Aire Acondicionado

Java Proyecto

Especificaciones

Año: 2014
Categoría: Simulación
IDE: NetBeans
Interfaz Gráfica: Sí
Lenguaje: Java

Enlaces

Código fuente en Github.
Archivo .exe de este proyecto.

Introducción

Las líneas de ensamblaje tienen un desenlace importante en nuestras vidas gracias a lo factibles que son al elaborar productos precisos en menor tiempo, puesto a que estas juntan partes ya fabricadas para la obtención de un producto final. En esta primera parte del proyecto se hará el análisis para la representación de una línea de ensamblaje de aires acondicionados. Los métodos de refrigeración que se utilizan generalmente son de compresión mecánica que consiste en la realización de un proceso cíclico.

El proceso básicamente se realiza en cuatro pasos, durante el primero el refrigerante que se encuentra en estado líquido a baja presión y temperatura debe evaporarse en un serpentín denominado evaporador así se logra un primer intercambio térmico entre el aire interior del local más caliente y el refrigerante.

Una vez en estado de vapor se succiona y comprime mediante un compresor aumentando su presión y consecuentemente su temperatura, condensándose en un serpentín denominado condensador mediante una segunda cesión de calor, esta vez el aire exterior que se encuentra a menor temperatura. De esa manera en el tercer paso, el refrigerante en estado líquido a alta presión y temperatura vuelve al evaporador mediante la válvula de expansión el cual a consecuencia de su propiedad de capilaridad origina una significativa reducción de presión, provocando una cierta vaporización del líquido que reduce su temperatura, por último retorna a las condiciones iniciales del ciclo.

Este ciclo es el que se desarrollara para implementar de acuerdo al funcionamiento y componentes de un aire acondicionado la línea de ensamblaje que se diseñara de forma programable en Java.

Planteamiento del Problema

En Venezuela el clima es benévolo, de temperaturas cálidas y estables a lo largo del año, el uso de aire acondicionado es un servicio indispensable sobre todo en los días que se vuelven más calurosos.

El mercado nos ofrece muchísimas marcas de aires acondicionados, pero si hablamos de tipos de aires acondicionados, encontraremos sólo tres tipos: Los aires acondicionados de ventana, los aires acondicionados de Split y los portátiles, con sus componentes y características de cada uno de ellos.

Cuando pensamos en un aire acondicionado, pensamos en el diseño, la cantidad de frigorías, lo que gastará, su precio, pero creemos que el 90% de las veces, nadie piensa en un condensador y menos en los tipos de condensadores de aire acondicionado y en para qué sirven. Sólo deseamos que nos enfríe el ambiente, que evapore la humedad, es decir, que haga nuestra vida más agradable. Hay que conocer modelos y marcas de los tipos de condensadores de aire acondicionado.

En la materia: Estructura de datos del 4to semestre en la UNEG, a estudiantes de Ingeniería Informática se pidió diseñar una línea de ensamblaje de aires acondicionados a través de un programa en Java. El sistema debe permitir al usuario decidir qué tipo de aire acondicionado desea y componentes opcionales (Control remoto) ya que otros son obligatorios. Además de mostrar el proceso de ensamblado y el resultado de aire acondicionado.

Es un diseño que se analizó a partir de definiciones previas, características y funcionalidad de aires acondicionados para así llevar de una manera adaptada a la realidad una programación de diseño de línea de ensamblaje de aires acondicionados.

Objetivos

Objetivo General

Desarrollar estrategias para la elaboración o ensamblamiento de un aire acondicionado. Implementado en un sistema (Java).

Objetivos Específicos

Analizar la base conceptual de los aires acondicionados.
Indagar las necesidades del usuario.
Elaborar modelos que permitan desarrollar el sistema.
Establecer los materiales, herramientas y equipos necesarios para ejecutar el ensamblaje.
Definir los datos (componentes) de los aires acondicionados que permitan desarrollar las estrategias de elaboración de una línea de ensamblaje.

Justificación

En la actualidad el aire acondicionado es una necesidad que disfrutan muchas personas en la sociedad actual, pues es muy utilizado en empresas, demás lugares de trabajo, en hogares, entre otros y es necesario conocer marca (modelo), función para la compra de un buen equipo que cubra sus necesidades.

Marco Teorico

Línea De Ensamblaje

Tal vez no lo sepamos, pero las líneas de montaje tuvieron una repercusión importante en nuestras vidas, al reducir costos y elaborar productos a precios más razonables. Henry Ford popularizo el término al hacer accesible al famoso automóvil Ford T para la población en general.

Definiciones

Una serie de estaciones de trabajo de montaje (ensamble) manual o automatizado, en las cuales se ensamblan en secuencia un producto o varios. (H. A. Maynard)
Es una disposición de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están colocadas inmediata y mutuamente adyacentes, donde el material se mueve continuamente y a un rimo uniforme a través de una serie de operaciones equilibradas que permiten la actividad simultánea en todos los puntos, moviéndose el producto hacia el fin de su elaboración a lo largo de un camino razonadamente directo. (Roberto García Criollo)

Beneficios

Reducción de costos y estandarización.
Sistema de pago por productividad.
Alcanzarla producción esperada en el tiempo requerido.
Administración de la producción.
Aumento de productividad general y motivación del personal.

Aire acondicionado

El aire acondicionado, si bien hace referencia al aire en sí, es un aparato que se instala en casas, locales y demás espacios cerrados con el objetivo de proveer de aire fresco que se renueva permanentemente. Es decir; Aire acondicionado es una máquina que extrae el calor de un espacio cerrado, generalmente un sistema de refrigeración se utiliza de modo doméstico o en vehículos para refrescar los ambientes cuando las temperaturas del ambiente son muy altas y calurosas. Pueden tener o no un control remoto. Y tiene una carcasa.

Tipos de Aire Acondicionado

Split: Consta de dos unidades, la unidad exterior del aire acondicionado Split contiene el compresor, condensador, la válvula de expansión. La unidad interior el serpentín de refrigeración (evaporador), filtro de aire, ventilador de refrigeración o soplador, tubería de desagüe, rejilla.
Ventana: Es una unidad que en una caja rectangular contiene; compresor, tubo capilar, condensador, evaporador. Sistema de ventilación de hélice o el ventilador del condensador, motor del ventilador.
Automotriz: Es un tipo de aire más pequeño diseñado para vehículos y contiene Condensador, evaporador, compresor, filtro secador, válvula de expansión.

Componentes y características de un aire acondicionado

Placa de base: Es el cerebro de un aire acondicionado, es la placa electrónica. La placa, ubicada en la unidad exterior, recibe a través de los cables de interconexión la demanda de energía de las unidades interiores de cada estancia. Pero no todas las placas son iguales. Las tradicionales que se llaman ON/OFF o velocidad fija, interpretan la demanda de la instalación pero solo saben enviar órdenes excluyentes (on/off) de modo que el sistema, o produce al 100% de su capacidad, o se deja ir por la inercia hasta que se detiene. Arrancando y parando, todo o nada. El sistema genera ineficiencias en términos de confort, nivel sonoro, consumo y durabilidad. En cambio, gracias a la tecnología invertir podemos producir a diferentes velocidades, lo que se redunda en mejor confort, durabilidad e importantes reducciones del consumo eléctrico.
Compresor: Es el corazón del sistema que bombea refrigerante por todos los componente de refrigeración en un gran bucle. El refrigerante entra al compresor como un vapor caliente de baja presión y sale de allí como vapor caliente de alta presión.
- Compresor centrífugo: Un rotor en forma de espiral comprime el gas sin interrupción girando en torno a otro espiral fijo.
- Compresor reciprocante: es básicamente un tipo de bomba donde el aire es comprimido por un pistón que se mueve dentro de un cilindro.
Datos del compresor:
- Marca: Es una identificación comercial primordial y/o el conjunto de varios identificadores con los que se relaciona y ofrece un producto o servicio en el mercado. Para el caso de estos compresores tenemos marcas como: SANYO, GMCC (TOSHIBA), BRISTOL, TECUMSEH, CHEVROLET, FORD, FIAT y TOYOTA.
- BTU: (British Thermal Unit) definido como la unidad para medir la potencia de los equipos de aire acondicionado. A mayor BTU mayor es la capacidad de enfriamiento del equipo, no hay un valor que sea el correcto, sino que siempre dependerá de tus necesidades y del tamaño de la habitación a climatizar. Capacidades de enfriamiento:12000 btu, 18000 btu y24000 btu.
- Color: Es el nombre que se le da a la pigmentación que tienen todas las cosas tangibles. Para estos compresores, los tenemos en gris y negro.
- Velocidad: Los primeros modelos de compresores de diseñaron para funcionar a una velocidad relativamente reducida, bastante inferiores a 1000 rpm. La creciente demanda de equipo de acondicionamiento de aire más compacto y menor peso ha forzado el desarrollo de moto-compresor hermética con motores de dos polos que funcionan a 3500 rpm (2900 rpm en 50 ciclos).
Condensador: Es un cambiador de calor latente que convierte el vapor (estado gaseoso) en vapor en estado líquido. Los condensadores en su parte exterior pueden ser enfriados por aire o por agua.
- Condensador de cerámica: Son capacitores en donde las inductancias parasitas y las pérdidas son casi nulas.
- Condensadores de lámina o de plástico: Son generalmente más grandes que los de láminas metalizadas pero tiene una capacitación más estable y mejor aislamiento.
- Condensadores de mica: capacitores que consisten de hojas de mica y aluminio colocadas de manera alternada y protegidos por un plástico moldeado.
Datos del condensador:
- Marca: Es una identificación comercial primordial y/o el conjunto de varios identificadores con los que se relaciona y ofrece un producto o servicio en el mercado. Para el caso de estos condensadores tenemos marcas como: QUALITY, LG, CHEVROLET, FORD, FIAT y TOYOTA.
- Vatios: Es el equivalente a 1 Joule por segundo (1 J/s) y es una de las unidades derivadas. Expresado en unidades utilizadas en electricidad, un vatio es la potencia eléctrica producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio (1 voltamperio). Su símbolo es W. Tenemos condensadores de 30W, 35W, 40W, 45W Y 60W.
- BTU:(British Thermal Unit) definido como la unidad para medir la potencia de los equipos de aire acondicionado. A mayor BTU mayor es la capacidad de enfriamiento del equipo, no hay un valor que sea el correcto, sino que siempre dependerá de tus necesidades y del tamaño de la habitación a climatizar. Capacidades de enfriamiento: 12000 btu, 18000 btu y24000 btu.
- Hertz: Un hercio representa un ciclo por cada segundo, entendiendo ciclo como la repetición de un suceso, su símbolo es HZ. Sólo tenemos condensadores de 60HZ.
Válvula de expansión: A medida que el líquido refrigerante caliente pasa a través de una pequeña abertura a alta presión en la válvula por un lado, sale como una niebla fría a baja presión por el otro lado porque a medida que un gas se expande, se enfría. Así que ahora tenemos un vapor frio líquido a baja presión que pasa la bobina del evaporador.
- Manual: En este tipo de válvulas el sobrecalentamiento no depende de la temperatura de evaporación del refrigerante.
- Termostático: este tipo actúa por medio de un elemento de expansión controlado por un bulbo sensor, el cual regula el flujo del refrigerante líquido.
- Electromecánica: trabaja mediante un control electrónico, en el cual sensores de temperatura envían señales a un circuito integrado.
Datos de las válvulas de expansión:
- Marca: Es una identificación comercial primordial y/o el conjunto de varios identificadores con los que se relaciona y ofrece un producto o servicio en el mercado. Para el caso de estas válvulas de expansión tenemos marcas como: EMERSON, SPORLAND, CHEVROLET, FORD, FIAT y TOYOTA.
- Modelo: constituye un elemento de clasificación de productos que se crean industrialmente, generalmente mediante procesos mecanizados. Generalmente, el mercado crea códigos estándar para la industria de modo que el consumidor pueda estar informado de las características del producto en forma inmediata. Para estas válvulas de expansión tenemos los modelos: TCLE 5 HC y OVE-40-N.
- Tonelada de refrigeración (TRF): es la unidad nominal de potencia empleada en algunos países, especialmente de Norteamérica, para referirse a la capacidad de extracción de carga térmica (enfriamiento) de los equipos frigoríficos y de aire acondicionado. Tenemos válvulas de expansión de 5, 10 y 40 (TRF).
Evaporador: El líquido frío a baja presión que sale de la válvula de expansión ahora pasa por la bobina del evaporador situada en la cámara de mezcla del honor. Aquí el aire caliente de tu casa sale a través de la bobina del evaporador y lo calienta, mientras que la bobina fría enfría el aire que sopla a través de ella y lo devuelve al hogar. A medida que el refrigerante se calienta, hierve y cambia de líquido frío y se evapora en un vapor caliente. A partir de ahí pasa nuevamente al compresor y la unidad de condensación exterior y el ciclo de enfriamiento continua.
- Evaporador aletado: Son serpentines de tubo descubierto sobre los cuales colocan placas metálicas o aletas. Las aletas sirven como superficies secundarias absolvedoras de calor y tiene el efecto de aumentar el área superficial externa del evaporador.
- Evaporador de expansión seca: En los evaporadores de expansión seca la evaporación del refrigerante se lleva a cabo a través de su recorrido por el evaporador, encontrándose este en un estado de mezcla en un punto intermedio de esta. De esta manera, el fluido que abandona el evaporador es puramente vapor sobrecalentado.
Datos del evaporador:
- Marca: Es una identificación comercial primordial y/o el conjunto de varios identificadores con los que se relaciona y ofrece un producto o servicio en el mercado. Para el caso de estos evaporadores tenemos marcas como: GENERAL PLUS, WESTINGHOUSE, CHEVROLET, FORD, FIAT y TOYOTA.
- Modelo: constituye un elemento de clasificación de productos que se crean industrialmente, generalmente mediante procesos mecanizados. Generalmente, el mercado crea códigos estándar para la industria de modo que el consumidor pueda estar informado de las características del producto en forma inmediata. Para estos evaporadores tenemos los modelos: KF-43GW y C-KF-32GW.
- BTU:(British Thermal Unit) definido como la unidad para medir la potencia de los equipos de aire acondicionado. A mayor BTU mayor es la capacidad de enfriamiento del equipo, no hay un valor que sea el correcto, sino que siempre dependerá de tus necesidades y del tamaño de la habitación a climatizar. Capacidades de enfriamiento: 12000 btu, 18000 btu y 24000 btu.
Refrigerantes: Un refrigerante es un producto químico líquido o gaseoso, fácilmente licuable, que es utilizado como medio transmisor de calor entre otros dos en una máquina térmica.
- Grupo I: Son los de toxicidad e inflamabilidad despreciables, se usan normalmente en compresores alternativos. Los más usados en aire acondicionados son 12, 22, 500, 502.
Datos del refrigerante:
- Código: es un código alfanumérico es el que está compuesto de letras y números, para diferenciar los distintos tipos de refrigerantes. Tenemos los siguientes refrigerantes: R- (12, 22, 500, 502).
- Kilogramos: unidad de medida de peso que equivale a mil gramos. Tenemos refrigerantes de: 0.750, 1 y 13 Kg.
- Recargabilidad: Define si una vez agotado el refrigerante, este se puede recargar o le lo contrario debe reemplazarse.
Control remoto (Opcional): Es un dispositivo electrónico usado para realizar una operación remota sobre una máquina.

Datos del control remoto:
- Marca: Es una identificación comercial primordial y/o el conjunto de varios identificadores con los que se relaciona y ofrece un producto o servicio en el mercado. Para el caso de estos evaporadores tenemos marcas como: LG, SAMSUNG, HAIER, CHEVROLET, FORD, FIAT y TOYOTA.
- Color: Es el nombre que se le da a la pigmentación que tienen todas las cosas tangibles. Para estos controles, los tenemos en verde, gris y azul.
- Cantidad de códigos: Define cuantos códigos posee el control para programarse a un aire en específico, es decir, mientras más códigos posea el control mayor es la probabilidad de que se encuentre el código para programarlo a un aire puede tener de 10 a 50 códigos.
Carcasa: es una estructura rectangular de metal que encapsula y protege los componentes en este caso de un aire acondicionado.

Estructura de un aire acondicionado

La estructura básica de un equipo de aire acondicionado incluye principalmente un recipiente superior y un recipiente inferior. El recipiente superior y el recipiente inferior están conectados por tubería de agua refrigerante, una tubería de agua de enfriamiento, una tubería de calentamiento de vapor, dos tuberías de solución concentrada y dos tuberías de solución diluida. Las tuberías de solución concentrada y de solución diluida están dispuestas dentro de una cubierta protectora de la tubería de solución que se conecta con ambos recipientes. Debido a su estructura compacta, pequeño volumen, menor cantidad de junturas soldadas, alto nivel de vacío, y por tener las tuberías de intercambio de calor del condensador, generador de baja temperatura, evaporador y absolvedor hechas todas de tuberías de cobre helicoidales, la estructura básica de un equipo de aire acondicionado tiene una alta eficiencia en cuanto a intercambio de calor.

Línea de ensamblaje de aire acondicionado

Una línea de ensamblaje junta las partes fabricadas en una serie de estaciones de trabajo, en este caso, componentes de un aire acondicionado. Es decir, el trabajo llevado a cabo en una máquina o con por el operario, debe balancear el trabajo realizado en la siguiente máquina en la línea de fabricación.

Una vez recibida la lista de los componentes que formaran parte del aire acondicionado se parte de una placa inicial, en la cual se van ensamblando los componentes en su respectiva estación.

La línea de ensamblaje está constituida por 8 estaciones:

Estación 0 (Tipo): Se encarga de colocar la placa base y los componentes únicos de ese tipo de aire.
Estación 1 (Compresor): Se encarga de ensamblar el compresor en la placa base.
Estación 2 (Evaporador): Se encarga de ensamblar el evaporador en la placa.
Estación 3 (Condensador): Se encarga de ensamblar el condensador en la placa.
Estación 4 (Refrigerante): Se encarga de ensamblar la refrigeración en la placa.
Estación 5 (Válvula de expansión): Se encarga de ensamblar la válvula de expansión en la placa.
Estación 6 (Control remoto): Se encarga asignar un control remoto al aire acondicionado.
Estación 7 (Producto final): Se encarga de colocar una carcasa, que cubre los componentes anteriormente ensamblados, terminando en estación el proceso de ensamblado.

Análisis del problema

Se desea que se realice un sistema en JAVA que desarrolle el proceso de ensamblar un aire acondicionado el cual a través de usos de herramientas teniendo en cuenta las definiciones y funciones se irá presentando los modelos de aire acondicionado sus componentes, características de cada equipo como esta estructura el equipo. La selección que más convengan al usuario. El ensamblaje del aire acondicionado. Diseño de la línea de ensamblaje a lo que se quiere llegar en el programa requerido.

Requerimientos

La entrada que el sistema debe recibir para su funcionamiento será; el tipo de aire acondicionado que desee el usuario además de todos sus componentes y la cantidad de equipos que desea, antes de empezar el ensamblaje ya que una vez empezado el proceso de ensamblaje este no puede ser modificado pero si puede ser cancelado.
El sistema debe permitir que el usuario decida cuál y qué tipo de componentes desea en su aire, algunos componentes son obligatorios (Compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador y el refrigerante) los demás son opcionales y que dependerán del gusto del usuario.
El sistema debe permitir al usuario establecer sus propias combinaciones a la hora de elegir los componentes que desee.
La salida del sistema será mostrar el proceso de ensamblado automatizado y el resultado final de dicho proceso.

Diseño Del Programa

Para el diseño de este programa se realizaron tres ventanas, la primera muestra el menú principal en el cual el usuario selecciona el tipo de aire a ensamblar, si quiere control, cantidad de aires a ensamblar y las características del control.

Una vez que el usuario elige el tipo de aire, si quiere control o no y las características del control se pasa a una segunda ventana en cual se muestra una lista de componentes para que el usuario pueda elegir cada componente a ensamblar como desee.

Luego que el usuario elige todos los componentes deseados se muestra una tercera ventana corresponde a la línea de ensamblaje del aire acondicionado en la que se presenta una cinta transportadora que consta de varias estaciones. En cada una de estas estaciones se ensamblara un componente del aire. El proceso de ensamblado es controlado por un operador desde el teclado.