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El funcionamiento de un sistema de aire acondicionado doméstico es desconcertante para muchos de nosotros. Los hornos son fáciles de entender: calientan el aire y lo soplan alrededor de su hogar a través de conductos. Las calderas producen agua caliente o vapor y la mueven alrededor de su casa en tuberías. Pero, ¿cómo hacen los sistemas de aire acondicionado para producir un buen aire frío y deshumidificado durante los días de verano del perro? Para entenderlo, debe volver a un principio que puede haber aprendido en una clase de física de la escuela secundaria o la universidad: la ley científica de que cualquier gas se enfría a medida que aumenta su volumen.
Los componentes
Aunque es una ligera simplificación, puede pensar en un acondicionador de aire como una máquina que toma calor de su casa y lo arroja al exterior usando cinco partes interrelacionadas:
- Refrigerante Compresor Condensador Válvula de expansión Bobina del evaporador
Hay muchos tipos de sistemas de aire acondicionado que se pueden usar en el hogar, incluidas las unidades de ventana, aires acondicionados portátiles, aires acondicionados sin ductos y sistemas de aire acondicionado central. Sin embargo, a pesar de sus diferencias, la física de cómo funcionan es la misma, y todos utilizan el proceso de refrigeración de expansión directa. En principio, esto funciona de manera muy similar al refrigerador de la cocina de su hogar.
Refrigerante
El refrigerante es la "sangre" que bombea a través de los tubos de enfriamiento del sistema de aire acondicionado. Cambia de estado de vapor de gas a líquido a medida que recoge el calor de su casa y lo expulsa al exterior. Un refrigerante es una sustancia única porque tiene un punto de ebullición muy bajo. Esto significa que cambia de líquido a vapor a bajas temperaturas. Esta es la clave para hacer que un sistema de aire acondicionado funcione de manera segura sin generar un nivel peligroso de calor. Sin embargo, el refrigerante no se mueve por el sistema por sí solo; Requiere un compresor para bombearlo.
Compresor
Piense en el compresor como el "corazón" del sistema, el componente que bombea el refrigerante a través de todos los componentes de refrigeración en un gran circuito de cobre. El refrigerante ingresa al compresor como un vapor caliente a baja presión y lo deja como un vapor caliente a alta presión. Esta transformación será posible gracias al condensador .
Condensador
Desde el compresor, el vapor refrigerante caliente se mueve al condensador. Aquí, el vapor refrigerante caliente a alta presión se enfría a medida que pasa a través de las bobinas de condensación. Las bobinas tienen aletas metálicas delgadas (similares a la estructura en la parte delantera del radiador de un automóvil) que conducen el calor desde las bobinas. Un ventilador de condensador sopla aire sobre las aletas para acelerar el enfriamiento del vapor dentro de las bobinas. (El uso de un peine de aletas durante el mantenimiento de rutina ayuda a mantener estas aletas en forma). A medida que el refrigerante se enfría, cambia de estado de vapor caliente a líquido caliente a alta presión y pasa a la válvula de expansión. El compresor, la bobina del condensador y el ventilador del condensador están ubicados en esa gran caja ruidosa en su patio trasero, que a menudo se llama una unidad de condensación.
Válvula de expansión
La válvula de expansión es lo que realmente hace el trabajo de enfriamiento. A medida que el refrigerante líquido caliente pasa a través de una pequeña abertura a alta presión en la válvula en un lado, emerge como una niebla fría de baja presión en el otro lado. Este es el resultado de una propiedad natural de los gases: a medida que el gas se expande, se enfría. El aire acondicionado no es más que un dispositivo diseñado para forzar la expansión del gas refrigerante, y eso es lo que crea su capacidad de enfriar el aire al expulsar su calor.
Bobina evaporadora
El siguiente paso es donde su hogar realmente se enfría. El líquido frío de baja presión que ahora sale de la válvula de expansión exterior corre hacia el interior del serpentín del evaporador ubicado en el pleno de su horno. (El pleno es la gran caja de metal entre el horno y la red de conductos). Aquí, el aire más cálido dentro de su hogar sopla a través del serpentín del evaporador y lo calienta, mientras que al mismo tiempo el serpentín que transporta gas refrigerante frío expandido se enfría El aire sopla a través del evaporador. Este aire enfriado se hace circular a través de los conductos. A medida que el refrigerante comienza a calentarse, comienza a hervir y cambia de líquido frío a vapor caliente (un proceso de evaporación). El vapor refrigerante caliente luego regresa al compresor y a la unidad de condensación exterior, cuando se expande y enfría una vez más, continuando el ciclo de enfriamiento.
Poniendo todo junto
En la unidad de aire acondicionado central típica, el ciclo de enfriamiento es un proceso continuo de refrigerante frío que absorbe el calor del aire interior y se expande en un gas cálido, que viaja a una unidad exterior donde expulsa ese calor y regresa a un líquido frío, luego regresa en interiores para absorber más calor y continuar el ciclo. A pesar de la aparente complejidad de los componentes, la física involucrada es bastante simple: el principio por el cual un gas siempre se enfría a medida que se expande. Cualquier sistema de aire acondicionado o refrigeración es simplemente un sistema mediante el cual la expansión y condensación del gas refrigerante se controla cuidadosamente para aprovechar esa propiedad física.
