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REFRIGERACION TERMODINAMICA
CAPACITACION A NIVEL NACIONAL REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO -A Empresas de Lima y Provincias con sus mismos equipos -A Instituciones Privadas y Estatales en Nuestra Escuela -A Ingenieros y Técnicos en Nuestra Escuela
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
CURSO DE AIRE ACONDICIONADO
CAPITULO 6 : CIRCUITOS ELECTRICOS Expositor:
Ing. Willian Morales Quispe
Ingeniero Mecánico-Electricista, Universidad Nacional de Ingeniería Estudios de Especialización “Refrigeración y Aire Acondicionado”, en Colombia Estudios de Especialización “Ventilación Localizada“, Cuba Estudios de especialización en Aire Acondicionado Multi “V” en Mexico Miembro de ACAIRE (Asociación Colombiana de Refrigeración y Aire Acondicionado) Profesor de “Refrigeración y Aire Acondicionado” de TECSUP (1990 – 1995) Gerente General de la empresa RETER EIRL“Refrigeración y Termodinamica” Catedrático de la Universidad Nacional del Callao (Facultad de Mecánica y Energía) RETER E.I.R.L.
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CONOCIMIENTOS BASICOS 1.- PARA CIRCUITOS MONOFASICOS DE CORRIENTE ALTERNA.
Potencia Activa (P)
P = V × I × cosφη
En Vatios (W)
Potencia Reactiva (Px )
PX = V × I × senφ
En Voltiamperios reactivos (VAr)
Potencia Aparente (Pz)
PZ = V × I
En Voltiamperios (VA) RETER E.I.R.L.
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De manera tal que:
Potencia Aparente (Pz)
PZ =
P
2
2 +PX
En Voltiamperios (VA)
PZ
PX
φ
Donde:
cos φ
P
Factor de Potencia (f.d.p.) RETER E.I.R.L.
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2.- PARA CIRCUITOS TRIFASICOS DE CORRIENTE ALTERNA.
Potencia Activa (P)
P = q × Vf × I f × cosφ Donde:
En Vatios (W)
q: numero de fases Vf :Tensión de fase If : Intensidad de fase RETER E.I.R.L.
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V 3 P = 3× × I × cosφ × η..... × 3 3
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Si :
V Vf = 3
y q = 3. fases
Entonces :
V 3 P = 3× × × I × cosφ × η....entonces 3 3 P = 3 × V × I × cosφ × η.
Potencia Activa (Px )
P = 3 × V × I × cosφ ×η En Vatios (W)
Potencia Reactiva (Px )
PX = 3 × V × I × senφ En Voltiamperios reactivos (VAr) Potencia Aparente (Pz)
PZ = 3 × V × I
En Voltiamperios (VA) RETER E.I.R.L.
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Energía Eléctrica Energía Activa, para 1 hora, multiplicar por horas – día y luego por 30 días para consumo mensual.
3 × V × I × h × cosφ E= 1000
En KW – h
Energía Reactiva, para 1 hora, multiplicar por horas – día y luego por 30 días para consumo mensual.
Ex =
3 × V × I × h × senφ 1000
En KVAr - h
Energía Aparente, para 1 hora, multiplicar por horas – día y luego por 30 días para consumo mensual.
3×V×I Ez = ×h 1000
En KVA - h RETER E.I.R.L.
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CONSUMO DE AMPERAJE DE UN MOTOR ELECTRICO
736 × P(CV) Intensidad (I) I = 3 × V × cosφ × n Rendimiento (n )
Pu η = × 100 Pa
En Amperios CV = 736 vatios HP =746 vatios CV x 0.98632 = HP HP x 1.01387 = CV
En %
Pu = Potencia útil en el eje del motor en CV Pa = Potencia Absorbida por el motor en CV RETER E.I.R.L.
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Calculo rápido de la potencia aproximada en HP de un motor eléctrico En base al amperaje medido con un amperímetro
3Amp. Factor = HP
Para 220 Voltios, 60 Hz TRIFASICA
6Amp. Factor = HP
Para 220 Voltios, 60 Hz MONOFASICA
Para otros voltajes se debe de tomar en cuenta que el voltaje es Inversamente proporcional al amperaje, es decir que si el voltaje es de 440 V, el amperaje en línea trifásica será de 1.5 Amperios.
FRECUENCIA:
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La frecuencia normal para Europa es de 50 Hz. Para América es de 60 Hz.
VELOCIDAD La velocidad esta en relación con la frecuencia y el número de polos, se calcula mediante la siguiente formula.
F × 60 n= P n= número de rpm F= Frecuencia en Hz P= pares de polos del motor
TABLA DE VELOCIDADES PARA DIFERENTES FRECUENCIAS Y POLOS RETER
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2p (número de polos)
P (par de polos)
40 Hz
50 Hz
60 Hz
2
1
2400
3000
3600
4
2
1200
1500
1800
6
3
800
1000
1200
8
4
600
750
900
10
5
480
600
720
12
6
400
500
600
14
7
342
425
514
16
8
300
375
425
18
9
266
322
400
20
10
240
300
360
SE DEBE DE TOMAR EN CUENTA UN DESLIZAMIENTO PROMEDIO DEL 3% ESTO ES UNA REDUCCIÓN DE LA VELOCIDAD EN UN 3%
Potencia Útil en el árbol de un motor trifásico para rpm = 1,500 RETER
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1.- Rendimiento (η), se pueden tomar estos valores para motores monofásicos hasta una potencia de 1 CV 2.- Factor de Potencia, se pueden tomar estos valores para motores monofásicos hasta una potencia de 1 CV 3.- Potencia Absorbida en KW 4.- Intensidades absorbidas a diferentes tensiones a partir de la potencia útil
TABLA 1 RETER E.I.R.L.
Potencia Útil en el árbol de un motor trifásico para otras rpm RETER
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1.-Rendimiento: Es la relación entre la potencia producida en el eje del motor en forma de trabajo mecánico y las pérdidas por calentamiento , rozamiento y la energía total trasmitida al rotor varía generalmente
entre 0.75 a 0.80 2.- R.P.M.
3.- Factor de potencia: Es el atraso de la intensidad de corriente con respecto a la tensión en motores eléctricos,
en motores de hasta un CV tiene un promedio de 0.7 y desde iCV hasta 10 CV a 1,400 rpm (cuatro polos) tienen 0.8 como promedio. TABLA 2
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Intensidades Absorbidas por los motores de corriente alterna y continua RETER
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1.- Rendimiento. 2.- Factor de Potencia. 3.- Intensidades absorbidas a diferentes tensiones a partir de la potencia útil a corriente alterna trifásica. 4.- Intensidades absorbidas a diferentes tensiones a partir de la potencia útil a corriente alterna bifásica. 5.- Intensidades absorbidas a diferentes tensiones a partir de la potencia útil a corriente alterna monobásica. 6.- Intensidades absorbidas a diferentes tensiones a partir de la potencia útil a corriente continua.
TABLA 3
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Las intensidades dadas en la tabla corresponden a la tensi贸n de 220 en motores trif谩sicos . Para tensiones diferentes a 220 V, multiplicar la columna correspondiente a las r.p.m. por 0.58 para 380 V 0.50 para 440 V 0.44 para 500 V RPM del Motor TABLA 4 RETER E.I.R.L.
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Relaci贸n de corriente entre el arranque y la de marcha normal o r茅gimen para motores mayores a 0.75 KW
TABLA 5 RETER E.I.R.L.
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Intensidad de corriente admisible en alambres y cables tipo THW E.I.R.L.
TABLA 6
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Ejemplo: Se ha de suministrar energía eléctrica, al compresor de 4 HP trifásico, Ventilador monofásico del compresor 0.25 HP, ventilador del Evaporador y de dispositivos secundarios que acompañan a la Unidad condensadora de potencia. Determinar la calibración de los cables a usar en el circuito (tablas) y la potencia total
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Solución :
Potencia del compresor:
P = 4 HP = 4.05578CV Voltaje: Factor de Potencia: Rendimiento :
V = 220V cos φ = 0.84
Tabla 1
η = 0.82
Tabla 1 RETER E.I.R.L.
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INTENSIDAD DE CORRIENTE EN EL COMPRESOR
IC IC IC
736 × P = 3 ×V ×COSφ ×η 736 ×4.05548 = 3 ×220 ×0.84 ×0.82 =11.3721. Amp
Para Ic = 11.3721 A se usara un cable de calibre 14, que soporta como máximo 15 A (Tabla 6) RETER E.I.R.L.
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LA POTENCIA EN VATIOS CONSUMIDA POR EL COMPRESOR SERÍA 736 X 4.05548 = 2984.83 vatios = 2.984 kW Como la Energía consumida en un mes de trabajo del equipo Es , E = P x t y se cotiza a S/0.4 de nuevo sol. También se asume que un buen diseño de equipo es el que trabaja 16 horas y descansa 8 horas, entonces: COSTO MENSUAL: 2.984 x 16 x 30 x 0.4 = S/572.928 nuevos soles Si el equipo trabaja las 24 horas como en un centro de computo Si trabaja en una oficina medio día de 24 horas, el consumo será El 50% es decir S/286.46 nuevos soles al mes, “OJO PERO SI SE SUBDIMENSIONA EL EQUIPO Y SE COLOCA UNO DE 36,000BTUH EN VEZ DEL DE 48,000BTUH, NO SÓLO HABRÁ PROBLEMAS DE QUE SE CONGELA SINÓ QUE PODRÍA CONSUMIR MAS ENERGIA ELÉCTRICA EN VEZ DE AHORRAR YA QUE EL TERMOSTATO NUNCA ACCIONARÁ POR TEMPERATURA”. RETER E.I.R.L.
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Potencia del Ventilador del compresor:
P = 0.25 HP = 0.25346CV Voltaje:
V = 220V
Factor de Potencia:
cos φ = 0.665
Tabla 1
Rendimiento:
η = 0.695
Tabla 1 RETER E.I.R.L.
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INTENSIDAD DE CORRIENTE EN EL VENTILADOR DEL COMPRESOR
IC IC IC
736 × P = 3 ×V ×COSφ ×η 736 ×0.25346 = 3 ×220 ×0.84 ×0.82 =1.834 Amp
Para Ic = 1.834 A se usara un cable de calibre 16, que soporta como máximo 7 A (Tabla 6), P en CV RETER E.I.R.L.
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Dispositivos eléctricos que acompañan a la unidad condensadora:
Intensidad de corriente 22% de I Ccompresor + I Cventilador .del .compresor = 11.3721 + 1.834 = 13.26 A 22 13.206 × = 2.905 A 100
Amperaje considerado para solenoides , tarjetas electrónicas y resistencia de carter
Potencia de Equipos Secundarios :
P = V × I × cos φ P = 220 × 2.9 × 0.74 P = 472.12W = 0.6418CV RETER E.I.R.L.
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Intensidad del Ventilador del Evaporador:
I = 0.6 A
Dato impreso en la placa
En este caso se tiene como dato la intensidad de corriente, para el cual se ubica el cable de calibre 16, que soporto como máximo 7 A (Tabla 6).
P = V × I × cos φ P = 220 × 0.6 × 0.66 P = 87.12W = 0.11CV RETER E.I.R.L.
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Intensidad total suministrada:
I T = I Ccompresor + I Cventilador + I Cventilador + I Cdispoditivos compresor
evaporador
sec undarios
I T = 11.3721 + 1.834 + 0.6 + 2.905 I T = 19.61A Para la intensidad de corriente total, se ubica el cable de calibre 10 que soporta como mรกximo 30 A (Tabla 6). RETER E.I.R.L.
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TABLERO ELÉCTRICO
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Unidad Condensadora Compresor
01 Llave Termo magnética
Ventilador
01 Relay térmico 01 Timer (Electrónico Regulable) 01 Temporizador 01 Transformador de 220 / 24 V – 100W 02 Válvula de solenoide 01 Presostato de alta
Unidad Evaporadora Ventilador
01 Termostato digital programable 01 Bimetal de protección térmica RETER E.I.R.L.
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CALCULO DEL SISTEMA DE PROTECCION Donde:
Diámetro del Fusible
3
d = a× I
2
d: Diámetro de hilo en mm a: Coeficiente del material
Intensidad a la que se fundirá el fusible Donde:
2
I = d ×b
b: coeficiente del material
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TABLA DE DIAMETROS E INTENSIDADES DE FUSION PARA FUSIBLES Elemento Intensidad de Fusi贸n Intensidad de Protecci贸n Di谩metro del material
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CALIBRADO DE FUSIBLES Y RELAY TERMICOS Un motor eléctrico ha de estar preparado para soportar una sobrecarga de 20% durante 60 minutos y del 50% durante dos minutos, por lo tanto los reles térmicos deben de desconectar el circuito por debajo de esos limites. FUSIBLES Cartuchos del tipo AM para motores eléctricos se elegirán del calibre superior a la intensidad nominal del motor a proteger RETER E.I.R.L.
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CALIBRADO DE FUSIBLES Y RELAY TERMICOS
RELÉ TÉRMICO Este dispositivo actúa en base al calentamiento de un conductor al paso de la corriente eléctrica. Como regla general se ajustaran a la intensidad nominal, hasta un 20% más de la intensidad del motor, conseguido de la placa de características. LLAVES TERMO MÁGNETICAS Su funcionamiento es de acción rápida similar a la de un fusible. Como regla general se dimensiona a un 50% más de la intensidad nominal, suele actuar como protección de corto circuito cuando la intensidad de la línea es 10 veces la intensidad nominal del motor RETER E.I.R.L.
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CIRCUITO ELECTRICO DE FUERZA Arranque directo a plena Tensión Es el arranque más sencillo para un motor compresor de Aire Acondicionado de inducción y Jaula de ardilla, es mediante un interruptor manual o contactor R
W
Y
S
V
X
U
Z
T
F2
F1
BOBINA DE CONTACTOR
RELAY TÉRMICO
MOTOR RETER E.I.R.L.
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CIRCUITO ELECTRONICO DEL TERMOSTATO Deben de tener en cuenta las conexiones del control para acondicionar el aire durante todo el a単o. El sistema de control ha de ser capaz de actuar sobre el sistema de acondicionamiento de aire en el tiempo debido.
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CIRCUITO ELECTRONICO DEL TERMOSTATO
LÍNEA VIVA (R) AMARILLO (YELOW)(Y) VERDE (GREEN)(G) (W) CALEFACCIÓN
TRAFO 220/24 V
TERMOSTATO TC 8000 HONEYWELL
RETER PERÚ
Circuito de evaporador Split Tipo Pared BL
BLUE
OR
ORANGE
BK
BLACK
WH
WHITE
BR
BROWN
YL
YELLOW
RD
RED
GN/Y
GREEN/YELL
Colores de los cables RETER
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Diagrama ElĂŠctrico del evaporador 42 LS comando 220 V, Carrier
Diagrama ElĂŠctrico 42 LS comando 24 V, Carrier
Circuito Split Central (Split - Ducto) BL
BLUE
OR
ORANGE
BK
BLACK
WH
WHITE
BR
BROWN
YL
YELLOW
RD
RED
-----------
FACTORY WIRING
COMP
COMPRESO R
GN/Y
GREEN/YEL L
Colores de los cables
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Circuito de unidad condensadora Split Tipo Casset BL
BLUE
AZUL
OR
ORANGE
NARANJA
BK
BLACK
NEGRO
WH
WHITE
BLANCO
BR
BROWN
MARRON
YL
YELLOW
AMARILLO
RD
RED
ROJO
GN/ Y
GREEN/ YELLOW
VERDE/ AMARILLO
Colores de los cables RETER
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CIRCUITO ELÉCTRICO SIMPLIFICADO YORK