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PROYECTO DE INVESTIGACION: BANCO DIDACTICO, MODULO DE
REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO
PRESENTADO POR:
JEISON DARIO FLOREZ MURILLO
MARIO ALBERTO PEREZ BELTRAN
YEFERSON ANDRES VARGAS GONZALEZ
UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERIAS
TRABAJO DE GRADO 1
BUCARAMANGA
2014
PROYECTO DE INVESTIGACION: BANCO DIDACTICO, MODULO DE
REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO
PRESENTADO POR:
JEISON DARIO FLOREZ MURILLO
MARIO ALBERTO PEREZ BELTRAN
YEFERSON ANDRES VARGAS GONZALEZ
DOCENTE:
CARMENZA BAEZ SOLANO
UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERIAS
TRABAJO DE GRADO 1
BUCARAMANGA
2014
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………………………………….…6
2. OBJETIVOS…………………………………………………………………….….…..8
2.1. OBJETIVO GENERAL……………………………………………..………….……8
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………..……………..8
3. MARCO REFERENCIAL……………………………………………………………...9
3.1 MARCO HISTORICO………………………………………………………………..9
3.2 MARCO CONCEPTUAL……………………………………………………………10
3.3 MARCO TEORICO………………………………………………………………….11
3.4 MARCO LEGAL…………………………………………………………………......12
3.5 MARCO PEDAGOGICO……………………………………………………………17
3
4. DISEÑO METODOLOGICO…………………………………………………………19
4.1 METODO DE INVESTIGACION…………………………………………………19
4.2 CONTEXTO SOCIODEMOGRAFICO…………………………………………..20
4.3 POBLACION Y MUESTRA……………………………………………………….20
4.4 TECNICAS DE RECOLECCION DE INFORMACION E INSTRUMENTOS..21
4.4.1 TECNICAS DE RECOLECCION DE INFORMACION………………………21
4.4.2 INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE INFORMACION…………...….22
4.5 VALIDACION DE EXPERTOS……………………………………………………22
4.6 PRUEBA PILOTO…………………………………………………………………..22
4.7 PROCEDIMIENTO DE INVESTIGACION………………………………….……23
4.8 ANALISIS DE LOS DATOS……………………………………………………….23
4.9 ASPECTOS ETICOS………………………………………………………………24
ANEXOS……………………………………………………………………………..…..26
4
TABLA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Criterios para validar un tema de investigación……..……………….26
Anexo B. Reseña Bibliográfica…………………………………………………….28
5
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El modulo didáctico de aire acondicionado para la universidad será un artículo de
necesidad que afortunadamente estará para la aplicación y análisis de los
comportamientos de el mismo. El banco de aire acondicionado prestara un
servicio tanto como para los estudiantes dedicados a hacer prácticas en él como
también para los docentes que darán esta asignatura (refrigeración y aire
acondicionado) lo cual lo utilizaran como medio de explicación, su uso será de
forma cuidadosa y organizada donde tendrán la oportunidad de guiarse por medio
de un manual de funcionamiento. En general se utiliza un proceso de tratamiento
del aire para modificar ciertas características como son la humedad y temperatura,
adicionalmente también puede controlarse la pureza del aire. Para crear un
ambiente frío, el aparato de aire acondicionado obtiene el calor del medio
ambiente y lo expulsa al exterior, mientras que el aire fresco permanece en la
habitación y a través del sistema de ventilación el aire se distribuirá
uniformemente, la falla más común en el equipo de aire acondicionado es la parte
eléctrica, la cual se realizara un estudio previo, donde analizaran los medios de
arranque y sus circuitos de funcionamiento.
Todo sistema de acondicionamiento inevitablemente reducirá su capacidad de
rendimiento por un mal manejo, por el uso prolongado en el tiempo y por la
acumulación entre los conductos y rejillas de agentes contaminantes que
producirán un deterioro en la máquina.
Un mal funcionamiento en el módulo didáctico trae como consecuencia el no uso
de la misma como sistema de refrigeración ambiental y como medio servicio de
enseñanza. Debido a sus espacios cerrados como serpentines, bandejas de
condensados, cañerías de desagües, privados de luz a temperatura estable, con
humedad y suciedad provocan el crecimiento de bacterias, hongos y virus, y se
transmiten fácilmente mediante los conductos. Es por tanto imprescindible limpiar
6
Periódicamente los conductos del aire y los equipos de aire acondicionado, es
decir, la aplicación de mantenimiento a este sistema de refrigeración.
Este banco de Aire Acondicionado, tendrá una guía de manejo y una clara
explicación para los métodos de prácticas que se realizaran. Estará equipado con
filtros lavables del 25% de eficiencia cuyo material son filtros de cerda, estos filtros
necesitan ser desmontados y limpiados cada 6 meses tiempo estimado para
realizarle un mantenimiento al equipo.
La limpieza de estos filtros es sencilla, al utilizar agua a presión desde el lado
limpio hacia el lado sucio, lo que se recomienda en estos casos es realizar la
limpieza inyectando aire a presión primeramente al utilizar unos cepillos
especiales para su limpieza, para luego realizar la limpieza con aire. Los filtros de
cartón deben ser cambiados por filtros lavables con marco plástico o marco
metálico, para su futura limpieza.
Dentro de estas tendencias se encuentran los dispositivos de control utilizados en
instalaciones de refrigeración que simplifican y optimizan las tareas de ajuste y
programación para mantener las condiciones deseadas en estos sistemas. Ello
conducirá a la buena automatización de los procesos que anteriormente requerirán
de la intervención de un docente calificado para el manejo óptimo del banco.
¿Cada cuánto y porque motivos se le debe realizar mantenimiento al
módulo didáctico de refrigeración?
7
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL:
Construir un módulo didáctico de aire acondicionado tipo ventana en base de unos
diseños ya establecidos que contribuyan al fortalecimiento de competencias
laborales en el área de refrigeración.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Investigar a fondo los aspectos básicos de la refrigeración basándonos en
libros, proyectos y artículos para el refuerzo de conocimientos sobre los
principios de operación de los equipos de aire acondicionado.
Plantear un esquema de construcción basado en un diseño ya existente,
logrando que su funcionamiento sea óptimo para la enseñanza y practica
de los estudiantes.
Fabricar el módulo de refrigeración, apoyándose en el esquema creado y
verificando las aplicaciones de la refrigeración y su funcionamiento.
Establecer el proceso operativo de mantenimiento y reparación del módulo
de aire acondicionado, realizando inspecciones sistemáticas y
asistemáticas, localizando anomalías y averías, y efectuando el
mantenimiento preventivo en condiciones de calidad y seguridad.
8
3. MARCO REFERENCIAL
3.1 MARCO HISTORICO
Al principio, el único propósito de la refrigeración fue conservar alimentos. Los
chinos fueron los primeros en descubrir que el hielo aumentaba la vida y mejoraba
el gusto de las bebidas y durante los siglos los esquimales han conservado
alimentos congelándolos1
Pero en la antigüedad, los egipcios ya utilizaban sistemas y métodos para reducir
el calor. Se utilizaba principalmente en el palacio del faraón, cuyas paredes
estaban formadas por enormes bloques de piedra, con un peso superior a mil
toneladas. Durante la noche, tres mil esclavos desmantelaban las paredes y
acarreaban las piedras al Desierto del Sahara. Como el clima desértico es
extremoso y la temperatura disminuye a niveles muy bajos durante las horas
nocturnas, las piedras se enfriaban notablemente.
Justo antes de que amaneciera, los esclavos acarreaban de regreso las piedras al
palacio y volvían a colocarlas en su sitio. Se supone que el faraón disfrutaba de
temperaturas alrededor de los 26° Celsius, mientras que afuera el calor subía
hasta casi el doble.2
En 1902, el estadounidense Willis Haviland Carrier sentó las bases de la
refrigeración moderna y, al encontrarse con los problemas de la excesiva
humidificación del aire enfriado, las del aire acondicionado, desarrollando el
concepto de climatización de verano.
Aunque Willis Haviland Carrier es reconocido como el “padre del aire
acondicionado”, el término “aire acondicionado” fue utilizado por primera vez por el 1 PITA, E. Acondicionamiento de Aire-Principios y Sistemas. 2da. ed. México: Limusa, 2003.
2 JUTGLAR, L. Técnica de Refrigeración. España: Marcombo, 2008. Pp. 22,47
9
ingeniero Stuart H. Cramer, en la patente de un dispositivo que enviaba vapor de
agua al aire en las plantas textiles para acondicionar el hilo.
Después de la segunda Guerra Mundial el desarrollo de los pequeños
compresores herméticos adquirió una seria reputación y los refrigeradores y
congeladores empezaron a utilizarse en los hogares.
Hoy día estas aplicaciones son estimadas como necesidades normales de un
hogar.
3.2 MARCO CONCEPTUAL
El trabajo de una planta de refrigeración es enfriar artículos o productos y
mantenerlos a una temperatura más baja que la temperatura ambiente. La
refrigeración se puede definir como un proceso que saca y transporta el calor, los
más viejos y mejores refrigerantes conocidos son el hielo, el agua y el aire.
También la refrigeración es el proceso que se emplea en los aparatos de aire
acondicionado: consiste en producir frío, o mejor dicho, en extraer calor, ya que
para producir frío lo que se hace es transportar calor de un lugar a otro. Así, el
lugar al que se le sustrae calor se enfría. Al igual que se puede aprovechar
diferencias de temperatura para producir calor, para crear diferencias de calor, se
requiere energía.
Generalmente la refrigeración por aire acondicionado se produce mediante dos
sistemas: refrigeración por compresión o refrigeración por absorción.3
La refrigeración por compresión es un método de refrigeración que consiste en
forzar mecánicamente la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado
creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba
calor en el evaporador y lo ceda en el condensador.
3 RAMÍREZ, D. Diseño, construcción y pruebas de un banco de refrigeración para Laboratorio. Ecuador-Riobamba, 2008. (tesis). Pp. 6-8
10
El sistema de refrigeración por absorción es un medio de producir frío que, al
igual que en el sistema de refrigeración por compresión, aprovecha que
las sustancias absorben calor al cambiar de estado, de líquido a gaseoso. Así
como en el sistema de compresión el ciclo se hace mediante un compresor, en el
caso de la absorción, el ciclo se basa físicamente en la capacidad que tienen
algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como
el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear el agua como substancia
absorbente (disolvente) y amoníaco como substancia absorbida (soluto).4
Para concluir un aparato de aire acondicionado sirve, tal y como indica su nombre,
para el acondicionamiento del aire. Éste es el proceso más completo de
tratamiento del ambiente en un local cerrado y consiste en regular la temperatura,
ya sea calefacción o refrigeración, el grado de humedad, la renovación o
circulación del aire y su limpieza, es decir, su filtrado o purificación.
3.3 MARCO TEORICO
El airea condicionado se rige por los principios de la termodinámica para conseguir
un cambio de temperatura entre un espacio y otro, utilizando el proceso de la
refrigeración.
En 1842, Lord Kelvin inventó el principio del aire acondicionado. Con el objetivo de
conseguir un ambiente agradable y sano, el científico creó un circuito frigorífico
hermético basado en la absorción del calor a través de un gas refrigerante. Para
ello, se basó en 3 principios:
El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja, como
cuando enfriamos un café introduciendo una cuchara de metal a la taza y
ésta absorbe el calor.
El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Por ejemplo, si
humedecemos la mano en alcohol, sentimos frío en el momento en que
éste se evapora, puesto que absorbe el calor de nuestra mano.
4 VALENZUELA, R. Apuntes de Refrigeración. Ecuador: Docucentro, 2010. (doc). Pp. 16-17
11
La presión y la temperatura están directamente relacionadas. En un
recipiente cerrado, como una olla, necesitamos proporcionar menor
cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que en uno abierto.
3.4 MARCO LEGAL
Desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar los gases refrigerantes R22
puros para el mantenimiento y recarga de equipos de refrigeración y aire
acondicionado, según estipula el Reglamento 2037/2000 del Parlamento Europeo
y del Consejo sobre las sustancias que agotan la capa de ozono. En base a esta
normativa, desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar HCFC puros para el
mantenimiento y recarga de equipos de refrigeración y aire acondicionado
existentes en esa fecha. Asimismo, desde el 1 de enero de 2015 estará prohibido
el uso de HCFC reciclados.5
Legislación nacional
Ley 29 de 1992
Objetivo: con esta ley se adoptó en nuestro país el Protocolo de Montreal, relativo
a las sustancias agotadoras de la capa de ozono, suscrito en Montreal el 16 de
septiembre de 1987 con su enmienda adoptada en Londres -en 1990- y ajuste de
Nairobi -en 1991-. Esta ley fue aprobada por el Congreso de la República.
Alcance: la participación de Colombia en el Protocolo de Montreal es ley de la
República y como tal, obliga al país y a todos los colombianos a cumplir con los
compromisos adquiridos bajo las directrices del Protocolo. Esta ley se constituye
en el marco general para implementar las estrategias nacionales para eliminar el
consumo de SAO.6
5 FRANCO, J. Manual de Refrigeración. España: Reverté, 2006. Pp. 123
6 BUQUÉ, F. Manual Práctico de Refrigeración y Aire Acondicionado. Colombia: Alfaomega, 2007. Pp. 203
12
Resolución 528 de 1997
Objetivo: esta resolución prohíbe la producción de refrigeradores, congeladores
y combinación de refrigerador - congelador, de uso doméstico, que contengan o
requieran para su producción u operación clorofluorocarbonos (CFC), y fija
requisitos para la importación de los mismos equipos.
Aprobada conjuntamente por el Ministerio del Medio Ambiente y el Ministerio de
Comercio Exterior.
Alcance: aplica para todos aquellos fabricantes nacionales de equipos de
refrigeración y congelación de uso doméstico y para las empresas importadoras
de estos equipos.7
Resolución 304 de 2001 y Resolución 734 de 2004
Objetivo: la resolución 304 de 2001 emanada del Ministerio de Ambiente y el
Ministerio de Comercio Exterior, modificada por la Resolución 734 de 2004,
establece cupos anuales para las importaciones de CFC, y el mecanismo de
control para asignación de los cupos de importación.
Alcance: aplica para las empresas nacionales importadoras de CFC en cualquier
presentación.
7 ASHRAE. Systems and Equipment Handbook. Estados Unidos: Iverness. 2000.
13
Decreto 4741 de 2005
Objeto: busca prevenir la generación de residuos o desechos peligrosos, así como
regular el manejo de los residuoso desechos generados, con el fin de proteger la
salud humana y el ambiente.
Alcance: las disposiciones se aplican en el territorio nacional a las personas que
generen, gestionen o manejen residuos o desechos peligrosos. Obliga a todas las
personas que manejan sustancias químicas peligrosas para el medio ambiente a
conocer y aplicar medidas en cuanto a la generación y manejo de las sustancias
residuales. En el caso del sector, aplica para las sustancias refrigerantes
residuales producto del uso de los diferentes refrigerantes utilizados en los
servicios de mantenimiento de sistemas de refrigeración y aire acondicionado, que
al final se convierten en un peligro eminente para el medio ambiente y en especial
para el deterioro de la capa de ozono.
Normas técnicas internacionales
ANSI/ASRHAE 34
Objetivo: el American Standard ANSI /ASHRAE 34 publicado en el año 2001y
titulado “Designation and Safety Classification of Refrigerants” es una clasificación
que permite asignar de forma clara y con reconocimiento internacional los
nombres y grupos de seguridad de todos los refrigerantes usados, según su
composición química.8
Alcance: aplica para todoslos refrigerantes usados según su composición química.
La clasificación está más ampliamente detallada en el numeral 5.2 de esta cartilla.
ISO: 7,10, 22, 32, 68, 220
8 ASHRAE. Fundamentals Handbook. Estados Unidos: Iverness. 2001.
14
Objetivo: la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) estableció
desde 1975 el sistema para especificar la viscosidad de los aceites industriales
mediante un número estándar que se agrega al final del nombre de todos los
aceites industriales, incluidos los usados en refrigeración.
Alcance: aplica a todos los aceites industriales, incluidos los usados en
refrigeración. Si desea profundizar más en el tema de aceites remítase al numeral
6 de esta cartilla.
ARI 740 , ISO 11650
Objetivo: el Instituto de Refrigeración y Aire Acondicionado (ARI) de los Estados
Unidos formuló este estándar para establecer métodos de prueba con el fin de
definir y evaluar el funcionamiento de equipos de recuperación y/o reciclaje frente
a niveles de pureza o contaminación, capacidad, velocidad y pérdidas por purga
para minimizar la emisión a la atmósfera de refrigerantes de referencia.
Alcance: aplica para equipos de recuperación y/o reciclaje de refrigerantes puros,
mezclas isotrópicas y entrópicas y sus contaminantes normales presentes en los
sistemas de refrigeración y aire acondicionado. Este estándar define el equipo
de prueba, procedimientos de muestreo y técnicas analíticas que serán usados
para determinar el funcionamiento del equipo de recuperación y/o reciclaje de
refrigerantes hidrocarburos halogenados y mezclas que contienen hidrocarburos
halogenados. La última versión publicada es de 1998.
“La ISO 11650 de 1999 es, en esencia, igual a la ARI 740”
Guía Q – ARI
15
Objetivo: esta guía de referencia, expedida por el Instituto de Refrigeración y Aire
Acondicionado –ARI- de los Estados Unidos, sobre recuperación de contenido y
reciclaje apropiado de cilindros de refrigerante ofrece un procedimiento para
recuperar el contenido y posterior reciclaje de cilindros.
Alcance: se puede aplicar para los cilindros de refrigerante halogenado rellenables
y no rellenables –desechables-, que cumplen especificaciones del Departamento
de Transporte Americano–DOT, con capacidad mayor a 8 libras de agua y usados
para transportar refrigerante vendido en los Estados Unidos.9
“Esta guía NO aplica para cilindros de almacenamiento y/o transporte de
refrigerantes halogenados recuperados. En este caso se puede consultar la
Guía K – ARI”
Guía K – ARI
Objetivo: esta guía de referencia, expedida por el Instituto de Refrigeración y Aire
Acondicionado –ARI- de los Estados Unidos, trata sobre recipientes o
contenedores para refrigerantes halogenados no flamables recuperados y
describe buenas prácticas, útiles para quienes suministran, usan, almacenan y
transportan este tipo de recipientes.
Alcance: Aplica para recipientes con presiones de servicio no mayor a 400 psi en
almacenamiento y transporte de refrigerantes halogenados no flamables
recuperados.No aplica para recipientes a presión fabricados con las
especificaciones de la American Society of Mechanical Engineers –ASME- que no
hayan sido aprobados por el Departamento de Transporte Americano –DOT.10
9 GUNT. (2003). Catálogo Termodinámica e Ingeniería Energética, Calefacción e Instalaciones Sanitarias. Alemania.
10 AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR CONDITIONING ENGINEERS – ASHRAE. HVAC Systems and Equipment Handbook. Atlanta: Tullie, 2000. Pp. 2.4-2.6
16
Guía N - ARI
Objetivo: esta guía de referencia, expedida por el Instituto de Refrigeración y Aire
Acondicionado (ARI) de los Estados Unidos, asigna colores para los recipientes
de refrigerantes. Así mismo, establece definiciones y consideraciones básicas
para el desarrollo de la guía de colores y sus criterios de asignación.
Alcance: Aplica para identificar por colores los envases y/o cilindros de
refrigerantes usados corrientemente y producidos en cantidades significativas.11
3.5 MARCO PEDAGOGICO
Los antecedentes reflejan los avances y el estado actual del conocimiento en un
área determinada y sirven de modelo de enseñanza o ejemplo para futuras
investigaciones
Se describen a continuación una lista de trabajos cuyo tema está vinculado al de
la presente investigación y enseñanza que cumpliendo con la definición descrita
anteriormente, sirven de ejemplo para el desarrollo de este trabajo.12
Bellizzia M., Álvaro (1978). Diseño y construcción de un equipo para estudios de
acondicionamiento de aire. Diseñó y construyó un equipo para estudios de
acondicionamiento de aire para el Laboratorio de Termodinámica de la Escuela de
Ingeniería Mecánica, basado en secciones de ventilación, enfriamiento,
calentamiento y humidificación del aire atmosférico. Se realizaron guías de
operación y mantenimiento.
11 Vivancos, F. Tendencias actuales de los sistemas CAD/CAE/CAM. Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Politécnica de Cataluña Centro CIM (UPC-ICT), España. 1997.
12 CARRIER AIR CONDITIONING COMPANY. Manual de Aire Acondicionado. 5ta. ed. USA: Thonsom, 2004. Pp. 81
17
Banco– Adiestrador de aire acondicionado de ducto abierto (GUNT)
El objetivo principal de este equipo de casa alemana, es familiarizar a los
estudiantes con el área de aire acondicionado y sus componentes principales. En
este caso se emplea una secuencia de humidificación por vapor, ventilación
centrífuga, precalentamiento con resistencias eléctricas de dos etapas,
enfriamiento con des humidificación por medio de un sistema de refrigeración de
expansión directa que opera con refrigerante R134a y recalentamiento con
resistencias eléctricas de dos etapas.
Posee tanto instrumentación electrónica (temperatura y humedad) como mecánica
(flujo de aire y refrigerante y presión de refrigerante) para facilitar la lectura de
datos a los usuarios. Adicionalmente cuenta con una computadora donde se
pueden leer los datos de sensores electrónicos a través de una apropiada tarjeta
de adquisición de datos.13
Banco – Unidad de aire acondicionado de laboratorio A660
Este banco de prueba lo distribuye P.A. Hilton Ltd. El objetivo del banco es
demostrar de forma pedagógica los procesos psicométricos comunes, como
enfriamiento con des humidificación, calentamiento sensible y humidificación. El
caudal es de 0,14 m3/s, la potencia del calentamiento es de 4 KW, la del
humidificador es de 5 KW y el sistema de refrigeración es de 2 KW. Tiene una
tarjeta de adquisición de datos para fácil visualización y registro de los datos de
las prácticas que desarrollen los estudiantes.
13 BUQUÉ, F. Manual Práctico de Refrigeración y Aire Acondicionado. Colombia: Alfaomega, 2007. Pp. 233, 234
18
4. DISEÑO METODOLÓGICO
Para dar una respuesta al problema planteado en el proyecto de investigación es
indispensable sugerir un diseño metodológico en el que se explique cada una de
las etapas necesarias para dar solución al problema; que permita validar las
posibilidades e hipótesis propuestas y así poder llegar a conclusiones que ayuden
al mejoramiento y evolución de la enseñanza. El diseño de este expone un
proceso metodológico que se empleará, para llegar al conocimiento teórico y la
aplicación de los mismos. Como parte del diseño es necesario determinar,
inicialmente, el rumbo en el cual se enmarca el diseño; por consiguiente, se
requiere definir el entorno en el que se desarrolla la práctica, la población que
participa en la labor y la táctica de recopilación de la muestra; también se deben
esquematizar los instrumentos de recolección de información y fijar los métodos
de estudio de la información; por último, se señalan las estrategias para
exposición de prueba.
4.1. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN
El tipo de investigación resume el conjunto de características que identifican la
investigación por su naturaleza, por su metodología y la técnica a emplear en el
proceso de la resolución del problema. Se plantea una clasificación de la
investigación desde el punto de vista del nivel o grado de profundidad de la misma
como: exploratoria, descriptiva y explicativa.
En ocasiones una investigación puede caracterizarse como exploratoria,
descriptiva, o explicativa, pero no situarse únicamente como tal. Aunque un
estudio sea esencialmente exploratorio contendrá elementos descriptivos, y lo
mismo ocurre con cada una de las combinaciones de clases de estudios, además,
19
una investigación puede iniciarse como exploratoria o descriptiva y después llegar
a ser explicativa.
Basándose en esto y ampliando conceptos se puede decir que la investigación
realizada es del tipo descriptiva y explicativa. En la parte descriptiva se cubre la
caracterización de un fenómeno a fin de establecer su comportamiento, siendo del
tipo correlacional, ya que se vinculan dos o más variables entre sí. Se relaciona al
tipo explicativo también, ya que se responde a las causas y efectos de eventos
físicos y sus condiciones y relación con variables.
4.2. CONTEXTO SOCIODEMOGRÁFICO.
La investigación se realizará en la ciudad de Bucaramanga, Santander, Colombia.
Para ser más específicos se ejecutará en la Unidades Tecnológicas de Santander
“UTS” ya que posee una óptima infraestructura y cuenta con excelentes
laboratorios en donde se desarrollara el diseño, la construcción y las prácticas del
banco didáctico de refrigeración (aire acondicionado), además, cuenta con
importantes educadores de alta calidad, semilleros de investigación en los cuales
nos podemos apoyar ante alguna duda.
Las Unidades Tecnológicas de Santander son una institución que ofrece
educación superior por ciclos propedéuticos a los jóvenes del departamento de
Santander y otros departamentos de Colombia. En la actualidad ofrece un (1)
programa de formación técnica, quince (15) programas de formación tecnológica,
y nueve (9) programas profesionales a los que ingresas los jóvenes de la región.
4.3. POBLACIÓN Y MUESTRA
La población que hace parte de este proyecto de investigación está conformada
por los estudiantes que pertenecen al programa académico de Tecnología en
20
Operación y Mantenimiento Electromecánico, Tecnología Electromecánica e
Ingeniería Electromecánica que la institución ofrece y que están adscritos a las
facultades de ciencias naturales e ingenierías.
Para establecer la muestra que se va a usar como base de datos para el proyecto,
se estimará a todos los estudiantes que este cursando la materia a la cual se hace
referencia el proyecto de investigación para que participen y asistan a todas las
actividades a desarrollar, por tanto no será necesario realizar muestras aleatorias
para la recopilación de información. El cálculo de la muestra en este caso, se
considera como un muestreo no probabilístico debido a que se aplicará a los todos
estudiantes que asistan a todas las sesiones y que cumplan con el desarrollo de
todas las actividades de aprendizaje.
4.4. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN E INSTRUMENTOS
4.4.1. Técnicas de recolección de información.
Las técnicas de recolección de datos están referidas al modo de obtención de
dichos datos, a diferencia de los instrumentos que son los medios materiales, a
través de los cuales se hace posible la obtención y registro de la información
requerida para la investigación.
Considerando las hipótesis enunciadas en el proyecto investigación con las cuales
se propone establecer, si el crear un recurso para el laboratorio de las Unidades
Tecnológicas de Santander contribuye a que los estudiantes de esta materia
puedan fortalecer su nivel de competencias; por otra parte, es necesario producir
información que permita conocer la satisfacción de los estudiantes y docentes a
partir de las opiniones.
4.4.2. Instrumentos de recolección de información.
21
Un instrumento de recolección de datos es, en principio, cualquier recurso,
mecanismo o sistema mediante el cual el investigador puede acercarse al
fenómeno o fenómenos de estudio y extraer de ellos información.
- Instrumento 1. Observación directa, la cual facilitó la obtención de una
descripción explícita de la realidad por medio de la percepción visual, recolectando
la mayor información acerca del ambiente y de la reacción de estudiantes y
docentes a la ubicación y manipulación el banco de prueba.
- Instrumento 2. Consultas a expertos, con las que fue posible recopilar
información deseada, manteniendo una conversación dirigida con un propósito
específico, así como también conocer las expectativas de cada uno de los
consultados (asesores, evaluadores y docentes) para la optimización del diseño.
4.5. VALIDACIÓN DE EXPERTOS
Para este punto de validación de expertos, se tuvo en cuenta al personal calificado
que brinda la Unidades Tecnológicas de Santander, siendo los docentes
encargados de las asignaturas de termodinámica y refrigeración y aire
acondicionado los cuales estuvieron al tanto del proceso que se llevó a cabo para
el diseño y construcción del módulo didáctico, de igual forma para la evaluación
colectiva e individual del personal al cual iba a ser expuesto el banco para su
manipulación.
4.6. PRUEBA PILOTO
La prueba piloto se desarrollara aplicando la observación directa al ámbito donde
se va a efectuar el proyecto de investigación, teniendo en cuenta los factores
ambientales donde se va a ejecutar este proyecto y que todos los requerimientos
necesarios para su funcionamiento estén en completo orden, por otro lado, se
22
debe examinar las capacidades y habilidades técnicas de los estudiantes para su
uso.
4.7. PROCEDIMIENTO DE INVESTIGACIÓN
El método de investigación necesita para su implementación medio semestre
académico de duración de 8 semanas en estas semanas se debe tener acceso
directo al laboratorio de refrigeración de las unidades tecnológicas de Santander
para analizar y hacer pruebas de funcionamiento al banco didáctico de
refrigeración para obtener un óptimo funcionamiento. Una vez terminado el tiempo
estipulado y durante la semana número 6 se realizaran las encuestas de
satisfacción a los estudiantes que hayan operado el modulo didáctico de
refrigeración y realizado todas las actividades.
El trabajo de recolección de información se basa en las encuestas de satisfacción,
gracias a estos datos podemos iniciar el análisis para conocer los contenidos, las
actividades que se van a desarrollar, las competencias que se quiere alcanzar, los
resultados de aprendizaje y los criterios de evaluación.
4.8. ANALISIS DE LOS DATOS
El análisis de los datos se realizará de manera pertinente mediante un estudio de
los resultados obtenidos por los estudiantes inicialmente en la prueba de
valoración y por último en su examen final. Donde se tendrá en cuenta una serie
de conocimientos como: El funcionamiento del equipo y sus componentes, el
acato de las normas de seguridad y de trabajo en el laboratorio. Estos análisis se
presentan en forma porcentual para definir el número de estudiantes que cumplen
con estos requisitos, para el buen uso y prestación del banco de refrigeración,
donde se observara si son óptimos o no para su manejo. Alcanzaran un nivel de
23
evaluación según los puntos que acierten por sus conocimientos y lograran un
nivel de confiabilidad con respecto al uso y funcionamiento del banco.
Para realizar el estudio de datos cualitativos, se realizará una revisión de los
conceptos de estudio de refrigeración y de los logros que se desean buscar con el
uso de la climatización por medio del módulo didáctico. Se tendrán en cuenta las
teorías de la termodinámica que será aplicada en base a la refrigeración de un
cuarto, donde se evaluara su correcto funcionamiento determinando el buen
manejo y desempeño tanto del módulo como de las habilidades individuales de los
estudiantes del programa de operación y montaje electromecánico.
4.9. ASPECTOS ETICOS
El diagnóstico participativo, fue un instrumento empleado por la investigación y
análisis para edificar en colectivo el conocimiento sobre su realidad en este caso
acerca del manejo del banco de refrigeración, en el que en la toma de datos se
reconocerán los componentes y sus posibles fallas, los recursos con los que
cuenta y las potencialidades propias de su uso que puedan ser aprovechadas en
beneficio de las Unidades Tecnológicas de Santander. Es un proceso que permite
identificar la problemática que afecta a la refrigeración y de sus inconvenientes
debido a la falta de un tipo de mantenimiento.
Partiendo de la opinión de los estudiantes que cursan esta asignatura, de los
docentes encargados, además también se hizo uso de técnicas e instrumentos
que garanticen la confiabilidad de la información en base a la climatización, con el
fin de emprender acciones dirigidas a la búsqueda de un buen funcionamiento del
equipo y de sus soluciones que contribuyan con el confort de su utilidad.
Para destinar el uso de los recursos obtenidos se necesitó la aprobación de un
personal externo evaluado en la temática de la refrigeración e intercambio de
calor, e igualmente la valoración por los docentes de la asignatura, los cuales
llevaban un seguimiento de las practicas a realizar.
24
ANEXOS
Anexo A. Criterios para validar un tema de investigación.
CRITERIO DE CONVENIENCIA: Este proyecto será conveniente en las Unidades
Tecnológicas de Santander para la generación en formación académica ya que en
el banco didáctico de refrigeración, se podrán realizar prácticas relacionadas al
funcionamiento y control del sistema de aire acondicionado de ventana. Esto
brindara la oportunidad de un aprendizaje tangible o práctico, además de teórico.
RELEVANCIA SOCIAL: El modulo a realizar es de gran relevancia para la
comunidad educativa y estudiantil de la institución, ya que facilitara el proceso de
enseñanza y aprendizaje generando un mayor conocimiento en esta área de
formación, así podrán disfrutar con un banco actualizado y preciso, compacto, con
elementos nuevos y con ayuda digital; el cual podrán manejar de forma mucho
más práctica y sencilla. Además este módulo será un servicio para la sociedad ya
que brindara mejores profesionales con conocimientos en el área, siendo estos
prácticos además de teóricos.
IMPLICACIONES PRACTICAS: Ayudara a comprender mejor el manejo del
compresor, el condensador, el evaporador, las válvulas y la parte de manejo
eléctrico, mediante la realización de pruebas prácticas. También serán plasmados
allí los conocimientos termodinámicos, el estudiante podrá observar de una
manera abierta e indicativa el funcionamiento del aire acondicionado. El modulo
tendrá en forma general simulaciones de falla o aplicaciones como:
Montaje del sistema eléctrico de aire acondicionado con controles de
operación y seguridad
Control de tiempo a través de un termo programador
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Regulación de presiones a través de simulacros de falla en los ventiladores
del condensador y evaporador
VALOR TEORICO: El modulo se relacionara con el conocimiento teórico y
complementara los vacíos dentro del conocimiento práctico acerca de la
termodinámica, los balances de temperatura, presión, corriente, voltaje, u otros.
Esto plasmado en aparatos de medidas como termómetros, barómetros,
manómetros, amperímetros, multímetros, entre otros. En general, el estudiante
tendrá la oportunidad de llevar a cabo un montaje y realizar diversas prácticas de
los refrigerantes y su instauración en el aire acondicionado. Esto apoya las tres
primeras leyes o teorías de la termodinámica.
UTILIDAD METODOLOGICA: El modulo mismo será un instrumento de ayuda
para analizar mejor los datos y funcionamiento de un aire acondicionado de
ventana. Los alumnos que cursen esta área tendrán una mejor definición de los
conceptos, y además: podrán visualizar partes del módulo, tomar muestras,
analizar, medir parámetros de calidad, efecto refrigerante, entalpias, entropías,
eficiencias electromecánicas y hacer un seguimiento del funcionamiento de este.
Logrando así, estudiar mejor los problemas de un aire acondicionado de ventana y
haciendo un análisis del laboratorio más breve, interactivo y claro, en cuanto a lo
relacionado con los sistemas de refrigeración.
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Anexo B. Reseñas Bibliográficas
PITA, E. Acondicionamiento de Aire-Principios y Sistemas. 2da. ed. México:
Limusa, 2003.
2 JUTGLAR, L. Técnica de Refrigeración. España: Marcombo, 2008. Pp. 22,47
3 RAMÍREZ, D. Diseño, construcción y pruebas de un banco de refrigeración para
Laboratorio. Ecuador-Riobamba, 2008. (tesis). Pp. 6-8
4 VALENZUELA, R. Apuntes de Refrigeración. Ecuador: Docucentro, 2010. (doc).
Pp. 16-17
5 FRANCO, J. Manual de Refrigeración. España: Reverté, 2006. Pp. 123
6 BUQUÉ, F. Manual Práctico de Refrigeración y Aire Acondicionado. Colombia:
Alfaomega,
2007. Pp. 203
7 ASHRAE. Systems and Equipment Handbook. Estados Unidos: Iverness. 2000.
8 ASHRAE. Fundamentals Handbook. Estados Unidos: Iverness. 2001.
9 GUNT. (2003). Catálogo Termodinámica e Ingeniería Energética, Calefacción e
Instalaciones Sanitarias. Alemania.
10 AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR
CONDITIONING ENGINEERS – ASHRAE. HVAC Systems and Equipment
Handbook. Atlanta: Tullie,
2000. Pp. 2.4-2.6
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11 Vivancos, F. Tendencias actuales de los sistemas CAD/CAE/CAM.
Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Politécnica de Cataluña
Centro CIM
(UPC-ICT), España. 1997.
12 CARRIER AIR CONDITIONING COMPANY. Manual de Aire Acondicionado. 5ta.
ed.
USA: Thonsom, 2004. Pp. 81
13 BUQUÉ, F. Manual Práctico de Refrigeración y Aire Acondicionado. Colombia:
Alfaomega, 2007. Pp. 233, 234
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