CÁTEDRA DE ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO INTRODUCCIÓN SISTEMAS COMPLEMENTARIOS

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1 1 CÁTEDRA DE ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO INTRODUCCIÓN SISTEMAS COMPLEMENTARIOS Arq. Alicia Piccion Ing. Federico Cvetreznik Arq. Verónica Chauvie Arq. Rosanna Barchiesi Cátedra Facultad de Acondicionamiento de Arquitectura Térmico- Universidad de la República año 2001

2 2 INTRODUCCIÓN Conceptos involucrados en el Acondicionamiento Térmico: Búsqueda Del Confort y Calidad Del Aire Interior Integración De Aspectos Energéticos Una de las funciones de la Arquitectura es la de crear espacios que brinden condiciones de confort a los usuarios. La búsqueda de la calidad de vida para todos es un pacto de responsabilidad que involucra a los arquitectos en la calidad del ambiente construido y en la conciencia sobre la eficiencia energética. Estos problemas son esenciales para determinada sociedad, en determinado tiempo y lugar, por lo tanto, para darles respuesta es fundamental preguntarse dónde y cómo de modo de establecer la relación entre la Arquitectura y el ambiente. «Eficiencia energética en arquitectura» R.Lamberts y otros Arquitectura eficiente es aquella coherente con las condiciones climáticas, ambientales, económicas, culturales y tecnológicas. Si el tipo de respuesta es un modelo (edificio) totalmente desvinculado del ambiente lo más seguro es que sus niveles de habitabilidad estén alejados de los aceptables llegando incluso a condiciones interiores peores a las del exterior. Dicho de otro modo, el edificio funciona peor que el clima. Estos edificios, cualquiera sea su escala, requieren mayores instalaciones y mayores cantidades de energía que reparen los problemas de diseño para proporcionar condiciones de habitabilidad aceptables y por lo tanto mayores costos de instalaciones y funcionamiento. El edificio es en sí un sistema artificial costoso, creado por el ser humano para satisfacer sus necesidades y desarrollar sus actividades en condiciones de confort. El edificio siempre va a funcionar de acuerdo a la influencia del medio exterior (clima, microclima, luz, sonido) sea o no consciente de ello el arquitecto. Cuál es el mejor modo de lograr el confort? Sin duda, que el edificio responda al dónde funcionando coherentemente con el clima, y al cómo de acuerdo al uso eficiente de recursos y tecnologías. La Integración de los aspectos energéticos significa! respuesta a las cuestiones climáticas con las tecnologías disponibles, que implica! recursos naturales + recursos de diseño + instalaciones + sistemas de regulación! permitiendo el manejo y control de la energía para el logro de confort y eficiencia energética

3 El potencial de uso eficiente de la energía en los edificios es muy grande, por tanto siempre debemos tratar de optimizar el diseño arquitectónico, a través de la aplicación de los principios del acondicionamiento natural y el diseño de los dispositivos de climatización artificial. Estamos hablando de lograr condiciones de confort con eficiencia y no simplemente de consumir menos energía. Los sistemas artificiales de calefacción o refrigeración difícilmente puedan solucionar errores graves de proyecto y además ese no es su cometido. Por eso la mejor calefacción o la mejor refrigeración es la que no lucha con la energía. El gran reto que tenemos no es el de crear edificios inteligentes sino el de aplicar la inteligencia al diseño integral del edificio. LOS SISTEMAS COMPLEMENTARIOS Dependiendo del clima del lugar, del programa arquitectónico o de la función del edificio es que se justifica el uso de sistemas artificiales de climatización (medios activos) como apoyo al diseño del edificio (medios pasivos). Los sistemas complementarios deben cumplir con los mismos objetivos de confort y calidad del aire interior para los usuarios, y manejo y control de la energía en los edificios. Los sistemas complementarios son estrategias de proyecto que deben ser considerados desde las etapas iniciales de proyecto para evitar engorrosas modificaciones del diseño original en virtud de la instalación del sistema. El arquitecto debe poseer los conocimientos necesarios para dialogar con el especialista y tomar las decisiones. Para que este intercambio de ideas resulte fructífero en la práctica, el arquitecto debe poseer nociones acerca de los sistemas existentes, de su impacto en el confort del usuario, de su eficiencia y de qué previsiones arquitectónicas se deben tomar. CRITERIOS DE EFICACIA DE UNA INSTALACIÓN Por lo tanto, es importante que el arquitecto sepa como incorporar racionalmente estas instalaciones a sus proyectos de modo que cumplan los objetivos con eficacia. El nivel de eficacia depende de la adecuación del sistema y resolución de diversos aspectos. 3 Adecuacion del sistema a: Las exigencias de confort Al uso previsto (continuo, intermitente, horarios, formas de utilización) A los costos totales que incluyen la instalación, el funcionamiento, el mantenimiento y debieran incluir los costos ambientales. A la energia disponible en el lugar A los requerimientos de la propia instalación sobre el diseño del edificio Correcta resolución de: Los criterios de elección del sistema y el proceso de dimensionado, considerando hipótesis de partida ajustadas al proyecto, como: - Las condiciones exteriores y su variación a lo largo del tiempo. - El rango admisible de variación en las condiciones interiores deseables - La temperatura del aire, la temperatura ambiental, las temperaturas superficiales. - El tipo de edificio, situación, orientación y relacion de los espacios, características de la envolvente, inercia térmica, nivel de aislamiento y protecciones, eficiencia de la ventilación natural - El horario de uso, la respuesta del sistema y su relación con la inercia termica del edificio. - La zonificacion del edificio - El conjunto Edificio instalación sistema de regulación.

4 4 ZONIFICACIÓN Se aplica en edificios con zonas termicas diferenciadas y caracterizadas por: Sectores con diferentes orientaciones o condiciones exteriores. Sectores con inercias térmicas diferentes Sectores con diferentes requerimientos higrotermicos o de ventilación debido a exigencias instantáneas dispares por: actividades, horarios de uso, afluencias de público, cargas internas por ocupación, iluminación, etc.. Implica que debemos definir zonas dentro del edificio a estudiar y atenderlas de diferentes maneras. Se logra con la utilización de múltiples equipos de calefacción centrales o locales regulados mediante sensores de ambiente que aporten controladamente la energía térmica que se necesita en cada caso; con multiples equipos centrales o locales de aire acondicionado o con un sistema de volumen de aire variable. Proyecto en el cual se debió de estudiar zonificación SISTEMA DE REGULACIÓN Dispositivos de control que actuando sobre partes de un sistema (edificio y/o instalaciones), mantiene determinadas variables ajustadas a los valores requeridos. MANTENIMIENTO DE LAS INSTALACIONES Conjunto de operaciones necesarias para asegurar el correcto funcionamiento de una instalación centralizada (todas sus partes) o equipo individual de manera constante. Los objetivos son: conservar permanentemente la prestación y seguridad del servicio en cuanto a calidad del aire interior y a accidentes y obtener el mejor rendimiento energético posible, en beneficio del usuario y del medio ambiente. Por lo tanto el mantenimiento está relacionado a las operaciones de conservación y de explotación. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS COMPLEMENTARIOS Comenzaremos este estudio subdividiendo los sistemas en tres grandes familias: 1. Sistemas de Calefacción 2. Sistemas de Aire Acondicionado 3. Sistemas de Ventilación Mecánica

5 5 1. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN Para calefaccionar un ambiente de forma pasiva existen dos estrategias: evitar las pérdidas hacia el exterior e incrementar las ganancias de calor. A veces, aún aplicando estos principios no es suficiente y esto conlleva a la necesidad de usar sistemas de calefacción artificiales. La correcta aplicación de estos principios desde etapas tempranas de proyectos disminuirán los requerimientos de calefacción para lograr condiciones de confort. Esto se reflejará en una reducción del consumo de energía, de los costos de funcionamiento, y por lo tanto un ahorro por parte del usuario. En nuestro país es de destacar la existencia de un período frío que se aleja en mayor medida de las condiciones de confort que el período caluroso, por lo cual se hace necesario la utilización de algún sistema de calefacción complementario. CALEFACCIÓN Es el proceso térmico que controla solamente la temperatura de bulbo seco de un local durante el periodo frío. Por lo tanto los sistemas de calefacción generan únicamente calor. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCION SISTEMAS!! CENTRALES INDIVIDUALES!!!! Convectivos Radiantes Convectivos Radiantes Estos sistemas pueden ser a la vez, Sistemas Directos o Sistemas por Acumulacion

6 6 1.1 SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES Son aquellos en que la fuente térmica está centralizada en un solo lugar. FUENTE! MEDIO DE TRANSPORTE! EMISIÓN Generación de calor: caldera de agua caliente Caldera de vapor Resistencia eléctrica De la Energía: Agua Vapor Aire Dispositivos terminales convectivos o radiantes Esquemas de Sistemas Centrales Sala de máquinas Central al edificio Central por unidad (oficina o vivienda) Variables de Confort Temperatura Humedad Movimiento de aire Temperatura radiante Pureza del aire! Condiciones del local Volumen Altura Tipo de cerramientos Superficies expuestas Uso del local! Respuesta del Sistema!!! Velocidad de respuesta Distribución de temperaturas Asimetrías térmicas Renovación del aire A. Convectivos: Estos sistemas emiten calor por convección natural o forzada, proceso por el cual calientan el aire. Radiadores Tubos aletados y zócalos convectores Caloventiladores Equipos de aire caliente Corresponden a SISTEMAS CENTRALES DIRECTOS: El calor producido es cedido al ambiente en forma directa

7 7 B. Radiantes: Estos sistemas emiten calor por radiación por lo cual calientan superficies. Losa radiante por agua caliente Corresponde a SISTEMAS POR ACUMULACIÓN: El calor generado en la fuente se acumula y se puede ceder al ambiente en tiempo diferido A. SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES CONVECTIVOS RADIADORES PARÁMETROS CONTROL Temperatura del aire Humedad del aire Velocidad del aire Temperatura radiante la aumenta No controla. No aporta ni remueve vapor de agua, baja la Humedad relativa al aumentar la temperatura del aire. No la afecta (produce un movimiento natural de convección del aire de baja velocidad) Contrarresta el efecto de las superficies frías, cuando se ubican bajo ventanas (asimetrías térmicas). Pureza del aire No renueva el aire por lo cuál la envolvente debe solucionar este tema. Por su baja temperatura superficial no quema el polvo que se deposita sobre él. Condicionantes del local Locales de poca altura (máx. 4 m), alcance 4-6 m dependiendo del tipo de cerramientos Uso del local Control individual: manual o a través de una válvula reguladora de caudal de agua con sensor de temperatura ambiente. Respuesta " " " Convección Radiación No depende de la inercia del cerramiento sino de la inercia del equipo que es baja, brindando una rápida respuesta. Entran rápidamente en régimen.

8 8 TUBOS ALETADOS Y ZÓCALOS CONVECTORES Son en todo igual a los radiadores, salvo que cubren toda la longitud del local a acondicionar, se deben colocar a 10 o 15 cm. del piso para que permita la entrada del aire. CALOVENTILADORES A AGUA O VAPOR Aquí el intercambio de calor se da por convección forzada (poseen un serpentín y ventilador interno). PARÁMETROS CONTROL Temperatura del aire la aumenta. Humedad del aire No controla. No aporta ni remueve vapor de agua, baja la Humedad relativa al aumentar la temperatura del aire. Velocidad del aire Por ser de convección forzada aumenta la velocidad del aire permitiendo una mayor y más rápida uniformización de la temperatura. La velocidad debe estar limitada para evitar molestias al usuario. Temperatura radiante No influye, no compensa las asimetrías térmicas. Pureza del aire No renueva el aire por lo cuál la envolvente debe solucionar este tema. Condiciones del local Sólo para grandes ambientes y locales de grandes alturas. Sistema no apto para viviendas. Consiste en un ventilador, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor y un gabinete con aletas directrices. Se aplica en espacios de gran volumen donde es necesario hacer llegar el aire caliente a cierta distancia e impedir que se estratifique en las zonas cercanas al cielorraso.

9 9 Uso del local Control individual a través de una válvula reguladora de caudal de agua con sensor de temperatura ambiente. Respuesta La convección forzada permite dirigir el aire caliente hacia abajo, lo cual con convección natural no es posible. Baja inercia térmica del equipo logrando una respuesta rápida. Equipos de Aire Caliente Es similar a un caloventilador de mayor tamaño, consiste en un gabinete de formato vertical u horizontal que contiene un ventilador de alta presión, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor o una batería eléctrica y un filtro de aire. Realiza la distribución del aire por conductos. y un gabinete de formato vertical u horizontal. Se aplica en espacios de gran volumen donde es necesario hacer llegar el aire caliente a varios puntos alejados entre si. El aire es introducido al espacio a través de rejillas o difusores especialmente diseñados. Se distinguen los conductos de inyección de aire al espacio, los de extracción de aire, los de retorno de aire y los de toma de aire exterior. El retorno del aire del ambiente acondicionado es necesario a los efectos de lograr un aprovechamiento energético. Debido a que la cantidad de aire circulado no se contamina totalmente, es posible retornar parte del aire inyectado y complementarlo con aire exterior puro.

10 10 PARÁMETROS CONTROL Temperatura del aire la aumenta. Humedad del aire No controla. No aporta ni remueve vapor de agua, baja la Humedad relativa al aumentar la temperatura del aire. Velocidad del aire Por ser de convección forzada., aumenta la velocidad del aire permitiendo una mayor y más rápida uniformización de la temperatura. La velocidad debe estar limitada para evitar molestias al usuario. Temperatura radiante No influye. No compensa las asimetrías térmicas. Pureza del aire Renueva el aire, posee toma de aire exterior. Condiciones del local Debido a que la distribución de calor se da por conductos (inyección y retorno), se requieren los espacios necesarios para albergarlos No poseen control individual, por lo cual se debe recurrir a zonificaciones: colocación de más de un equipo según las diferentes condicionantes. Ver zonificación. Respuesta Debido a su baja inercia, la respuesta es inmediata uniformizando la temperatura del aire. B. SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES RADIANTES Losa radiante de agua caliente La distribución de temperaturas dentro del local es uniforme. Es un sistema que posee alta inercia térmica, o sea demora un tiempo para entrar en régimen (apróx. 4 o 5 horas)

11 11 Existen 2 tipos: - de piso - de techo (inconveniente: se localiza dentro de la estructura) Losa radiante de techo Losa radiante de piso En las losas de techo las cañerías están insertas en la losa estructural lo cual implica una propagación del calor a los demás elementos estructurales conectados. La distribución de calor no es tan uniforme como en las losas de piso. En las losas de piso las cañerías van dentro de un contrapiso de unos 6 a 7 cms de arena y portland. Debajo de dicha losa se coloca material aislante de poliestireno expandido para impedir la pérdida de calor hacia el suelo o al piso inferior PARÁMETROS CONTROL Temperatura del aire Humedad del aire Velocidad del aire Temperatura radiante la aumenta No controla. No aporta ni remueve vapor de agua, baja la Humedad relativa al aumentar la temperatura del aire. No la afecta (produce un movimiento natural de convección del aire de baja velocidad) Aumenta la temperatura media radiante. Contrarresta el efecto de las superficies frías (asimetrías térmicas). Pureza del aire No renueva el aire por lo cuál la envolvente debe solucionar este tema. Por su baja temperatura superficial no quema el polvo que se deposita sobre él.

12 Uso del local 12 El control individual, si bien es posible, es muy difícil lograr resultados satisfactorios en los tiempos necesarios. Las losas de piso poseen la ventaja de una distribución de temperaturas más uniforme debido al movimiento ascendente del aire caliente. Respuesta Son recomendables para edificios de gran inercia térmica. Mejoran las asimetrías radiantes (no cuando existen grandes superficies vidriadas). DISTRIBUCION DE TEMPERATURAS CON DIFERENTES SISTEMAS 1.2 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES La fuente térmica está en el local a acondicionar, sin requerir para su funcionamiento instalaciones auxiliares. Fuentes de energía: electricidad, gas por cañería Convectivos convectores naturales - a gas de tiro balanceado - electricos con resistencia eléctrica expuesta radiadores de aceite tubos aletados o zócalos convectores

13 13 convectores forzados: caloventiladores - eléctricos. Hay de dos tipos: los portátiles con resistencias eléctricas de entrega de calor instantánea y los de acumulación que contienen elementos de alto calor específico con poder de acumulación de calor por determinado tiempo. - a gas (sólo recomendables en locales donde sea obligatorio la ventilación forzada, debido a la combustión dentro del local a acondicionar que genera monóxido de carbono y vapor de agua). Radiantes losa radiante eléctrica: se sustituye la cañería de agua por un cableado independiente para cada local, lo que permite el control individual de la temperatura de cada ambiente. Este control presenta la misma dificultad de respuesta que la mencionada para los sistemas centrales debido a la alta inercia térmica. paneles radiantes eléctricos (estufa a cuarzo o panel radiante de pared o techo) y a gas (sólo recomendable para industrias o locales deportivos donde sea obligatorio una ventilación forzada, es por la generación de vapor que produce debido a la combustión directa dentro del local a acondicionar). Tubos radiantes a gas para grandes ambientes (industriales o comerciales) y para espacios exteriores. En los espacios interiores el calentamiento de las superficies expuestas a los paneles calienta el aire adyacente mejorando las condiciones térmicas. INCIDENCIA DE LOS SISTEMAS CENTRALES EN EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO Estos sistemas requieren de espacios para alojar equipos auxiliares (caldera, bombas, tanques, etc.), para alojar cañerías y conductos (espacio sobre cielorraso, ductos verticales, contrapisos, etc.).

14 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Para refrigerar un ambiente de forma pasiva existen dos estrategias: reducir las ganancias de calor en el interior (detener la radiación solar, maximizar la iluminación natural, reducir las ganancias de calor internas por iluminación artificial y otros equipos) e incrementar las perdidas de calor al exterior (ventilación). A veces, aún aplicando estos principios no es suficiente y esto conlleva a la necesidad de usar sistemas de refrigeración mecánica. La correcta aplicación de estos principios desde etapas tempranas de proyectos disminuirán los requerimientos de refrigeración mecánica para lograr condiciones de confort. Esto se reflejará en una reducción del consumo de energía, de los costos de funcionamiento, y por lo tanto un ahorro por parte del usuario. En nuestro país es de destacar la existencia de un período caluroso cuyas temperaturas máximas medias se alejan levemente de las condiciones de confort en las zonas con influencia marítima y en mayor medida en las zonas continentales. El acondicionamiento artificial del aire es un proceso de tratamiento del aire que permite controlar, de acuerdo al diseño y sofisticación de la instalación, la temperatura, humedad, pureza y movimiento del aire en los espacios interiores, para atender las necesidades de confort y calidad del aire interior. Decimos entonces que aire tratado es el aire al que se modifican sus condiciones higrotérmicas y de pureza para introducirlo en los espacios acondicionados.

15 15 VARIABLES NECESIDADES PROCESO TEMPERATURA Mínima temperatura del aire a garantizar ESPECIFICO Calefacción Máxima temperatura del aire a no superar Refrigeración HUMEDAD Aporte de vapor de agua Supresión de vapor de agua Humectación Deshumectación MOVIMIENTO Control de velocidad máxima sobre los ocupantes Distribución del aire ambiente Referido al diseño de la red de conductos de inyección y retorno, rejillas, ventiladores TEMPERATURAS SUPERFICIALES PUREZA Mantener las temperaturas superficiales en un entorno de +/- 6ºC respecto a la temperatura del aire. Aporte de aire puro Extracción de aire viciado Supresión de partículas, bacterias, etc. No hay control directo del sistema sobre esta variable Ventilación Ventilación Filtración RUIDO Los sistemas de aire acondicionado no deben generar ruidos molestos ni vibraciones en el ambiente a tratar o en los contiguos, ni en el entorno. No todos los equipos disponibles en el mercado permiten controlar todas las variables. VARIABLES que controla: TEMPERATURA Refrigeración: Proceso de tratamiento de aire que controla la temperatura máxima de un local y eventualmente el contenido máximo de vapor de agua del aire. Calefacción: Proceso de tratamiento de aire que controla la temperatura mínima de un local y eventualmente el contenido de vapor de agua del aire. HUMEDAD El control de la humedad absoluta (HA) implica el tratamiento de humectación o deshumectación del aire antes de ser impulsado al interior, este proceso controlado se realiza solo si el programa lo requiere como condición ineludible. Generalmente se produce una disminución de la Humedad Relativa (HR) del aire del ambiente a acondicionar a través de la condensación que ocurre en la superficie de los intercambiadores cuya temperatura es más baja que el punto de rocío del aire que circula. MOVIMIENTO DEL AIRE El control sobre los aspectos del movimiento del aire depende básicamente del diseño y correcto de la inyección y el retorno del aire. Los elementos terminales compuestos por difusores, rejas de inyección de aire y rejas de retorno deben ser cuidadosamente seleccionados, dimensionados y distribuidos en el espacio a acondicionar considerando los siguientes aspectos: caudal de aire, velocidades de salida o entrada, dirección, alcances, temperaturas de inyección, etc. En el caso de equipos individuales de su ubicación en el ambiente. CALIDAD DEL AIRE Pureza del aire mediante filtrado y desbacterizado (si el caso lo requiere) Oxigenación del aire mediante la renovación.

16 TEMPERATURAS SUPERFICIALES El Aire Acondicionado controla las condiciones del aire pero no influye DIRECTAMENTE en las temperaturas superficiales de los cerramientos, por lo que no controla las asimetrías térmicas por ser el aire diatérmano (transparente a las radiaciones de onda corta y larga) y de baja capacidad térmica. HISTORIA: Surge industrialmente para mejorar las condiciones de temperatura, humedad y pureza del aire de algunos programas industriales como textiles e imprentas, no para mejorar el confort ambiental. Una vez mejorada la tecnología y resueltos los problemas de las condensaciones se comenzó a aplicar en otros programas, como edificios de oficinas, educativos, viviendas. Pese al avance de la tecnología, estos sistemas no pueden solucionar graves errores de diseño del edificio, ni atender situaciones diversas con solo un equipo. Para atender las exigencias de ciertos programas como hospitales (sala de operaciones), salas de alta afluencia de público y otros ambientes que requieran condiciones especiales, el uso de estos sistemas se hace necesario. ZONIFICACION Se aplica en edificios con zonas térmicas diferenciadas y caracterizadas por: diferentes orientaciones o condiciones exteriores inercias térmicas diferentes diferentes requerimientos higrotérmicos o de ventilación debido a exigencias instantáneas dispares por actividades, horarios de uso, afluencia de público, cargas internas por ocupación, iluminación, etc. 16 Debemos definir zonas dentro del edificio a estudiar y atenderlas de diferentes manera. Se logra con la utilización de múltiples equipos o sistemas de control de caudal de aire (VAV), o sistemas de control zonal de temperatura. CICLO FRIGORIFICO Naturalmente el calor como expresión de energía se traslada de cuerpos calientes hacia cuerpos más fríos. Pero cuando se quiere refrigerar un ambiente, lo que se quiere es justamente lo contrario, quitar calor de un ambiente que está siendo refrigerado (y por lo tanto está a menor temperatura que el exterior) enviándolo a uno a mayor temperatura, el exterior. Esto no se realiza naturalmente, para que se de este proceso es necesario realizar un trabajo y para ello es necesario gastar energía. Se verá de que forma se puede lograr quitar calor del ambiente y entregarlo al exterior. Este proceso se llama ciclo frigorífico. En el ciclo frigorífico intervienen cuatro componentes: Un intercambiador de calor formado por tubos aletados llamado evaporador. Dentro de éste circula un fluido a baja temperatura. Este fluido se llama refrigerante y tiene la propiedad de entrar en ebullición a bajas temperaturas y a presiones mayores

17 que la atmosférica. El aire del ambiente a refrigerar se hace pasar por el evaporador por medio de un ventilador y luego ya enfriado se lo inyecta al ambiente. A medida que el refrigerante hierve debido a la absorción de calor, se transforma en vapor. Este vapor es tomado por un compresor y comprimido a alta presión. Durante esta compresión, el refrigerante se calienta, llegando a altas temperaturas. El refrigerante a alta presión es enviado a otro intercambiador de calor llamado condensador. Su construcción es totalmente similar al evaporador. El refrigerante entra en estado gaseoso y por medio de una corriente de aire exterior fría en relación a la temperatura del refrigerante comprimido, va entregando su contenido de calor al medio exterior. Durante este proceso de pérdida de calor, se va condensando, transformándose en líquido. En este punto se tiene al refrigerante en estado líquido, a alta presión y a una temperatura similar a la del aire exterior, por lo tanto sin condiciones de refrigerar el ambiente interior. Entonces se lo hace pasar por un pequeño orificio para que pierda parte de su presión, lográndose así una disminución de la temperatura del refrigerante la cual permite que este enfríe el aire ambiente interior. El refrigerante así entra al evaporador, en estado líquido, pronto para absorber calor del aire ambiente interno y realizar nuevamente el circuito descrito. El agua producto de la condensación en el evaporador durante el proceso de enfriamiento del aire se debe canalizar hacia un drenaje. POTENCIA: Energía medida en la unidad de tiempo (W) Relación entre potencia nominal y potencia útil 17 W N = W U + W nou Potencia nominal: máxima energía térmica por unidad de tiempo aportada por el combustible (fuente) al equipo generador. Se expresa comúnmente como la relación entre la potencia útil del generador (W U ) y el rendimiento del generador que debería ser establecido por norma (esto es así en muchos países) y especificado claramente por el fabricante. W N = W U / rendim. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Se subdividen en dos grandes grupos: CENTRALES Son sistemas que centralizan la generación del fluido térmico encargado de transportar la energía a los locales a acondicionar. Se dividen en: " Todo aire " Aire agua " Todo agua

18 18 INDIVIDUALES Son equipos autónomos diseñados para acondicionar espacios individuales. Se dividen en: " Compactos " Divididos CENTRALES: Instalación en que la producción de frío o calor ( uno o más equipos generadores) se realiza centralmente, distribuyéndose a los equipos terminales que actúan sobre las condiciones de los locales o zonas diferentes. Instalación centralizada colectiva: la producción centralizada de frío o calor sirve a un conjunto de usuarios dentro de un mismo edificio. Instalación centralizada individual: la producción centralizada de frío o calor es independiente para cada usuario. TODO AIRE Se basan en que el aire es enfriado directamente por el fluido refrigerante sin la intervención de un refrigerante indirecto. La distribución de energía a los diversos locales se realiza mediante aire climatizado que se impulsa a través de conductos desde las unidades de tratamiento hasta los elementos terminales. Se subdividen en Compactos o autocontenidos Equipos de techo (Roof - top) Divididos (Split centrales) y Equipos múltiples (Multisplit) Equipos compactos (Roof - top) Son aparatos autónomos que contienen todos los elementos del ciclo refrigerante y están diseñados para ser instalados sobre la cubierta del local o en jardines. Los servicios de mantenimiento del equipo se hacen en el exterior, existen otros servicios de mantenimiento que se hacen en el interior como por ejemplo limpieza de conductos, regulación de aire, etc. Para calefaccionar se puede recurrir a tres métodos: resistencias eléctricas inversión del ciclo (bomba de calor) gas

19 19 Potencias: 17kW - 300kW Aplicaciones: Para locales con gran volumen ( instalaciones comerciales, industriales) y con requerimientos de ventilación. Fuente: alimentación eléctrica Medio de transporte : conductos Disipadores (calor o frío): difusores, rejillas, toberas, etc Equipos Divididos (Split central) Son equipos compuestos por dos unidades separadas. La unidad exterior (compresor más condensador) y la unidad interior (evaporador) unidas por cañerías por donde circula refrigerante. La unidad interior debe ubicarse en una sala de máquinas donde deberá preverse un drenaje y espacio para el mantenimiento. Dimensiones de la sala de máquina aproximadamente: 2 x 1,5 hasta 4 x 4m por equipo. Potencias: 17 kw kw Aplicaciones: Para locales con gran volumen ( instalaciones comerciales, industriales) y con requerimientos de ventilación. Fuente: alimentación eléctrica Medio de transporte : conductos Disipadores (calor o frío): difusores, rejillas, toberas, etc Son más completos que el Equipo compacto (Roof - top) pues permiten seleccionar la capacidad de modificar la cantidad de vapor de agua (mayor capacidad de deshumectación del ambiente). AIRE -AGUA Se basan en la distribución de energía a los diversos locales a través de circuitos de agua enfriada y aire. Requieren de una central de generación de agua fría. Se componen de: unidades centrales de acondicionamiento de aire (manejadoras de aire) y/o unidades terminales de acondicionamiento de aire, funcionando estas últimas con agua helada. Enfriadores de agua Manejadores de aire Inductores de aire

20 20 Enfriadores de agua Los enfriadores de agua son equipos de refrigeración que utilizan el ciclo de refrigeración para enfriar agua en lugar de enfriar aire. Tienen los mismos componentes, evaporador, compresor, condensador y válvula de expansión. Se diferencian en que en el evaporador en vez de aire, se hace pasar agua, que es enfriada por el refrigerante. Hay dos versiones de enfriadores de agua: " equipos para colocar en salas de máquinas, son enfriados por agua y requieren una torre de enfriamiento. " equipos para colocar en el exterior, son enfriados por aire. Manejadores de aire Son equipos compuestos por un intercambiador de calor agua aire construido con caños aletados, un ventilador movido por un motor eléctrico, filtros de aire, una bandeja de drenaje y un gabinete aislado térmicamente con una entrada de aire. Dentro de los tubos del intercambiador se hace circular agua helada o agua caliente, lográndose las funciones de calefacción o refrigeración. El ventilador se encarga de hacer circular el aire por los conductos. El filtro regula la calidad del aire.

21 21 TODO AGUA Se basan en la distribución de energía a los diversos locales exclusivamente mediante agua. El agua fría es utilizada por unidades llamadas FanCoil que se instalan en cada ambiente individual. FANCOIL: es una unidad terminal provista básicamente de un ventilador y un serpentín de intercambio térmico por donde circula agua helada. Puede disponer también de filtro de aire y batería de calefacción (eléctrica o agua caliente). Capacidad: 1 a 10 kw. COP: 3 Alcance (distribución de aire) no más de 6 metros. Ventilan en proporciones bajas y de forma no controlada siempre que se los instale en una pared exterior y se prevea una reja de toma de aire. Existen diferentes configuraciones de fancoils: " verticales " horizontales " tipo columna " vistos " ocultos INDIVIDUALES Son equipos autónomos que poseen su propio ciclo de refrigeración (no dependen de un equipo central). En general se usan en forma individual, para acondicionar espacios personales. También existen equipos de mayor potencia para espacios comunes. Hay que considerar que en cada punto donde hay un equipo individual es necesario una alimentación de energía eléctrica, un drenaje y que una vez al mes se realizará una tarea de mantenimiento, además de las que sean necesarias para reparaciones eventuales. Debido a estos inconvenientes, adquieren validez los equipos centrales que pueden ser instalados fuera del local de uso concentrando los servicios además de evitar las tareas de mantenimiento dentro del local de trabajo.

22 Estos equipos realizan la climatización del ambiente mediante su conexión a la red de energía eléctrica. No requieren de instalaciones adicionales más que un drenaje y alimentación eléctrica. No prevén tomar aire del exterior, salvo excepciones, por lo cual la ventilación debe ser provista por otros medios. Equipos compactos de ventana o pared 22 Todos los componentes se encuentran en el mismo gabinete y debe ser ubicado en un muro exterior. Aplicables a locales pequeños y medianos con un alcance de hasta 10 metros. Se instalan a una altura mínima de 1.80 metros y como máximo 3 metros. Es importante que la descarga de aire no se produzca a nivel de los ocupantes. Requieren de una alimentación eléctrica y conexión para drenaje. La calefacción en este equipo puede ser atendida de dos formas: con ciclo inverso o con resistencias eléctricas. Capacidad: de 2 a 7 kw. Posee una mínima toma del aire exterior que produce una renovación de aire mínima no controlada. Equipos divididos (minisplit): Al igual que los equipos divididos centrales se componen de dos unidades: unidad interior: acondiciona el aire ambiente unidad exterior: disipa la energía absorbida por la unidad interior por lo cual requiere de una buena ventilación. Ambas unidades requieren de drenajes para el agua de condensación y se conectan mediante cañerías de refrigerante. Capacidad: 2 a 17 kw. Las unidades interiores pueden tener diferentes configuraciones: de pared, de piso, de techo, embutidos en el cielorraso. Unidades para conductos de recorridos cortos (no más de 5 metros). No realiza renovación de aire excepto el modelo embutido en el cielorraso (modelo cassette), sin embargo esta renovación es mínima. Es por este motivo que estos equipos no son recomendables para ambientes con una gran afluencia de público como cines o salas de reuniones. No son aconsejables para una ocupación menor a 9 metros cuadrados por persona. Estos equipos sólo calefaccionan por ciclo inverso.

23 23 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE Se realiza a través de conductos y su difusión en el ambiente a través de diferentes dispositivos de difusión. Según la ubicación de estos dispositivos (difusión y captación de aire) se obtienen diferentes efectos de distribución del aire. Existen velocidades recomendadas para las instalaciones de baja velocidad de acuerdo al programa y/o destino de los locales. El límite de velocidad del aire dentro de un conducto sin dispositivos de atenuadores de ruido es de 10 m/s, (instalación de baja velocidad) Para velocidades mayores se requieren dispositivos de reducción de ruido. (instalación de alta velocidad).

24 24 VENTILACIÓN Proceso de renovación del aire de un local (impulsión y extracción) por medios naturales o mecánicos, para controlar su calidad y/o el ambiente termico (refrescamiento) Los sistemas de ventilación son fundamentalmente de dos tipos: VENTILACIÓN NATURAL: Renovación de aire sin accionamiento mecanico utilizando el movimiento convectivo natural del aire o el viento. Esta puede ser voluntaria o permanente. VENTILACIÓN MECÁNICA : Proceso de renovación del aire de un local por introducción o extracción de aire exterior con medios mecánicos. La aplicación usual es en locales que no requieren un estricto control termico, o el control debe ser minimo. La introducción de aire exterior produce implícitamente una refrigeración o calefacción controlada, para ello las condiciones del aire exterior tanto en verano como en invierno no deben ser extremas. SISTEMAS DE VENTILACIÓN MECANICA POR IMPULSIÓN La aplicación mas usual es en locales limpios y/o con bajo riesgo de incendio. El local esta ventilado en sobrepresion, se puede controlar la calidad del aire introducido pero pueden propagarse contaminantes (humo, olores, etc.) producidos en este local a otros locales. Ej: salas de máquinas, usos industriales, etc. POR EXTRACCIÓN La aplicación mas usual es en locales sucios o con considerable riesgo de incendios. El local esta ventilado en depresión, se puede hacer una extracción controlada y directa sobre los focos contaminantes (inodoros, duchas, cocinas, etc.) pero no hay un control eficaz de la calidad del aire introducido. Ej: cocina, baños y vestuarios, garages, etc POR IMPULSIÓN Y EXTRACCIÓN La aplicacion mas usual es en locales con control de la circulación del aire o con control higrotérmico interior. El local esta ventilado con presion equilibrada, se puede hacer una extracción controlada y directa sobre los focos contaminantes pero se requieren controles precisos de los ventiladores de impulsión y extracción.