan solamente con determinados equipos, como los del acondicionamiento de aire para residencias o los de refrigeracin comercial. Algunos de ellos hacen instalaciones y dan mantenimiento. Los siguientes ejemplos son unos cuantos de los trabajos que hay en este campo. Acondicionamiento de aire y refrigeracin Los tcnicos en refrigeracin y acondicionamiento de aire se encargan de instalar y dar servicio a equipos centrales de aire acondicionado y a una gran variedad de equipos de refrigeracin. Los tcnicos se basan en los diagramas y las especificaciones para instalar compresores, unidades de condensacin, motores, evaporadores y otros componentes diversos. Luego conectan los componentes con los ductos (tuberas), las fuentes de energa elctrica y las lneas de refrigerante. Cargan el sistema de refrigerante y lo prueban, para asegurarse de que funcione correctamente. Cuando un equipo se descompone, los tcnicos determinan qu es lo que anda mal y lo reparan. Para localizar la falla, prueban los relevadores, compresores y termostatos. Durante los meses ms fros, verifican el7

Figura 1-5. La refrigeracin ayuda a salvar vidas.

na en el interior de la cpsula del transbordador espacial estadounidensej Tal vez el logro ms espectacular de la tecnologa de la refrigeracin sea la criogenia. Esta es la ciencia de congelar tejidos, rganos y seres vivientes al extremo de que se puedan conservar, sin descomponerse, hasta por cientos de aos (en potencia). Esos tejidos, rganos y seres se congelan hasta el punto en que su contenido de calor es pequesimo, muy cercano al cero absoluto, que es menos 273 grados Celsius (lo que significa 273 grados abajo del punto de congelacin del agua, que es cero grados Celsius). Se hace con tanto cuidado, que es posible congelar a un animal y volverlo totalmente, sano a una vida plena. Es posible que algn da los viajeros del espacio usen esta tcnica para recorrer grandes distancias sin envejecer. El acondicionamiento de aire ha aumentado la eficiencia y ha mejorado los resultados en las aulas, las fbricas y las oficinas. Hasta salva vidas humanas en las regiones muy calurosas. Muchas veces, los enfermos y los ancianos no podran sobrevivir a las ondas de calor si carecieran de aire acondicionado. Las grandes computadoras pueden funcionar de manera continua y confiable porque estn rodeadas de una temperatura constante.L401

sistema y le dan mantenimiento necesario, para lo cual tal vez tengan qu hacer una reparacin mayor del compresor. Servicio domstico y comercial El tcnico se puede especializar en cualquiera de los aspectos que ofrece el campo de la refrigeracin y aire acondicionado. Algunos prefieren disear e instalar los equipos, otros, dedicarse a darles servicio. En cierto modo, la instalacin y el servicio tienden a ir de la mano. Sin embargo, entre el trabajo domstico y el trabajo comercial hay diferencias considerables. El servicio domstico consiste en darle servicio al equipo en la casa. Los tcnicos especializados en servicio domstico instalan en las casas nuevas sistemas de aire acondicionado, y mejoran o dan servicio a los equipos ya existentes. Lo ms comn es que los tcnicos que establecen su propio negocio lo hagan en este sector de la profesin. En este caso, el contacto con el cliente tiende a ser ms personal, y el tcnico discute la situacin directamente con el dueo de la casa. Este contacto personal con el cliente puede ser una ventaja, o una desventaja.

Figura 1-6. A algunas personas les agrada el aspecto personal del trato con las amas de casa.8

Por lo general, los tcnicos que trabajan en dar servicio a las casas lo hacen en una comunidad pequea o una seccin especfica de la ciudad. Es posible que tengan "rondas" fijas, variables de acuerdo con la temporada. Quiz lo normal sea que visiten a determinados clientes, para reparar el refrigerador, o para recargar los acondicionadores de aire de las habitaciones. Si a usted le agrada tratar con la gente, y le gusta ver por s mismo las mejoras que ha hecho, es posible que ste sea el sector que le convenga. Otra de las ventajas de dar servicio a las casas, es que no tiene que levantar cosas pesadas ni trabajar en condiciones peligrosas. La maquinaria y las piezas de los equipos domsticos son ms pequeas y ligeras que en los sectores comercial e industrial. Debido a esto, muchas veces es posible trabajar solo o con la ayuda de un socio nada ms. Con frecuencia, los ingresos del tcnico dependen de l mismo. Los tcnicos que se dedican al sector comercial tratan con los negocios y la industria. Por regla general, esto significa que los ingresos son mayores. Las empresas necesitan satisfacer sus necesidades de inmediato y con frecuencia esas necesidades son muy grandes. Los edificios se proyectan teniendo en mente el aire acondicionado. Muchas veces, las ventanas se disean de manera que no puedan abrirse. Puede suceder que el sistema de aire acondicionado se descomponga, y que los empleados sean enviados a sus casas hasta que se termine la reparacin. Claro est que los tcnicos que dan servicio a esos enormes sistemas cobran mucho dinero, sobre todo porque generalmente los llaman de urgencia.L401

Esperamos haber dejado bien claro qu tan importante es el control de la temperatura. Ya sea que se trate de ventilacin, acondicionamiento de aire o refrigeracin, es posible que estn arriesgndose grandes cantidades de dinero e incluso vidas humanas. Por lo tanto, es muy importante que quienes estn pensando en dedicarse a este campo reciban el mejor adiestramiento posible. Para eso, precisamente, preparamos el presente curso. Oportunidades de trabajo Puesto que usted ha optado por dedicarse al campo de la refrigeracin y aire acondicionado, le convendra pensar desde ahora en el sector de especializacin que le gustara. Es importante que lo haga desde ahora, no importa que decida trabajar por su cuenta o para una compaa. Si trabaja de manera independiente, necesitar algn tiempo para establecerse en la ciudad que escoja. Sera una pena que, despus de hacer todo el esfuerzo del caso, tuviera que irse a otro sitio. Por eso necesita pensar en dnde quiere vivir, antes de que se haya establecido. Si tiene hijos o espera tenerlos, le convendra pensar qu clase de sitio le gustara para ellos. Adems, tome en cuenta las exigencias del trabajo. Aunque no se necesitan pomposos ttulos universitarios, ni habilidades especiales, el profesional de la industria de la refrigeracin y aire acondicionado si debe desarrollar determinadas aptitudes. Antes de decidirse, dedique un poco de tiempo y esfuerzo a aprender todo lo que le sea posible sobre las exigencias de la profesin. Esta leccin se hizo con ese propsito.9

Figura 1-7. Los mecnicos que dan servicio a los sistemas comerciales de aire acondicionado deben estar listos para atender llamadas de urgencia.

En la industria, la situacin es todava ms grave. Es esencial que el equipo funcione debidamente. Qu sucede en una fbrica de productos alimenticios si falla la refrigeracin? Hace algn tiempo, durante un fin de semana, se descompuso el sistema de refrigeracin de una empacadora de carnes. Lo que es peor, tambin el sistema de alarma se descompuso, por lo que no se supo nada sino hasta el lunes. Se perdieron mucha carne y mucho dinero. Una prdida como esa en un fin de semana es bastante grande, pero es insignificante en comparacin con lo que se puede perder en unas cuantas horas en otras industrias. La elaboracin de medicinas requiere muchas etapas diferentes, algunas de las cuales se deben hacer en condiciones de temperatura exactas. Es posible que haya mucho dinero de por medio.L401

Oportunidades de trabajo Generalmente, los puestos de trabajo para los tcnicos en refrigeracin y aire acondicionado estn en la industria de la construccin, o con los contratistas de refrigeracin. Tambin se pueden encontrar muchos trabajos en las cadenas de supermercados, los hospitales, las escuelas, las fbricas y en casi cualquier organizacin que tenga grandes sistemas de aire acondicionado y refrigeracin. Por otra parte, hay muchos tcnicos en refrigeracin y aire acondicionado que trabajan por su cuenta. Consideraciones geogrficas En todas partes hay trabajo. En los estados de clima caliente, donde hace ms calor y la refrigeracin se necesita durante ms tiempo, hay ms mecnicos de aire acondicionado. Zonas urbanas y rurales Para realizar sus diversas tareas, el profesional de la refrigeracin y aire acondicionado necesita conocer muchas y diferentes cosas. En este curso estudiaremos las reas de conocimientos que deber usted adquirir, y le diremos por qu son importantes. Para tener un conocimiento completo de la profesin a la que piensa dedicarse usted, es necesario que estudie cada una de las lecciones de este curso. Sea lo que fuere lo que decida hacer, cuando termine este curso estar usted bien preparado.10

Figura 1-8. Le conviene pensar desde ahora qu tipo de trabajo escoger y en dnde quiere establecerse.

Es cierto que se pueden encontrar trabajos de refrigeracin y acondicionamiento de aire en cualquier parte, pero la naturaleza del trabajo vara de acuerdo con el lugar. Si a usted le interesa la instalacin y el servicio residenciales, le convendra pensar en trabajar en una ciudad pequea. Las ciudades pequeas son convenientes para quien desea iniciar su negocio propio, porque es ms fcil hacerse de una buena reputacin y muchas veces hay menos competencia.L401

Le convendra pensar en las regiones ms calurosas. En caso de que se interese principalmente en los sistemas de aire acondicionado o refrigeracin muy avanzados o poco comunes, casi siempre tendr que pensar en establecerse en una ciudad grande. Casi todas las aplicaciones ms avanzadas de estos nuevos sistemas se hacen en las ciudades, pues las empresas disponen de grandes presupuestos para cubrir sus costos. Por lo general, se pueden obtener mejores ingresos en las ciudades. Sin embargo, la competencia es ms intensa, la vida ms agitada y el trabajo es, a menudo, menos personal que en una ciudad pequea. Al final de cuentas, todo depende de qu cosas tienen mayor importancia para uno. Los trabajadores de la industria La gente tiene cada vez ms conciencia de la necesidad de ahorrar energa, por lo que, tambin en el campo de la refrigeracin, se estn ideando nuevos mtodos y sistemas. En los negocios, la industria y los hogares, los consumidores estn prefiriendo los nuevos equipos, que son ms eficientes y econmicos. Esto, en combinacin con los incentivos ofrecidos por los gobiernos y las empresas de servicio pblico de algunos pases, ha estimulado a los usuarios comerciales y residenciales a instalar estos nuevos equipos. El resultado es que, los conocimientos de refrigeracin y aire acondicionado tienen una demanda estable, casi garantizada. Son muy pocas las profesiones en las que se tiene un mercado garantizado. AdeL401

30 aos de Servicio 'Gracias CtufT

Figura 1-9. Siempre hay oportunidades para los nuevos tcnicos, pues muchos tcnicos viejos se jubilan.

ms de la demanda por modelos nuevos que usen ms eficazmente la energa, en las casas y en los negocios la gente depende de los sistemas de refrigeracin ya existentes. Hay una necesidad permanente de servicio y mantenimiento para estos viejos sistemas.

Paga y prestaciones Generalmente, el ingreso por hora de quienes trabajan en este campo es mayor que el de quienes trabajan en especialidades similares. Los aprendices llegan a ganar el equivalente a la tercera parte, aproximadamente, de lo que se paga a los trabajadores experimentados. Lo normal es que los tcnicos trabajen 40 horas a la semana. No obstante, durante11

ciertas temporadas deben trabajar tiempo extra y hasta en horarios irregulares. Trabajar en forma independiente o trabajar para alguien? Trabajar por cuenta propia o para una compaa establecida, eso es lo que debe decidirse. Los dos caminos tienen sus ventajas y desventajas. Antes que otra cosa, hay que estar consciente de que ni el mejor de los cursos reemplaza a la experiencia directa de trabajo. Hay multitud de pequeos trucos que slo quienes tienen muchos aos de trabajar le pueden ensear. El novato no puede conocerlos. Si en verdad le interesa establecerse por su cuenta, lo primero que debe hacer es trabajar durante algn tiempo para otra persona. Consiga un trabajo con alguien que est

Figura 1-10. La decisin sobre trabajar por cuenta propia o para una gran compaa, depende de qu cosas tienen ms importancia para uno.

especializado en aquello en lo que usted se quiere especializar, y trabaje con l durante algn tiempo. Una vez que haya absorbido todo lo que p u e d a en ese trabajo, establzcase por su cuenta. Ponga en prctica lo que haya aprendido. Seguramente habr aprendido muchos pequeos "trucos" del oficio que ni siquiera saba que existieran. Esa experiencia le ser de gran utilidad. Por otra parte, si no tiene inters en trabajar por su cuenta, encuentre una c o m p a a q u e se especialice en refrigeracin y aire acondicionado. Luego, investigela cuidadosamente. Averige si su rotacin de personal es alta, qu reputacin tiene, cuntos aos tiene de establecida y la clase de personas que trabajan para ella. Haga los planes para su bsqueda de empleo como si se tratara de una inversin, porque en realidad es una inversin en su propio futuro. A nadie le divierte andar en busca de empleo, as que hgase el propsito de hallar la compaa apropiada y de quedarse en ella. Tal vez querr encontrar una compaa que est accesible. Si tiene una casa propia, o le gusta mucho el lugar en el que vive, no querr hacer un largo viaje al trabajo. Por lo que se refiere al sueldo, no es fcil establecer reglas fijas. Cuando se trabaja para una compaa, sta obtiene una utilidad del trabajo que uno hace, lo cual quiere decir que no se gana mucho dinero. Pero no se corren tantos riesgos, la compaa se encarga de los dolores de cabeza. Se encarga de los programas de prestaciones y, en muchos casos, le proporciona el equipo de trabajo. La compaa compra las piezas de repuesto, y algunas veces tambin las herraL401

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mientas. Y consigue los clientes. Todo lo que tiene usted que hacer es ir a atenderlos. En contraste, cuando se trabaja por cuenta propia uno es quien tiene que proporcionar las herramientas, el taller y el transporte. Uno es quien se encarga de los seguros y la contabilidad. Al principio, ningn negocio pequeo es un buen negocio. Se necesita tiempo para hacerse de clientes y una reputacin. Con lo anterior, no pretendemos desalentarlo ni decirle que no instale su negocio propio. El manejar un negocio propio es algo creativo y satisfactorio. Slo que es mejor tener una poca de experiencia previa. As se aprende lo que no se debe hacer. Una vez que trabaje por su cuenta, ganar ms dinero que si trabajara para una compaa. La razn es que no tendr que pagar los enormes gastos de administracin que tienen las grandes empresas. Podr conservar un mayor porcentaje de sus ingresos. Otro camino es el de trabajar en una compaa para obtener la experiencia que necesita y despus, cuando llegue el momento apropiado, establecer su negocio propio, al que le dedicara parte de su tiempo, porque tambin podra dar clases en una escuela tcnica de enseanza media. La enseanza ofrece algunas compensaciones, sobre todo la que se imparte en los niveles de bachillerato o enseanza media. Se recibe un sueldo, se goza de vacaciones, prestaciones y dems. Generalmente la enseanza no es muy bien pagada, pero si con ella puede complementar los ingresos que le produzca su negocio de refrigeracin y acondicionamiento de aire, le ir bastante bien.L401

Refrigerante Dispositivo de control de flujo Compresor

Figura 1-11. Mientras "levanta" su negocio, podra usted dar clases sobre refrigeracin y aire acondicionado.

Adiestramiento Hay varias maneras de adquirir los conocimientos que se necesitan para iniciarse en el campo de la refrigeracin y el acondicionamiento de aire. Algunos mecnicos comienzan como ayudantes y trabajan con mecnicos experimentados, durante algn tiempo, para adquirir esos conocimientos. Los nuevos trabajadores comienzan haciendo cosas sencillas. Cargan los materiales o aislan las lneas de refrigerante. Gradualmente, se encargan de trabajos ms complejos, como cortar y soldar las tuberas y las hojas de metal o probar los circuitos elctricos. Al cabo de cierto tiempo, han recibido un adiestramiento bastante bueno, y estn capacitados para hacer toda clase de reparaciones e instalaciones.13

Al hacer sus contrataciones, los patrones escogen a quienes tienen aptitudes para la mecnica y han tomado cursos de aplicacin de las matemticas en el taller, dibujo mecnico, electrnica y lectura de diagramas. Cada vez es ms necesario tener conocimientos bsicos de microelectrnica, porque sta se utiliza cada vez ms en los controles de los equipos de refrigeracin y aire acondicionado. Muchas escuelas de enseanza media ofrecen programas de refrigeracin y aire acondicionado. Los alumnos estudian teora, as como el diseo y la construccin de equipos. Aprenden los aspectos bsicos de la instalacin, el mantenimiento y las reparaciones. El tomar uno de estos cursos no es garanta de que se obtendr un empleo pero, en general, los patrones prefieren contratar a quienes han tenido un curso completo, dado que necesitan menos capacitacin en el trabajo. Adems, los programas les sirven a los estudiantes para determinar si realmente les interesa este campo y si tiene las aptitudes necesarias. Por ltimo, hay cursos, como ste, para estudiar en casa. Est es, tal vez, la mejor solucin, y le diremos por qu. Con este tipo de curso, no tiene que asistir a un colegio ni tomar diversas clases que no le interesan, slo por satisfacer los requisitos generales. Posiblemente la mejor razn para decidirse por este tipo de curso, es su aspecto prctico. La escuela requiere tiempo; por lo general, las clases se imparten durante el da. A menos que uno tenga ciertos recursos14

Figura 1-12. Para quienes desean estudiar y aprender a su propio ritmo, los cursos para estudio en casa son la mejor manera de llegar a ser un buen tcnico.

econmicos, tiene necesidad de trabajar. Y no es fcil trabajar y asistir a la escuela simultneamente. Con este curso para estudio en casa, podr usted estudiar a su propio ritmo y en los horarios que ms le convengan. Y como los diversos aspectos se tratan del mismo modo, obtendr una educacin completa y balanceada. Los materiales del curso son comprensibles. Se proporciona reforzamiento inmediato, por lo que el aprendizaje se hace agradable. Cuando termine usted este curso de estudio en casa, estar en posicin de sacarle el mximo provecho al ingresar al mercado de trabajo como un profesional debidamente capacitado.L401

ResumenEs posible que una gran parte del material de esta leccin de introduccin le parezca a usted muy novedoso. Sin embargo, si lo vuelve a leer despus de que haya terminado este curso de estudio en casa, le parecer muy sencillo. No es difcil aprender ninguna de las partes del curso, siempre que las estudie con su propio ritmo y les dedique el tiempo y la atencin necesarios. Una clave para dominar el estudio es tener conciencia de nuestras propias fuerzas y debilidades. Si no se es capaz para una materia determinada, hay que dedicarle ms tiempo. Algunas personas necesitan dedicarle a las secciones de matemticas el

doble del tiempo que a otras secciones. Una de las ventajas del curso de estudio en casa, es que cada quien le puede dedicar el tiempo que necesite para aprender bien. Tmese tanto tiempo como quiera para dominar cada seccin, y entonces, contine con la siguiente. As se sentir confiado de estar aprendiendo todo lo necesario para ser un profesional de xito en la industria de la refrigeracin y el aire acondicionado. Bienvenido al curso! Le deseamos que tenga el mejor de los xitos en su nueva carrera. (Esta Leccin no t i e n e Examen.)

Tareas Prcticas

vicio en refrigeracin y aire acondicionado se puede encontrar en el sector residencial, comercial o industrial.Por ello es conveniente que usted vaya conociendo cul puede ser su mercado potencial, ya sea dentro de su comunidad o colonia, o de su ciudad. Si usted va conociendo gradualmente su mercado de trabajo, al concluir sus estudios ver con plena claridad las direcciones ms apropiadas en que debe encaminar sus servicios profesionales. Por tal razn, hemos preparado esta tarea prctica, cuyo objetivo es un estudio de campo que le permitir conocer su mercado potencial.

Perspectivas del campo de trabajo

Materiales que usted necesitar Hojas de papel Lpiz Calculadora de bolsillo (no indispensable)

Lo que usted deber hacer Informacin previa Como le hemos mencionado en la leccin, su campo de accin como tcnico de serDeterminar el mercado potencial de su comunidad o ciudad de tal manera que tenga un panorama ms definido de hacia adonde dirigir sus esfuerzos.

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Procedimiento 1. Si radica en una ciudad ms o menos grande (300,000 habitantes o ms), verifique alrededor de cuantos establecimientos existen de carniceras, tiendas de autoservicio, fbricas textiles, hospitales, laboratorios qumicos, centros de cmputo, cines, empresas dedicadas al montaje o mantenimiento de equipos de refrigeracin o aire condicionado, escuelas de enseanza tcnica, bodegas refrigeradas y todos los lugares donde se emplee aire condicionado o refrigeracin. Puede valerse de fuentes informativas como directorios telefnicos, asociaciones empresariales, cmaras patronales, etc. 2. Ahora vaya a la oficina censal de su localidad y obtenga el nmero promedio de personas que habitan en su comunidad. Divida el nmero obtenido entre 4 (promedio de personas que forman una familia) y, al total que le de, qutele el 20%. Ejemplo:

Esta operacin le da un n m e r o aproximado de casas donde puede existir o existe un refrigerador domstico. 3. Acuda entonces a la agrupacin de los comerciantes de su localidad y obtenga el nmero de tcnicos de servicio en refrigeracin y aire acondicionado registrados. Sume el nmero de organizaciones comerciales e industriales que obtuvo en el punto 1 al nmero aproximado de casas con refrigerador que obtuvo en el punto 2 y divida la cifra obtenida entre el nmero de tcnicos registrados. Lo que obtendr es el nmero de instituciones que debera atender cada tcnico. Si usted fuese uno de ellos, fjese en la cantidad de trabajo que podra atender.

Conclusiones Existen muchas personas que, sin haberse preparado adecuadamente, ofrecen sus servicios como tcnico a la comunidad, pero bien pronto se van quedando sin trabajo. Si usted se prepara convenientemente, como lo est haciendo en este curso, muy pronto ir obteniendo prestigio y mayores oportunidades de trabajo.

No. de familias -20%

-Y despus, qu sigue?

En su prxima leccin se introducir en la teora del aire acondicionado y conocer de qu manera influyen las temperaturas en la produccin, el humor personal y la salud. Este conocimiento le permitir proponer el diseo de equipos e instalaciones.

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SISTEMAS

DE

CONTENIDO

Refrigeracin

K^nmACONDICIONADO

Introduccin 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Definiciones y descripciones Las seis condiciones del aire acondicionado Condiciones de confort Suma y resta de Btu en la refrigeracin Qu es la humedad El ciclo de refrigeracin Resumen Tareas prcticas Examen..

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Control del clima y el confortL402 - 6a

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Control del clima y el confortObjetivos de aprendizajeCuando haya terminado esta leccin, usted ser capaz de

Establecer la definicin o descripcin correcta de los trminos que se utilizan en el campo del enfriamiento por aire, para el control del clima. Identificar las seis condiciones del aire acondicionado. Enumerar las condiciones necesarias para el confort humano que son producidas por los sistemas de refrigeracin.

Enumerar los pasos para determinar la cantidad de Btu agregada a una sustancia mediante la aplicacin de calor y la cantidad de Btu perdida a causa de la extraccin de calor. Enumerar los pasos para determinar la humedad relativa con base en temperaturas de bulbo seco y bulbo hmedo. Identificar las etapas del ciclo bsico de refrigeracin.

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introduccin El control del clima de interiores es un negocio importante en todo el mundo. Hay slo unas cuantas regiones, en las zonas templadas, en las que la gente puede vivir confortablemente y trabajar a gusto sin alguna forma de calefaccin en el invierno o de enfriamiento en el verano. Por lo tanto, la gente tiene la necesidad de regular el clima de los espacios interiores. La prctica del control del clima de interiores se llama acondicionamiento de aire. El acondicionamiento de aire se utiliza para controlar el clima interior en hogares, cines, hospitales, supermercados, centros comerciales, oficinas, fbricas, y en casi todos los edificios pblicos. En casi todas partes del mundo, el aire acondicionado tiene gran importancia. Ha dejado de ser un lujo, como se pensaba hace tiempo. En la actualidad, simplemente no podemos vivir sin l. Se ha convertido en una necesidad.

Tal vez se pregunte usted cundo se inici el control del clima de interiores. Pues bien, durante cientos de aos la gente ha podido calentar sus casas por medio del uso controlado del fuego. Pero no ha sido hasta el siglo XX cuando la ciencia nos ha permitido emplear el gas y la electricidad para calentar el ambiente de nuestros interiores. El gas y la electricidad son ms limpios y fciles de controlar que el fuego directo. Y lo que es todava mejor, nos permiten regular nuestro confort durante todo el ao. Pero ya basta de la calefaccin. Qu hay acerca del enfriamiento? No fue sino hasta principios de la dcada de 1900 cuando se pens que sera posible enfriar el aire por medio de la refrigeracin mecnica. Durante los aos treinta, comenzaron a utilizarse comercialmente los equipos para el acondicionamiento de aire. Para los aos cincuenta, la industria del aire acondicionado haba avanzado considerablemente hacia la aplicacin de este sistema en casas en las que se pudiera vivir con ms confort. Con anterioridad, los mtodos que usaba la gente para enfriar su medio ambiente eran menos avanzados. Construan sus casas con gruesas paredes que tardaban todo el da en calentarse. Colgaban cobertores hmedos en las puertas para que los interiores se enfriaran con la evaporacin. En esta leccin y en lecciones posteriores, aprender usted por qu funcionaban esos mtodos. Pero probablemente ya adivin que no se podan controlar con tanta facilidad como los modernos sistemas de refrigeracin. Todos los aos se disean nuevos equipos y nuevos mtodos para el acondicionamiento de aire. La industria crece en forma continua y las oportunidades de hacer carrera son excelentes. Usted ha hecho una eleccin inteligente al decidirse a ingresar en el campo de la refrigeracin y el aire acondicionado, y a hacer los estudios necesarios.3

Figura 2-1. El control del clima nos permite vivir y trabajar confortablemente. L402

Esta leccin trata sobre el clima y el control del confort. Es una introduccin a muchas de las cosas relacionadas con la manera en que la industria del acondicionamiento de aire puede lograr dicho control. En ella, aprender sobre las seis funciones del aire acondicionado, la gente y el medio ambiente, el calor y la energa trmica, las condiciones necesarias para el confort humano. Aprender tambin, en forma bastante detallada, sobre una de las seis funciones del acondicionamiento de aire: la refrigeracin. Asimismo, aprender acerca de las etapas que componen el ciclo de refrigeracin. Al principio de la leccin, se incluye una lista de definiciones y descripciones. Conforme vaya leyendo y estudiando los temas de sta y las lecciones siguientes, ver usted que le ser de gran utilidad. (Descubrir tambin que la lista le ser muy til cuando estudie para sus exmenes.)

Definiciones y descripcionesA medida que se vaya usted adentrando en el campo de la refrigeracin y el aire acondicionado (campo al que nos referimos con las siglas REAC), se ir encontrando con que esta vocacin, lo mismo que todas las carreras y profesiones, tiene su lenguaje propio. Algunos de los trminos que utilizar en su trabajo, los conoce. Tal vez ya comprenda su significado, porque se emplean en el lenguaje de todos los das. Aprender tambin que otras palabras tienen un significado propio y especfico. Para que pueda comprender las lecciones, as como qu es lo que la gente discute cuando habla sobre temas del campo de REAC, ser necesario que aumente su4

vocabulario con diversos trminos. Esta es una de varias secciones en las que podr aprender el significado de esos trminos. No se desaliente si al principio se le dificulta comprender algunos de los nuevos trminos que hallar en esta leccin. Los nuevos trminos se repasarn varias veces durante cada leccin. Adems, una vez que comience a utilizarlos tendrn ms sentido para usted. Naturalmente, podramos organizar los trminos de varias maneras; en este caso, los hemos puesto en orden alfabtico. BTU ( British Thermal Unit) . El agua es la sustancia patrn para las mediciones de calor-energa. La cantidad de calor que se necesita para aumentar o disminuir en un grado Fahrenheit la temperatura en una libra (454 gramos) de agua se conoce como cantidad de calor unitaria. Esta cantidad de calor se llama unidad trmica britnica, o Btu (proveniente del trmino en ingls British Thermal Unit). Un Btu es igual a la cantidad de calor que se necesita para aumentar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua. Lo contrario, tambin es cierto. Para disminuir en un grado Fahrenheit (enfriar) la temperatura de una libra de agua, se requiere extraer del agua un Btu. Usted usar los Btu para hacer mediciones en toda clase de equipos y condiciones. CALOR (heat) . El calor es una forma de energa. Es una forma de energa molecular. Todas las sustancias estn formadas de molculas, que son unas partculas muy pequeas. Todas las molculas se componen de tomos. Los tomos estn siempre en movimiento. Cuanto ms lento es el movimiento, tanto menor es la energa producida para generar calor. Cuanto ms rpido es el movimiento, tanto mayor es la energa producida para generar calor. Por lo tanto, el total de la energa calrica de una sustancia cualquiera se relaciona con la L402

fuerza total de energa combinada y producida por sus molculas. El calor es energa y la energa es movimiento. Por lo tanto, el calor no permanece inmvil. Tiene movimiento. Se mueve, y siempre se mueve en direccin del sitio que est ms fresco que l mismo. Una ley importante de la naturaleza es que el calor se transfiere (se mueve) del cuerpo ms caliente al cuerpo ms fro, y los sistemas de REAC aprovechan esa caracterstica. Cuando hay un intercambio de energa calrica, se puede describir el calor con dos trminos diferentes. Dichos trminos son: calor sensible y calor latente, que se definen a continuacin. CALOR LATENTE (latent heat). El calor latente produce un cambio de estado de una sustancia, no un cambio de temperatura. Agregando al agua suficiente calor, es posible cambiar el estado que tiene en el momento, para que se transforme de lquido en vapor. Cuando se le quita al agua suficiente calor, es posible transformarla en un slido (hielo). Veamos un ejemplo de cmo funciona este proceso. Ponga un tarro con agua en la estufa. Abra el quemador hasta su mxima posicin. Al poco tiempo comenzar a ver los efectos del calor latente. Es decir, ver que el agua hirviente se transforma en vapor. Si coloca una bandeja con agua en el congelador del refrigerador, podr ver otro cambio debido a los efectos del calor latente. Por medio de este proceso se le extraer el calor al agua, de modo que el agua lquida se transformar en hielo slido. CALOR SENSIBLE (sensible heat). El calor sensible produce en una sustancia un efecto que se puede ver, sentir o medir. Veamos cmo funciona el calor sensible. La estufa de la cocina genera calor sensible. Si pone el horno en la marca de L402

100 C, se calentar mucho. Al abrir la puerta del horno, sentir el calor. Si aumenta el calor a 250 C, al poco tiempo sentir el aumento del calor sensible. Si reduce la temperatura, notar que ste disminuye. CARGA DE CALOR (heating load). Una carga de calor es la velocidad a la que se debe suministrar energa calrica a un espacio con objeto de mantener una cierta condicin especfica. CARGA DE REFRIGERACIN (cooling load). Una carga de refrigeracin es la velocidad a la que se debe extraer energa calrica de un espacio con objeto de mantener una cierta condicin especfica. CARGAS (loads). Las cargas son las velocidades a las que se gana o se pierde calor. CLIMA (climate). El clima es causado por el tiempo. Es la suma total del tiempo que ocurre en el transcurso de varios aos. El tiempo ha producido climas que van desde el calor extremo (localizado en el ecuador, en la mitad exacta de la Tierra) hasta el fro extremo (localizado en los polos norte y sur). El tiempo ha producido tambin climas secos y climas hmedos, como los de los desiertos y bosques pluviales o bosques tropicales en que llueve mucho. (Consulte la Figura 2-2.) Recuerde que el clima y el tiempo son dos cosas distintas. El tiempo produce el clima. El clima no produce el tiempo. Las condiciones del tiempo pueden cambiar de un da a otro y de una estacin a otra. Esta lista incluye tambin una definicin del tiempo. CONDENSACIN (condensation). La condensacin es un proceso de enfriamiento. Hace que la temperatura descienda. Esto puede ser causa de que los gases se transformen en lquidos. Las gotitas de agua que se forman en un vaso de agua helada son una forma de condensacin. La superficie del vaso est lo suficientemente fra como para5

Figura 2-2. Un clima seco y un clima hmedo.

transformar el vapor de agua del aire (un gas) en un lquido, que forma las gotitas sobre el vaso. CONDUCCIN (conduction). Conforme estudie para llegar a ser tcnico en refrigeracin y aire acondicionado, tendr que aprender mucho acerca del calor y los mtodos para su transferencia. Los trminos relacionados con este proceso son muy importantes. La conduccin es el mtodo fundamental para la transferencia del calor a travs de los slidos. Encontrar que el cuerpo humano es capaz de transmitir el calor, lo mismo que los metales, las rocas y otras sustancias. Para que entre dos objetos ocurra la conduccin del calor, es necesario que se encuentren en contacto uno con otro. La conduccin, la conveccin y la radiacin son los principales mtodos para la t r a n s f e r e n c i a del calor que usted necesitar comprender. Los tres trminos se incluyen en esta lista para que pueda consultarlos fcilmente. CONVECCIN (convection). La conveccin es el procedimiento para la transferencia del calor en los lquidos y gases. La conveccin natural ocurre todos los das, cuando el viento lleva aire caliente de los trpicos hacia las zonas ms fras. Los ocanos participan tambin en el proceso de conveccin siempre que transportan aguas calientes hacia las zonas de agua fra.ESCALA DE TEMPERATURAS CELSIUS.

(Celsius Temperature Scale). La escala de6

temperatura Celsius se utiliza en todo el mundo. Se basa en una escala de medicin en centgrados (o sea, "por cientos"). Por eso, es comn referirse a los grados Celsius como grados centgrados. Esta escala ofrece la ventaja de sus unidades decimales. Los decimales son parte de un sistema numrico basado en el diez. Es ms fcil de usar cuando se hacen ciertos clculos. En caso de que todava no est familiarizado con los decimales, tendr oportunidad de aprender ms sobre ellos en una leccin posterior. Los puntos fijos de la escala Celsius son distintos de los puntos fijos de la escala Fahrenheit. El punto de ebullicin se indica como 100 C y el punto de congelacin como O C. Como tcnico en REAC, ver que la medicin de la temperatura tiene mucha importancia. La escala de temperatura Celsius ser una de las dos escalas que utilizar. La otra se llama escala de temperatura Fahrenheit, que definimos despus del siguiente comentario. La d e t e r m i n a c i n de la h u m e d a d relativa es una de las operaciones para las que las lecturas de la temperatura son muy importantes. ESCALA DE TEMPERATURA FAHRENHEIT (Fahrenheit Temperature scale). La escala de temperatura Fahrenheit fue inventada por un cientfico alemn a principios del siglo XVI11. Esta escala lleva el nombre de su creador, Gabriel D. Fahrenheit, y se utiliza en algunos pases. La escala de temperatura Fahrenheit tiene dos puntos fijos. El estndar de estos puntos es agua pura a presin atmosfrica. Los dos puntos fijos son: el punto de ebullicin y el punto de congelacin. En la escala de temperatura Fahrenheit, el punto de ebullicin del agua es 212 F y el punto de congelacin, 32 F. Entre el punto de ebullicin y el punto de congelacin del L402

Punto de ebullicin del agua

212 F

180 F

- 100 FPunto de congela cin del agua

32 F

- .- 0 F 40 F

Figura 2-3. Escala de temperatura Fahrenheit.

agua hay una diferencia de 180 F. (Consulte la Figura 2-3.) EVAPORACIN (evaporation). La evaporacin es un proceso de calentamiento. El calentamiento causa el aumento de la temperatura. La evaporacin puede transformar un lquido, como el agua, en un gas. La evaporacin est presente cuando se hierve (calienta) agua, que se transforma en vapor (un gas). HUMEDAD (humidity). El aire est impregnado de agua. A esta agua que hay en el aire se le llama humedad. Cuando el aire contiene toda la humedad (vapor) que le es posible, decimos que est saturado. La humedad se mide en dos formas distintas. Con uno de los mtodos se mide la humedad especfica y con el otro, la humedad relativa, las cuales se definen a continuacin. HUMEDAD ESPECIFICA (specific humidity). La humedad especfica es el peso efectivo del vapor de agua mezclado en el aire. Este peso se expresa en libras de vapor de agua por libra de aire seco. H U M E D A D RELATIVA (relative humidity).La humedad relativa es la medida del grado de saturacin del aire. La cantidad de saturacin se expresa como un porcentaje. En una escala de O a 100%, una humedad relativa de 0% nos dice que el aireL402

est completamente seco. En el otro extremo, una humedad relativa de 100% nos i n d i c a que el aire est completamente saturado. La humedad relativa tiene un efecto directo en el cuerpo humano. Cuando los niveles de la humedad relativa son muy altos (o sea, que sobrepasan de 50%), el cuerpo se siente incmodo y pegajoso. Se suda mucho y en la noche cuesta trabajo dormirse. Siempre que la gente habla de la humedad, lo que hace es hablar de la humedad relativa. PRESIN ATMOSFRICA (atmospheric pressure). La Tierra est rodeada de aire que llamamos atmsfera. La atmsfera se extiende por arriba de la superficie de la Tierra hasta una altura de unos 320 kilmetros (Consulte la Figura 2-4). Puede suceder que en la atmsfera haya presin. Esta presin es debida al peso efectivo del aire que presiona contra la superficie de la Tierra. La presin atmosfrica puede medirse con un instrumento llamado barmetro. PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR (heat-transfer processes). El calor siempre fluye alejndose de s mismo. Se desplaza hacia una temperatura ms fra. Se transfiere de una sustancia a otra y de un lugar a otro, de tres formas distintas. Estas

Figura 2-4. La Tierra y su atmsfera.7

Ganancias por radiacin a costa de las superficies ms calientes que la piel

Prdidas por radiacin a favor de las superficies ms frias que la piel

Conduccin hacia o desde el aire circundante, segn el que est ms fro

Prdidas por conveccin conforme el aire contiguo a la piel se eleva, llevndose calor consigo

Figura 2-5. El cuerpo y los procesos de traansferencia de calor.

formas o procesos de transferencia se conocen como conduccin, conveccin y radiacin. (Consulte la Figura 2-5.) PSICRMETRO GIRATORIO (sling psychrometer). El psicrmetro giratorio es un i n s t r u m e n t o que c o n t i e n e dos termmetros. Uno es un termmetro de bulbo seco, el otro, de bulbo hmedo. Este instrumento se utiliza para determinar la humedad relativa. (Consulte la Figura 2-6.) Ms adelante en esta leccin, y en futuras lecciones, aprender usted sobre los psicrmetros giratorios y de bulbo seco. PUNTO DE ROCI (dew point temperature). Cuando se enfra una mezcla de aire seco y vapor de agua, el aire ya no puede retener la misma cantidad de agua. Gradualm e n t e , se llega a una condicin de saturacin. (O sea, que el aire retiene toda la humedad posible.) Si se reduce an ms la t e m p e r a t u r a , el r e s u l t a d o es la condensacin del vapor de agua. En otras palabras, el vapor agua (un gas) se lica. El resultado es algo que se conoce como roco. RADIACIN (radiation). La radiacin es el ms comn de los mtodos para la trans8

ferencia de calor. Transfiere el calor por medio de ondas electromagnticas. Los objetos que absorben calor mediante este mtodo se calientan. No todos los objetos absorben calor. Algunos permiten que la radiacin pase a travs de ellos, mientras que otros reflejan la energa radiante que reciben. Si le interesa probar los efectos de la radiacin, slgase al exterior en invierno, un da en que haga fro y el sol brille con mucha intensidad. Procure quedarse en algn lugar en que haya sombra. Su cara se pondr fra. Pero si se queda al descubierto y voltea hacia el sol, sentir los efectos de la radiacin. Su cara absorber el calor de los rayos calientes del sol. REFRIGERANTES (refrigerants). Los refrigerantes son sustancias que tienen un bajo punto de ebullicin. Se utilizan para transferir la energa que se necesita en el proceso de refrigeracin. Extraen el calor del aire y de los objetos que estn a su alrededor. (Consulte la Figura 2-7.) En su oportunidad, usted aprender acerca de los refrigerantes y lo necesarios que son en el ciclo de refrigeracin. TEMPERATURA (temperatur). La temperatura de un cuerpo o de una sustancia, se puede medir en trminos de "frial-

Termmetro de bulbo hmedo \

Termmetro de bulbo seco

Figura 2-6. Psicrmetro giratorio.

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Figura 2-7. Los refrigerantes fluyen por el ciclo de refrigeracin.

dad" (fro) o de "calidez" (calor). Los instrumentos que se utilizan para determinar la temperatura se llaman termmetros. Las temperaturas se expresan en grados. Los grados de temperatura se pueden leer de acuerdo con dos diferentes escalas de t e m p e r a t u r a . Una es la escala de temperatura Celsius y la otra se conoce como la escala de temperatura Fahrenheit. TEMPERATURA DE BULBO HMEDO (wet-bulb temperature). La temperatura de bulbo hmedo puede tomarse tambin con un termmetro normal, slo que el bulbo del termmetro se envuelve con una mecha humedecida con agua. Antes de leer la temperatura tomada con un termmetro de bulbo hmedo, se debe colocar ste en una corriente de aire en movimiento. Las lecturas de bulbo hmedo son de importancia en la medicin de la temperatura y la humedad. TEMPERATURA DE BULBO SECO (drybulb temperature). La temperatura de bulbo seco se toma con un termmetro normal. Registra la temperatura del calor sensible contenido por la sustancia. No da ninguna informacin acerca del contenido de calor latente. Como r e c o r d a r , estos dos trminos, calor sensible y calor latente, ya fueron definidos en esta seccin.L402

Cuando usted sea un tcnico en acondicionamiento de aire, podr leer las temperaturas de bulbo seco. La lectura de bulbo seco se puede hacer indistintamente con las escalas de temperatura Celsius y Fahrenheit. Es muy fcil hacer una lectura de bulbo seco, as como muy importante cuando hay que determinar la humedad relativa. TEMPERATURA EN EL PUNTO DE ROCI (dew-point temperature). El contenido de h u m e d a d en el aire d e t e r m i n a la temperatura en el punto de roco. Esta es la temperatura a la que el vapor de agua comienza a condensarse, conforme se enfra la mezcla de aire seco y vapor de agua. TERMMETRO (thermometer). Como ya se dijo, los termmetros se utilizan para determinar las temperaturas de los cuerpos y de las sustancias. Los termmetros utilizados en el campo del aire acond i c i o n a d o son m a n u a l e s y b a s t a n t e pequeos, por lo que es posible llevarlos en el bolsillo. Estn hechos de vidrio y contienen un lquido, que es alcohol o mercurio. Los cambios de temperatura en el aire circundante hacen que el lquido se expanda o se contraiga, de manera que suba o baje dentro del tubo del termmetro. Tanto en la escala Celsius como en la Fahrenheit, las temperaturas se leen en la parte superior de la columna de lquido. Piense en alguna ocasin en la que haya estado enfermo. Tuvo usted fiebre? De ser as, se sinti usted muy acalorado, y seguramente le tomaron la temperatura con un termmetro. Se acuerda? TERMOSTATO (thermostat). Un termostato es un instrumento capaz de detectar la temperatura y de indicar lo que se debe hacer para mantener un espacio determinado dentro de los lmites de temperatura que se hayan fijado. Los termostatos se pueden instalar en habitaciones, tuberas y ductos.

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TIEMPO (weather). El tiempo es una combinacin de elementos como la temperatura, el viento y la lluvia. Las nubes y la luz solar son otros elementos del tienmpo, as como la humedad, la visibilidad y la presin atmosfrica. El tiempo cambia con las estaciones. En reas en las que las condiciones del tiempo son extremas, hay nicamente dos estaciones. Y las reas en las que existe un equilibrio entre las condiciones moderadas y extremas del tiempo, tienen cuatro estaciones. (Consulte la Figura 2-8.) VISIBILIDAD (visibility). El trmino visibilidad se refiere al grado de claridad que tiene el aire. Un cielo claro permite una buena visibilidad. La mala visibilidad es causada por la niebla, la contaminacin, la lluvia, la nieve y otras condiciones. Cuando la visibilidad es buena, se puede ver a kilmetros y kilmetros de dist a n c i a . En r e a l i d a d , usando unos

binoculares, se puede ver a varios cientos de kilmetros alrededor. Pero a veces, cuando las nubes estn bajas y producen la niebla, se puede ver apenas unos metros adelante de uno. Tambin es difcil ver a distancia cuando est lloviendo o nevando.

Figura 2-8. Distinto tiempo para distintas estaciones.

Ejercicio de AutoevaluacinEncierre en un crculo la letra V si considera verdadera la afirmacin, o la letra F si la considera falsa. (Como Ejemplo, hemos contestado a la primera afirmacin, contine usted a partir de la segunda afirmacin.) 1. 2. 3. 4. 5. 6. El aire es la sustancia patrn para las mediciones de calor-energa. El calor es energa y la energa es movimiento. El calor siempre se transfiere de un cuerpo caliente a un cuerpo fro. La conduccin, la conveccin y la radiacin son mtodos o procesos para la transferencia de calor. La medicin de la temperatura no es tan importante en el campo de la refrigeracin y el aire acondicionado. Humedad especfica y humedad relativa significan lo mismo. Respuestas F F F F (F) F V V V V V V

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Las seis condiciones del aire acondicionado.Al escuchar el trmino acondicionamiento de aire, la mayora de la gente piensa en la refrigeracin. Pero el acondicionamiento de aire es bastante ms que eso. Cuando nos referimos a l, lo que nos interesa es el control del aire durante todo el ao. Son seis las condiciones o propiedades del aire acondicionado que intervienen en el control del aire para el confort humano. Dichas condiciones tienen que ver con: la calefaccin, la refrigeracin, la humedad, la filtracin del aire, el movimiento del aire, la ventilacin.Figura 2-9. Condiciones de la calefaccin y la refrigeracin.

Calefaccin. El calentamiento del aire interior proporciona a las personas un medio ambiente clido y confortable; adems, ofrece proteccin contra las duras condiciones del tiempo invernal. Refrigeracin. La refrigeracin o enfriamiento del aire interior genera un medio ambiente fresco y confortable que ofrece proteccin contra las duras condiciones del tiempo del verano. Humedad. La humedad interviene para agregarle o quitarle agua al aire interior cuando est siendo calentado o refrigerado. Filtracin del aire. La filtracin del aire se encarga de extraer el polvo, el polen y los contaminantes tanto del aire interno recirculado como del aire fresco introducido desde el exterior. Movimiento del aire. El movimiento del aire se ocupa de la circulacin del aire acondicionado.L402

Ventilacin. La ventilacin suministra aire fresco al aire acondicionado. Durante sus estudios para tcnico en refrigeracin y aire acondicionado, ver usted que todas estas condiciones se combinan para producir el efecto que se desea. Por ejemplo, para conseguir un efecto de refrigeracin, no basta con reducir la temperatura del aire. Se necesita tambin que el aire circule. Si ste no circula, las personas se sentirn sofocadas. Las seis condiciones del aire acondicionado trabajan unas con otras para producir todo lo que se requiere para el confort. Tomemos como ejemplo un da en que hace fro. Cuando sale uno al exterior, siente fro. Pero si el viento sopla con fuerza (circulacin del aire), siente uno ms fro todava, a pesar de que la temperatura no haya cambiado. A este fenmeno se le llama factor de viento y fro. El trmino se utiliza en los reportes del tiempo, cuando se habla de ventiscas y tiempo extremadamente fro. Este es un ejemplo de dos condiciones que se combinan para producir un efecto.1T

En cierto modo, se puede pensar en el propio cuerpo como en una unidad de REAC. Cuando uno est sano, el cuerpo se conserva dentro de un cierto intervalo de temperatura, aproximadamente 36.4 C. El cuerpo se encarga de mantener esa temperatura interna, pase lo que pase en el exterior. El cuerpo de uno se ajusta constantemente al aire circundante, sea absorbiendo calor o eliminndolo. En trminos de REAC, este proceso se conoce como ganancia de calor y prdida de calor. A su vez, esto ayuda a regular el contenido de humedad del cuerpo. La respiracin, un proceso sencillo y natural, acta para filtrar, circular y suministrar al cuerpo el aire que necesita para funcionar bien. La transpiracin, por ejemplo, es utilizada por el cuerpo para lograr una prdida de calor. Se trata del proceso de evaporacin en funcionamiento. Sin embargo, lo que el cuerpo puede hacer tiene un lmite. Si usted se encontrara trabajando en el exterior, bajo un sol intenso y una temperatura de 38 C, el sudar lo refrescara al principio. Sin embargo, pasados unos minutos ya no sera suficiente. Usted tendra que alejarse del sol y tomarse un descanso. Necesitara tomar un refresco o un vaso de agua fra, as como pararse frente a un ventilador. El deseo de conservar la salud y sentirse confortables impulsa a las personas a controlar y acondicionar el mundo en el que viven. Veamos los sistemas que se han inventado para tal fin, y la manera en que trabajan.

Las condiciones del tiempo afectan la salud de los seres humanos. El tiempo fro obliga al corazn a trabajar ms para mantener el flujo de la sangre que se requiere para conservar el calor corporal. El tiempo caluroso tambin afecta al cuerpo de otras maneras. La exposicin al calor extremo puede producir dolores de cabeza o de estmago, as como una sensacin general de enfermedad. Por lo tanto, la gente necesita crear un medio ambiente confortable en el que pueda trabajar, descansar y dormir. Para que podamos crear ese medio ambiente confortable, empecemos por obtener una comprensin bsica de la temperatura de nuestro cuerpo. Temperatura corporal La temperatura corporal promedio es de 36.4 C. El cuerpo produce calor, y lo deja escapar hacia sus alrededores, de manera constante. As, puede conservar la temperatura corporal en un nivel normal. El cuerpo gana calor mediante dos mtodos y pierde calor de cuatro formas distintas.

36.4 C

Condiciones de confortAlguna vez ha tenido usted gripe, o se ha sentido "indispuesto"? Naturalmente que s. Lo mismo le ha ocurrido a toda la gente, en todo el mundo. Muchas veces, la causa de que se enfermen las personas es por los cambios del tiempo.12

Figura 2-10. La temperatura promedio del cuerpo es de 36.4 grados centgrados. L402

Estos mtodos son los mismos que se utilizan en la industria del aire acondicionado para crear condiciones de calefaccin y refrigeracin que sean confortables.

Mediante el metabolismo, el cuerpo produce calor conforme quema caloras

Ganancias y prdidas de calor corporal

Primero, veamos cmo es que el cuerpo gana calor. El calor corporal se obtiene por medio de dos procesos, que son: el metabolismo y la radiacin. Metabolismo. El cuerpo tiene la capacidad de producir su propio calor. A esto se le conoce como el proceso metablico, y para que se realice esta funcin se necesita que haya una ingestin regular de alimento. El alimento sirve como combustible. Cmo funciona este proceso? Realmente, es muy sencillo. El siguiente ejemplo nos ayuda a explicar el proceso metablico. Imagnese que su cuerpo es una casa que contiene un pequeo horno. Un horno no puede trabajar si le falta combustible, no es cierto? Claro. Pues tampoco el horno que hay dentro de su cuerpo. Los alimentos son el combustible para el cuerpo humano. Cuando usted come, los alimentos se transformar en energa que produce calor para todo su cuerpo. (Consulte la Figura 2-11.) Qu sucede si le da muy poco alimento al horno? Entonces no puede producir suficiente calor para que su cuerpo se conserve caliente. Esta es la razn de que sintamos ms hambre durante el invierno y de que, a veces, durante los meses ms calurosos del verano, perdamos el apetito. En todo caso, es importante que llevemos bastantes alimentos al pequeo horno de nuestro cuerpo, de modo que pueda trabajar bien y proporcionarnos el calor necesario. Radiacin. El cuerpo tambin obtiene calor de fuentes externas. Esto ocurre por medio de la radiacin del sol y de otrosL402

Figura 2-11. El cuerpo puede producir su propio calor.

objetos o superficies calientes, as como mediante la conduccin y la conveccin del aire circundante. Ya not usted de qu manera su cuerpo gana calor cuando se encuentra bajo la luz directa del sol. Igualmente, puede ganar calor por medio de los efectos de la radiacin si se coloca cerca de una fogata o muy cerca de una estufa. Durante el invierno, deseamos que nuestro cuerpo reciba el calor resultante de la radiacin. En el verano, deseamos que el cuerpo se deshaga del exceso de calor. El cuerpo pierde calor mediante cuatro procesos: la conduccin, la conveccin, la radiacin, la evaporacin.

Conduccin. La temperatura de la superficie de la piel es de unos 32 C. Cuando esta temperatura es ms alta que la del aire circundante, el calor se traslada de la piel hacia el aire. Este proceso se conoce como conduccin. Cuando el aire est ms fro que el cuerpo, le quita calor. Por eso uno siente fro al13

salir de la casa en un da de invierno. El calor corporal lo deja a uno para irse al aire ms fro del exterior. Conveccin. El calor procedente del cuerpo calienta el aire cercano a la superficie corporal. El aire caliente se eleva, y se inicia la conveccin. Tomar el aire caliente que rodea al cuerpo hace posible que contine el proceso de la conduccin. Cuando, despus de haber estado en el exterior en un caluroso da de verano, entra usted a una casa frescamente agradable, su cuerpo pierde calor debido a la conduccin. Correcto? Pero si camina unos pasos a otro lugar de la habitacin, donde un ventilador dirija una corriente de aire hacia su piel, se sentir todava ms fresco. Este efecto se debe a la conveccin. Radiacin. Siempre que los objetos estn rodeados por cualquier cosa que tenga una temperatura ms baja, ocurre la radiacin. Recuerde que el calor se traslada de las reas ms calientes a las ms fras. Esto tambin sucede en el cuerpo humano. Por lo tanto, siempre que la temperatura es ms baja que la de la superficie del cuerpo, ste radia calor hacia las paredes, los pisos, las ventanas e incluso hacia las afueras de las habitaciones. Alguna vez, paseando en automvil en un da de fro, puso usted la mano caliente contra el cristal de la ventanilla? Cuando quit su mano, estaba fra. Esto es un ejemplo de cmo se siente que un objeto que tiene una temperatura ms baja que nuestro cuerpo nos quite nuestro calor corporal. Evaporacin. Cuando el aire circundante y los objetos cercanos tienen una temperatura mayor que la de la superficie de la piel, se pierde calor por medio de la evaporacin. Este calor se pierde en forma de fluidos corporales. Se escapa mediante la evaporacin del sudor. La evaporacin es la prdida de calor a travs de la humedad. El sudor, un lquido,14

Figura 2-12. Evaporacin del calor mediante los fluidos corporales.

utiliza el calor para transformarse en vapor. Obtiene este calor del cuerpo, de modo que uno se siente ms fresco. Siempre que uno tiene mucho calor, el cuerpo, prudente y automticamente, comienza a transpirar para deshacerse del exceso de calor corporal. La transpiracin produce efectos ms benficos en los climas en los que la humedad relativa es baja. Esto se debe a que, cuando el aire est seco, puede absorber ms humedad, la humedad de la transpiracin. Si el clima es hmedo (si el aire est saturado, o casi), el aire no puede absorber ms lquido. La evaporacin es ineficaz. Ahora comprende usted, en forma general, cmo el cuerpo humano regula el control del calor. Tenga presente que, al mismo tiempo, est usted aprendiendo los mtodos utilizados en los aparatos de refrigeracin y aire acondicionado para el confort humano. Sin embargo, antes de comenzar a estudiar los sistemas de refrigeracin, tratemos de conocer ms sobre el calor y sobre cmo funciona. El calor como energa. El calor es una forma de energa, energa que est contenida en molculas. Los camL402

bios en la temperatura del calor se deben a los cambios en la energa interna de las molculas de la sustancia. Cuando ocurre una ganancia o una prdida de energa interna, puede suceder que el calor modifique el estado (la forma fsica) de la sustancia, ms bien que su temperatura. Veamos los tres distintos estados de la materia y cmo ocurren los cambios mediante la ganancia o la prdida de calor. Para hacer esto, primero necesita usted algunos conocimientos sobre las molculas y el calor.

veremos cmo estn asociadas las molculas con las distintas formas de materia que comnmente llamamos lquidos, slidos y gases.

Estados de la materiaDistintos objetos existen en tres distintos estados. Estos son los slidos, los lquidos y los gases. Los slidos son objetos como los mtales, la madera y los minerales. El agua, el alcohol y la gasolina son lquidos. Se acuerda usted de algunos gases? Qu le parecen el oxgeno, el bixido de carbono, el nitrgeno o el helio? Todos son gases. (Consulte la Figura 2-13.) Los ingenieros y tcnicos en el campo del acondicionamiento de aire necesitan considerar cmo actan las sustancias en condiciones normales de temperatura y presin. Igualmente, necesitan comprender la manera en que estos tres estados de la materia pueden sufrir modificaciones de acuerdo con los cambios en las condiciones de temperatura y presin.

Molculas y calorTodas las sustancias estn hechas de millones de partculas diminutas llamadas molculas. Estas molculas no se pueden ver a simple vista porque son muy pequeas. Son tan pequeas, que se conocen como partculas submicroscpicas. Esto significa que no es posible verlas ni siquiera con un microscopio. Las molculas son partculas submicroscpicas que estn formadas de partculas todava ms pequeas, que se llaman tomos. A su vez, los tomos estn hechos de una combinacin de partculas elementales de un tamao mucho menor, como los protones, los electrones y los neutrones. Los protones, electrones y neutrones se combinan para formar los tomos. Los tomos se unen para formar molculas, y las molculas trabajan juntas para crear sustancias como los lquidos, los slidos y los gases. A temperaturas normales, las molculas estn siempre en movimiento constante. Sin embargo, no se mueven a la misma velocidad. La energa contenida por la molcula vara segn su velocidad unitaria. Ahora vamos a ver los tres estados de la materia y de qu manera los afectan las ganancias y las prdidas de calor. Despus

Figura 2-13. Los tres estados de la materia.15

Consideremos el agua como una sustancia lquida. Sabemos que el agua se transforma en un gas o en vapor. Sabemos tambin que el agua puede convertirse en un slido conocido como hielo. Pero, cundo sucede esto? El agua se convierte en hielo cuando su temperatura baja a menos de O C. Se transforma en vapor cuando su temperatura sube a ms de 100 C, bajo una presin atmosfrica normal. El plomo es un slido, pero es posible transformarlo en lquido a una temperatura muy alta, una temperatura de 327 C. Si aumentamos la temperatura todava ms, podemos hacer que se vuelva a transformar, ahora en gas. Y a una temperatura de 1 620 C, el plomo se vuelve vapor. Normalmente, el bixido de carbono es un gas. Puede transformarse en estado lquido cuando su temperatura se reduce a 60 C bajo cero. Si la temperatura se reduce todava ms, se transforma en un slido. La temperatura a la que el bixido de carbono se vuelve slido es 79 C bajo cero. El bixido de carbono en estado slido se conoce como hielo seco. Es posible que usted haya comido helado de un recipiente colocado entre hielo seco para que se conservara congelado. Ahora usted ya comprende la manera en que las ganancias y las prdidas de calor producen los cambios de estado, as que vamos a hablar acerca de los cambios moleculares que ocurren. Molculas y cambios de estado La estructura molecular del agua es distinta segn se encuentre en estado lquido, gaseoso o slido.16

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