Aire acondicionado

Antecedentes

Las demandas de refrigeración de espacios residenciales y comerciales están aumentando constantemente en todo el mundo, ya que lo que antes se consideraba un lujo ahora parece ser una necesidad. Los fabricantes de aire acondicionado han desempeñado un papel importante en hacer que las unidades sean más asequibles al aumentar su eficiencia y mejorar los componentes y la tecnología. La competitividad de la industria ha aumentado con la demanda y hay muchas empresas que ofrecen unidades y sistemas de aire acondicionado.

Los sistemas de aire acondicionado varían considerablemente en tamaño y obtienen su energía de muchas fuentes diferentes. La popularidad de los acondicionadores de aire residenciales ha aumentado drásticamente con la llegada del aire acondicionado central, una estrategia que utiliza los conductos en una casa tanto para calefacción como para refrigeración. Los acondicionadores de aire comerciales, casi obligatorios en las nuevas construcciones, han cambiado mucho en los últimos años a medida que aumentan los costos de energía y las fuentes de energía cambian y mejoran. El uso de enfriadores industriales de gas natural ha crecido considerablemente y se utilizan para el aire acondicionado comercial en muchas aplicaciones.

Materias primas

Los acondicionadores de aire están hechos de diferentes tipos de metal. Con frecuencia, se utilizan plásticos y otros materiales no tradicionales para reducir el peso y el costo. Los tubos de cobre o aluminio, ingredientes críticos en muchos componentes del aire acondicionado, brindan propiedades térmicas superiores y una influencia positiva en la eficiencia del sistema. Varios componentes de un acondicionador de aire diferirán según la aplicación, pero generalmente están compuestos de acero inoxidable y otros metales resistentes a la corrosión.

Las unidades autónomas que albergan el sistema de refrigeración generalmente estarán revestidas de chapa metálica que está protegida de las condiciones ambientales mediante una pintura o recubrimiento en polvo.

El fluido de trabajo, el fluido que circula a través del sistema de aire acondicionado, es típicamente un líquido con fuertes características termodinámicas como freón, hidrocarburos, amoníaco o agua.

Diseño

Todos los acondicionadores de aire tienen cuatro componentes básicos:una bomba, un evaporador, un condensador y una válvula de expansión. Todos tienen un fluido de trabajo y un medio fluido opuesto también.

Dos acondicionadores de aire pueden parecer completamente diferentes en tamaño, forma y configuración, pero ambos funcionan básicamente de la misma manera. Esto se debe a la amplia variedad de aplicaciones y fuentes de energía disponibles. La mayoría de los acondicionadores de aire obtienen su energía de una combinación de bomba y motor accionado eléctricamente para hacer circular el fluido refrigerante. Algunas enfriadoras de gas natural acoplan la bomba con un motor de gasolina para producir un par significativamente mayor.

A medida que el fluido de trabajo o refrigerante circula a través del sistema de aire acondicionado a alta presión a través de la bomba, entrará en un evaporador donde cambia a un estado gaseoso, tomando calor del medio fluido opuesto y funcionando como un intercambiador de calor. El fluido de trabajo luego se mueve al condensador, donde emite calor a la atmósfera al condensarse nuevamente en un líquido. Después de pasar por una válvula de expansión, el fluido de trabajo vuelve a una presión baja. Todos los acondicionadores de aire tienen cuatro componentes básicos:bomba, evaporador, condensador y válvula de expansión. El vapor de refrigerante caliente se bombea a alta presión a través del condensador, donde emite calor a la atmósfera al condensarse en un líquido. El refrigerante enfriado luego pasa a través de la válvula de expansión, lo que reduce la presión del líquido. El refrigerante líquido ahora ingresa al evaporador, donde tomará calor de la habitación y cambiará a un estado gaseoso. Esta parte del ciclo libera aire frío en el edificio con aire acondicionado. El vapor de refrigerante caliente está listo para repetir el ciclo. Expresar. Cuando el medio de enfriamiento (ya sea un fluido o aire) pasa cerca del evaporador, se lleva calor al evaporador. Este proceso enfría eficazmente el medio opuesto, proporcionando un enfriamiento localizado donde sea necesario en el edificio. Los primeros acondicionadores de aire usaban freón como fluido de trabajo, pero debido a los efectos peligrosos que tiene el freón en el medio ambiente, se ha eliminado. Los diseños recientes se han enfrentado a estrictos desafíos para mejorar la eficiencia de una unidad, al tiempo que utilizan un sustituto inferior del freón.

El
proceso de fabricación

Creación de piezas de revestimiento a partir de chapa metálica galvanizada y acero estructural

• 1 La mayoría de los acondicionadores de aire comienzan como materia prima, en forma de perfiles de acero estructural y chapa de acero. A medida que la chapa se procesa en celdas de fabricación o celdas de trabajo, se corta, forma, perfora, perfora, corta y / o dobla en una forma o forma útil. Los revestimientos o envoltorios, el metal que envuelve la mayoría de las unidades residenciales al aire libre, están hechos de chapa de metal galvanizado que utiliza un revestimiento de zinc para brindar protección contra la corrosión. La chapa galvanizada también se usa para formar la bandeja inferior, las placas frontales y varios soportes de soporte en todo el acondicionador de aire. Esta hoja de metal se corta en una prensa de corte en una celda de fabricación poco después de llegar del almacenamiento o del inventario. Las formas de acero estructural se cortan y se cortan en inglete en una sierra de cinta para formar soportes y soportes útiles.

Perforar presionando las formas de chapa

• 2 Desde la cizalla, la chapa se carga en una punzonadora CNC (Control Numérico por Computadora). La punzonadora tiene la opción de recibir su programa informático de un programa de dibujo CAD / CAM (Dibujo asistido por ordenador / Fabricación asistida por ordenador) o de un programa CNC escrito de forma independiente. El programa CAD / CAM transformará una pieza dibujada o modelada en la computadora en un archivo que pueda ser leído por la punzonadora, indicándole dónde perforar la chapa. Los troqueles y otros instrumentos de perforación se almacenan en la máquina y se llevan mecánicamente al brazo de perforación, donde se pueden utilizar para atravesar la hoja. Las plegadoras NC (controladas numéricamente) doblan la hoja en su forma final, usando un archivo de computadora para programarse. Se utilizan diferentes matrices de doblado para diferentes formas y configuraciones y se pueden cambiar para cada componente.
• 3 Algunos soportes, aletas y componentes de láminas se subcontratan a otras instalaciones o empresas para producir grandes cantidades. Se llevan a la planta de montaje solo cuando se necesitan para el montaje. Muchos de los soportes se producen en una prensa hidráulica o mecánica, donde se pueden producir soportes de diferentes formas y configuraciones a partir de una hoja enrollada y desenrollar continuamente en la máquina. Se pueden producir grandes volúmenes de piezas porque la prensa a menudo puede producir una forma compleja con un solo golpe.

Limpieza de las piezas

• 4 Todas las piezas deben estar completamente limpias y libres de suciedad, aceite, grasa y lubricantes antes de que se apliquen con pintura en polvo. Se utilizan varios métodos de limpieza para realizar esta tarea necesaria. Los tanques de solución grandes llenos de un solvente de limpieza agitan y eliminan el aceite cuando las piezas están sumergidas. Los sistemas de lavado por aspersión utilizan soluciones de limpieza presurizadas para eliminar la suciedad y la grasa. El desengrasado con vapor, suspendiendo las partes sobre un vapor limpiador fuerte, usa una solución ácida y dejará las partes libres de productos derivados del petróleo. La mayoría de las piezas subcontratadas que llegan de un proveedor ya se han desengrasado y limpiado. Para una protección adicional contra la corrosión, muchas piezas se imprimarán en un baño de imprimación de fosfato antes de ingresar a un horno de secado para prepararlas para la aplicación del recubrimiento en polvo.

Recubrimiento en polvo

• 5 Antes de ensamblar los soportes, las bandejas y las envolturas, se alimentan a través de una operación de recubrimiento en polvo. El sistema de recubrimiento en polvo rocía un polvo seco similar a la pintura sobre las piezas a medida que se alimentan a través de una cabina en un transportador aéreo. Esto se puede hacer mediante rociadores robóticos que están programados donde rociar a medida que cada pieza se alimenta a través de la cabina en el transportador. Las piezas están cargadas estáticamente para atraer el polvo y adherirse a las grietas profundas y las curvas dentro de cada pieza. Las piezas con recubrimiento de polvo se alimentan luego a través de un horno, generalmente con el mismo sistema de transporte, donde el polvo se cuece permanentemente sobre el metal. El proceso dura menos de 10 minutos.

Doblado de la tubería del condensador y el evaporador

• 6 El condensador y el evaporador actúan como intercambiadores de calor en los sistemas de aire acondicionado y están hechos de tubos de cobre o aluminio doblados en forma de bobina para maximizar la distancia a través de la cual viaja el fluido de trabajo. El fluido opuesto, o fluido refrigerante, pasa alrededor de los tubos a medida que el fluido de trabajo extrae su calor en el evaporador. Esto se logra tomando muchos tubos de cobre de pequeño diámetro doblados en la misma forma y anclándolos con varillas guía y placas de aluminio. El fluido de trabajo o refrigerante fluye a través de los tubos de cobre y el fluido opuesto fluye a su alrededor entre las placas de aluminio. Los tubos a menudo terminan con curvas cerradas realizadas por dobladoras NC, utilizando el mismo principio que la plegadora NC. Cada curva es idéntica a la siguiente. Los dobladores utilizan tubos previamente enderezados para doblar alrededor de un dado fijo con un mandril alimentado a través del diámetro interior para evitar que se colapse durante el doblado. El mandril se rastrilla hacia atrás a través del interior del tubo cuando se ha logrado el doblez.
• 7 La tubería suministrada al fabricante en forma de bobina pasa por un desenrollador y un enderezador antes de pasar a través de la dobladora. Algunos tubos se cortarán en las longitudes deseadas con una sierra abrasiva que cortará varios tubos pequeños de una sola pasada. Las placas de aluminio se perforan en una punzonadora y se forman en una prensa mecánica para colocar hendiduras u ondas en la placa. Estas ondas maximizan la transferencia de calor termodinámico entre el fluido de trabajo y el medio opuesto. Una vez terminados los tubos de cobre en la celda de plegado, son transportados por vehículo de guiado automático (AGV) hasta la celda de ensamblaje, donde se apilan sobre las varillas guía y se alimentan a través de las placas o aletas.

Unión de la tubería de cobre con las placas de aluminio

• 8 Una parte importante del montaje es la unión de la tubería de cobre con las placas de aluminio. Este ensamblaje se convierte en el evaporador y se logra tomando los tubos de cobre apilados en su configuración de horquilla y fusionándolos mecánicamente a las placas de aluminio. La fusión se produce al tomar una bala o mandril y pasarlo a través del tubo de cobre para expandirlo y empujarlo contra la parte interior del orificio de la placa. Esto proporciona una unión económica pero útil entre el tubo y la placa, lo que permite la transferencia de calor.
• 9 El condensador se fabrica de manera similar, excepto que el medio opuesto suele ser aire, que enfría las bobinas del condensador de cobre o aluminio sin las placas. Se sujetan mediante abrazaderas que sostienen la tubería flexible y se conectan al evaporador con racores o acoplamientos. El condensador suele ser solo un tubo que se puede doblar en varias curvas cerradas. La válvula de expansión, un componente completo, se compra a un proveedor y se instala en la tubería después del condensador. Permite que la presión del fluido de trabajo disminuya y vuelva a entrar en la bomba.

Instalación de la bomba

• 10 La bomba también se compra completa I h de un proveedor externo. Diseñada para aumentar la presión del sistema y hacer circular el fluido de trabajo, la bomba está conectada con accesorios al sistema y anclada en su lugar por soportes de soporte y una base. Está atornillado junto con los otros miembros estructurales del acondicionador de aire y cubierto por la envoltura o revestimiento de chapa metálica. El revestimiento está remachado o atornillado para brindar una protección adecuada a los componentes internos.

Control de calidad

La calidad de los componentes individuales siempre se verifica en varias etapas del proceso de fabricación. Las piezas subcontratadas deben pasar una inspección dimensional entrante de un representante de garantía de calidad antes de ser aprobadas para su uso en el producto final. Por lo general, cada celda de fabricación tendrá un plan de control de calidad para verificar la integridad dimensional de cada pieza. La unidad se someterá a una prueba de rendimiento cuando se complete el ensamblaje para asegurarle al cliente que cada unidad funciona de manera eficiente.

El futuro

Los fabricantes de acondicionadores de aire enfrentan el desafío de mejorar la eficiencia y reducir los costos. Debido a las preocupaciones ambientales, los fluidos de trabajo ahora consisten típicamente en amoníaco o agua. Se están realizando nuevas investigaciones para diseñar nuevos fluidos de trabajo y mejores componentes del sistema para mantenerse al día con los mercados y las aplicaciones en rápida expansión. La competitividad de la industria debería seguir siendo fuerte, impulsando más innovaciones en la fabricación y el diseño.