1.1 Principios de Confort Térmico y Psicrometría
El aire acondicionado no se trata solo de enfriar. Su objetivo fundamental es crear condiciones de confort térmico para las personas, controlando simultáneamente la temperatura, la humedad, la pureza del aire y su movimiento.
Confort Térmico
Estado de satisfacción del ser humano con las condiciones térmicas de su entorno. Según la norma ISO 7730, el confort depende de: temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del aire, temperatura radiante media, nivel de actividad (metabolismo) y nivel de vestimenta (clo).
Condiciones de Confort Estándar
| Parámetro | Verano | Invierno |
|---|---|---|
| Temperatura interior | 23-25°C | 20-23°C |
| Humedad relativa | 45-60% | 40-50% |
| Velocidad del aire | 0,15-0,25 m/s | 0,10-0,15 m/s |
| Diferencia exterior-interior máx. | 10-12°C | –” |
Psicrometría: La Ciencia del Aire Húmedo
La psicrometría estudia las propiedades termodinámicas del aire húmedo (mezcla de aire seco + vapor de agua). Es fundamental para entender cómo el aire acondicionado modifica las condiciones del aire.
Las propiedades del aire húmedo que el técnico debe conocer son:
- Temperatura de bulbo seco (TBS): La temperatura que mide un termómetro convencional
- Temperatura de bulbo húmedo (TBH): La temperatura más baja alcanzable por evaporación de agua
- Humedad relativa (HR): Porcentaje de vapor de agua presente respecto al máximo posible a esa temperatura
- Humedad absoluta (w): Cantidad de agua en gramos por kg de aire seco
- Entalpía (h): Contenido energético total del aire húmedo (kJ/kg de aire seco)
- Punto de rocío (Tdp): Temperatura a la que el aire se satura y comienza a condensar
1.2 Temperatura de Bulbo Seco y Bulbo Húmedo
Estas dos temperaturas son fundamentales para el diagnóstico y cálculo en aire acondicionado.
Temperatura de Bulbo Seco (TBS)
Es la temperatura del aire medida por un termómetro convencional protegido de la radiación directa. Es la temperatura que percibimos y la que regulan los termostatos. Se mide en °C o °F.
Temperatura de Bulbo Húmedo (TBH)
Es la temperatura más baja que puede alcanzar una superficie húmeda por evaporación en contacto con el aire. Se mide con un termómetro cuyo bulbo está envuelto en una mecha húmeda y expuesto a una corriente de aire. Siempre es igual o inferior a la TBS.
Relación entre TBS, TBH y Humedad
- Si TBS = TBH → El aire está saturado (HR = 100%)
- Si TBS >> TBH → El aire está seco (HR baja)
- La diferencia TBS - TBH se llama depresión psicrométrica y es proporcional a la HR
Aplicación Práctica
En el diagnóstico de aire acondicionado, medimos la TBS del aire a la entrada y salida del evaporador:
| Medición | Punto de Medida | Valor Normal | Significado |
|---|---|---|---|
| TBS retorno | Rejilla de retorno | 24-28°C | Temperatura del ambiente |
| TBS impulsión | Salida del evaporador | 10-16°C | Temperatura del aire enfriado |
| Diferencial | Retorno - Impulsión | 8-12°C | Indica capacidad de enfriamiento |
Si el diferencial de temperatura (retorno - impulsión) es menor a 8°C, el equipo no está enfriando adecuadamente. Causas posibles: falta de refrigerante, evaporador sucio, filtros obstruidos, ventilador del evaporador lento, o compresor defectuoso.
1.3 Humedad Relativa y Carta Psicrométrica
La humedad es el parámetro más importante después de la temperatura para el confort y la salud. Un aire acondicionado, además de enfriar, deshumidifica el aire.
Humedad Relativa (HR)
HR = 100% → aire saturado (aparece niebla, condensación)
HR = 0% → aire completamente seco (imposible en la naturaleza)
¿Por Qué el Aire Acondicionado Deshumidifica?
Cuando el aire pasa sobre el evaporador a una temperatura inferior a su punto de rocío, el vapor de agua contenido en el aire condensa sobre las aletas del evaporador (igual que las gotas en un vaso de agua fría en verano). Esta agua condensada se recoge en la bandeja de drenaje y se evacua.
El proceso en la carta psicrométrica: el aire de retorno (caliente y húmedo) se enfría y deshumidifica simultáneamente al pasar por el evaporador, bajando tanto su TBS como su humedad absoluta.
La Carta Psicrométrica
Es un gráfico que relaciona todas las propiedades del aire húmedo. Permite visualizar los procesos de climatización:
- Eje horizontal: Temperatura de bulbo seco
- Eje vertical (derecho): Humedad absoluta (g/kg)
- Curvas descendentes: Líneas de humedad relativa constante
- Líneas diagonales: Entalpía constante y/o temperatura de bulbo húmedo
- Curva de saturación (HR 100%): Límite izquierdo del diagrama
Procesos en la Carta Psicrométrica
| Proceso | Dirección en la Carta | Equipo que lo Realiza |
|---|---|---|
| Enfriamiento sensible | Horizontal hacia la izquierda | Batería de agua fría (sin condensación) |
| Enfriamiento + deshumidificación | Diagonal hacia abajo-izquierda | Evaporador de A/C (proceso más común) |
| Calentamiento | Horizontal hacia la derecha | Resistencia eléctrica, batería de agua caliente |
| Humidificación | Vertical hacia arriba | Humidificador de vapor o agua |
| Mezcla de aires | Línea recta entre los dos puntos | Caja de mezcla / retorno + aire exterior |
Aunque no es necesario usar la carta psicrométrica en el día a día del servicio técnico, comprender los procesos que representa permite al técnico entender POR QUÉ el aire acondicionado funciona como lo hace, y diagnosticar problemas relacionados con humedad excesiva, poca deshumidificación, o formación de condensación en lugares no deseados.
1.4 El Ciclo de Refrigeración Aplicado al A/C
El aire acondicionado utiliza el mismo ciclo de refrigeración por compresión de vapor que estudiamos en el curso de Refrigeración. La diferencia fundamental es que el objetivo no es conservar alimentos a baja temperatura, sino enfriar y deshumidificar aire para confort humano.
Diferencias con Refrigeración
| Aspecto | Refrigeración | Aire Acondicionado |
|---|---|---|
| Temperatura de evaporación | -35 a +5°C | +5 a +15°C |
| Temperatura objetivo | -25 a +8°C (producto) | 22-25°C (aire) |
| Deshumidificación | Secundaria/no deseada | Función principal junto con enfriamiento |
| Renovación de aire | Mínima (cámara cerrada) | Necesaria (20-30% aire exterior) |
| COP típico | 1,0 - 3,0 | 2,5 - 6,0 |
| Funcionamiento | Continuo (24h) | Intermitente (según demanda) |
Ciclo Frigorífico en un Split de A/C
El proceso paso a paso en un equipo split enfriando:
- El compresor (en la unidad exterior) comprime el gas refrigerante de baja a alta presión
- El gas caliente a alta presión entra al condensador (en la unidad exterior), donde el ventilador exterior lo enfría. El gas se condensa a líquido.
- El líquido a alta presión viaja por la tubería de líquido (tubería fina) hasta la unidad interior
- El dispositivo de expansión (capilar o válvula electrónica EEV) reduce la presión bruscamente
- El refrigerante a baja presión y baja temperatura entra al evaporador (en la unidad interior)
- El ventilador interior hace pasar el aire caliente del ambiente sobre el evaporador frío
- El aire se enfría y deshumidifica al contacto con las aletas frías. El agua condensada cae a la bandeja de drenaje.
- El refrigerante se ha evaporado completamente, absorbiendo el calor del aire
- El vapor de refrigerante regresa al compresor por la tubería de succión (tubería gruesa) y el ciclo se repite
En equipos con bomba de calor (ciclo reversible), una válvula de 4 vías invierte el flujo de refrigerante. El condensador pasa a funcionar como evaporador (extrayendo calor del exterior) y el evaporador como condensador (liberando calor al interior). El principio es el mismo, solo cambia la dirección del flujo de calor.
1.5 Clasificación de Sistemas de A/C
Los sistemas de aire acondicionado se clasifican según diferentes criterios:
Por Configuración del Equipo
| Tipo | Descripción | Potencia Típica | Aplicación |
|---|---|---|---|
| Ventana / Compacto | Todo en una unidad | 2-6 kW | Ventana, habitación individual |
| Split (muro) | Interior + exterior separados | 2-8 kW | Habitaciones, oficinas pequeñas |
| Multi-split | 1 exterior + 2-5 interiores | 5-15 kW | Viviendas, oficinas |
| Split de conductos | Unidad oculta en falso techo + ductos | 5-25 kW | Viviendas grandes, comercios |
| Cassette | Interior empotrado en techo | 3-15 kW | Oficinas, comercios |
| Piso-techo | Interior en pared baja o techo | 3-15 kW | Comercios, salas diáfanas |
| VRF/VRV | 1 exterior + múltiples interiores | 15-200+ kW | Edificios, hoteles, hospitales |
| Rooftop | Paquete en azotea + conductos | 20-200 kW | Centros comerciales, naves |
| Chiller + Fan coils | Enfriadora de agua + unidades terminales | 50-5.000+ kW | Edificios grandes |
Por Medio de Transporte del Frío
- Expansión directa (DX): El refrigerante llega directamente a la unidad interior. Splits, multi-splits, VRF.
- Todo agua: Un chiller enfría agua que se distribuye a fan coils. Flexible, seguro (sin refrigerante en zona ocupada).
- Todo aire: Una UTA (Unidad de Tratamiento de Aire) enfría/calienta aire que se distribuye por conductos. Para grandes volúmenes.
- Mixto aire-agua: Combinación de los anteriores. Fan coils para sensible + aire primario para renovación y latente.
1.6 Unidades de Medida
En aire acondicionado se utilizan diversas unidades de medida que el técnico debe dominar para interpretar especificaciones técnicas, dimensionar equipos y comunicarse con clientes y proveedores.
Unidades de Capacidad Frigorífica
| Unidad | Equivalencia | Uso Habitual |
|---|---|---|
| BTU/h | 1 BTU/h = 0,293 W | América, fichas técnicas |
| Frigoría/h (fg/h) | 1 fg/h = 1,163 W | España, Latinoamérica |
| kW (kilovatio) | 1 kW = 3.412 BTU/h = 860 fg/h | Europa, normas técnicas |
| TR (tonelada refrigeración) | 1 TR = 12.000 BTU/h = 3,517 kW | América, industrial |
Dimensionamiento Rápido
Reglas orientativas para selección de equipos (clima templado, aislamiento estándar):
| Ãrea | BTU/h Necesarios | kW Aprox. | Equipo Típico |
|---|---|---|---|
| 9-12 m² | 9.000 | 2,6 | Split 9.000 BTU |
| 15-20 m² | 12.000 | 3,5 | Split 12.000 BTU (1 TR) |
| 20-25 m² | 18.000 | 5,3 | Split 18.000 BTU |
| 25-35 m² | 24.000 | 7,0 | Split 24.000 BTU (2 TR) |
| 35-50 m² | 36.000 | 10,5 | Split 36.000 BTU (3 TR) |
| 50-70 m² | 48.000 | 14,0 | Split 48.000 BTU o ducto |
El dimensionamiento real debe considerar: orientación del local (sur = más carga solar), número de personas, equipos que generan calor (computadores, cocina), aislamiento de paredes y ventanas, altura de techo, y clima de la zona. Un equipo subdimensionado no enfriará suficiente, y uno sobredimensionado ciclará en exceso, generando humedad y desgaste prematuro.
1.7 Normativa y Eficiencia Energética
La eficiencia energética en aire acondicionado es cada vez más importante, tanto por el coste energético como por la regulación medioambiental.
Índices de Eficiencia
| Índice | Definición | Unidades | Uso |
|---|---|---|---|
| EER | Ratio de Eficiencia Energética a carga plena | BTU/Wh o W/W | Comparar a condiciones nominales |
| COP | Coeficiente de Rendimiento (= EER en W/W) | W/W | Europa, normas técnicas |
| SEER | EER estacional (media anual) | BTU/Wh o W/W | Etiqueta energética UE |
| SCOP | COP estacional en calefacción | W/W | Etiqueta energética UE (calor) |
Etiqueta Energética Europea (Reglamento 626/2011)
| Clase | SEER (frío) | SCOP (calor) | Tipo de Equipo |
|---|---|---|---|
| A+++ | > 8,5 | > 5,1 | Inverter premium |
| A++ | 6,1-8,5 | 4,6-5,1 | Inverter alta eficiencia |
| A+ | 5,6-6,1 | 4,0-4,6 | Inverter estándar |
| A | 5,1-5,6 | 3,6-4,0 | Inverter básico / convencional premium |
| B | 4,6-5,1 | 3,4-3,6 | Convencional |
| C | 4,1-4,6 | 3,1-3,4 | Convencional básico |
| D | 3,6-4,1 | 2,8-3,1 | Obsoleto |
Normativa Aplicable
- RITE (España): Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. Define condiciones de diseño, instalación, mantenimiento e inspección.
- CTE-DB-HE (España): Código Técnico de la Edificación –” Ahorro de Energía. Requisitos mínimos de eficiencia.
- F-Gas: Regulación europea de gases fluorados. Limita el uso de refrigerantes de alto GWP.
- ASHRAE Standards (Internacional): Estándares de diseño, confort y calidad del aire (ASHRAE 55, 62.1, 90.1).
Un equipo A+++ (SEER 8,5) consume aproximadamente un 40% menos de electricidad que un equipo clase A (SEER 5,1) para el mismo trabajo de enfriamiento. En una vivienda que usa el A/C durante 6 meses, esto puede significar un ahorro de 200-400 € anuales, dependiendo de la potencia y las horas de uso.