viernes, 15 de febrero de 2013

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS Y EQUIPAMIENTOS DE AIRE ACONDICIONADO

Tel: (03543) 15-553112 Cordoba / (011) 15-5496-1322 Buenos Aires
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SISTEMAS Y EQUIPAMIENTOS DE AIRE ACONDICIONADO

Las instalaciones de aire acondicionado pueden clasificarse según los siguientes criterios:

Por su misión
·       Para confort, creando condiciones atmosféricas que conduzcan al bienestar y a preservar la salud humana
·       Para procesos industriales, controlando condiciones atmosféricas de modo que satisfagan los requisitos de su proceso.
Por las estaciones del año en que actúan / Época de uso
·       Instalaciones unificadas, tratan el medio interior para calefacción y refrigeración actuando todo el año. Frio calor simultaneo
·       Instalaciones independientes, son instalaciones totalmente separadas entre sí. Solo frio o, frio o calor
Por el tipo de equipamiento
·       Expansión directa, el refrigerante se evapora en el serpentín del evaporador, enfriando directamente el aire del local.




·       Expansión indirecta o de agua fría condensado por aire, el refrigerante enfría el agua de una maquina enfriadora de líquidos M.E.L., y mediante una bomba, se la envía por cañerías al serpentín del equipo terminal denominado Fan-Coil, que enfría el aire del local. Su condensado es por aire.


                                             


·       Expansión indirecta o de agua fría condensado por agua, el refrigerante enfría el agua de una maquina enfriadora de líquidos M.E.L., se la envía al fan-coil, que enfría el aire del local. Su condensado también es por agua, conectando el sistema intercambiador de calor y a una torre de enfriamiento.

                   




ACONDICIONAMIENTO DE EXPANSIÓN DIRECTA TODO REFRIGERANTE

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Todo refrigerante
o   Unitarios
o   Separados
§  Split
§  Multi Split
·       Volumen de refrigerante constante
·       Volumen de refrigerante variable (VRV)

·       Unitarios,  son equipos compactos autocontenidos de expansión directa, con o sin conductos, con rejillas de difusión en los propios equipos o mediante plenos de distribución de aire.
o   Individuales, están empotrados en la pared con todos sus elementos. La unidad condensadora se coloca del lado exterior y consiste en el compresor, serpentín de condensado y ventilador helicoidal, por la cual se hace circular el aire exterior, tiene una persiana donde se puede hacer ingresar una cierta cantidad de aire nuevo. La unidad evaporadora consta de un serpentín evaporador, ventilador centrifugo, bandeja de condensado y filtro que se coloca del lado interior.
Su alcance no supera los 5m, con una capacidad máxima de 6.000 frig/h, monofásicos. Cada equipo acondiciona un único espacio de pequeñas dimensiones (dormitorio, oficina chica, local). En desuso.





·       Separados, Este sistema se divide en dos gabinetes:
o   Unidad evaporadora, contiene un ventilador centrifugo, un filtro de aire, bandeja de condensado y el serpentín de evaporación. Pueden ser del tipo:
o   Murales, van sujetos a la pared
o   Cassette, van entre techos suspendidos
o   De techo, van sujetos al cielorraso
o   Consola, van apoyados al piso

o   Unidad condensadora, contiene el compresor, el ventilador y el serpentín de condensación
Ambos van unidos por medio de una cañería de cobre para la conducción del refrigerante y la alimentación eléctrica de de comando. Sale al exterior la cañería desagüe de condensaciones. El objetivo es separar del interior el elemento más ruidos que es el compresor.

Simple Split, su longitud de separación entre componentes van de los 10m para equipos de 2500 frig/h a 20m para 5000 frig/h






Pueden ser:
o   Multi Split, de volumen de refrigerante constante, permite vincular hasta 4 split, no admite grandes longitudes de cañerías por los problemas del retorno de aceite que desplaza el compresor. La capacidad total del sistema está dada por la unidad exterior. 





o   Multi – Split de volumen de refrigerante variable (VRV), este sistema puede alimentar hasta 32 unidades evaporadoras, vinculadas a una sola unidad condensadora y



Esta corriente aplicada al motor, le permite regular su velocidad de giro en función de la demanda, por eso se llaman a estos equipos volumen refrigerante variable (VRV). El compresor tiene menor desgaste al funcionar suavemente y al no necesitar parar y arrancar continuamente. Posee separadores de aceite que eliminan su drenaje por las cañerías y le da más autonomía de longitud a las unidades evaporadoras, que pueden separarse hasta 100m y permiten diferencias de altura hasta 50m.

Pueden proporcionar frio o calor por inversión de ciclo o bomba de calor, o bien frio y calor simultáneamente mediante la distribución selectiva de refrigerante de acuerdo a las necesidades de refrigeración o calefacción de las unidades. Dicha tarea la asumen unos equipos específicos denominados Cajas de selección; entre estos y la condensadora van 3 tubos: líquido a 50°C y alta presión, gas a 50 °C y alta presión y gas a 5°C baja presión.








Las unidades interiores pueden conformar un sistema mixto refrigerante –aire. Las unidades condensadores exteriores son compactas y moduladas se fabrican con capacidades de 5, 7.5, 10 y 15 ton. De refrigeración. Los compresores son del tipo scroll y disponen de un sistema de variación de frecuencia.




Ventaja:
·       que no requieren sala de maquinas,
·       no necesita conductos, rejas y difusores.
Desventaja
·       es la imposibilidad de tratar el aire nuevo necesario para la ventilación de los locales,
·       no generan sobrepresión

SISTEMA DE EXPANSION DIRECTA TODO AGUA

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Todo aire
·       Equipos Unitarios
o   Wall-Mounted (para uso de mediana escala)
o   Roof top (para uso de gran escala)
§  Roof top con V.A.V.
·       Equipos separados
Son  unidades de expansión directa, ubicado en una sala de máquina, utilizando como fluido termodinámico “el aire”, que se distribuye por conductos. Hay unificados que centralizan el equipamiento facilitando su mantenimiento, y los hay separados.
La ventaja es:
·       Un control más efectivo de humedad del aire de retorno y del exterior que ingresa como ventilación
·       Un filtrado más eficiente
·       Una distribución más uniforma del aire en los locales.
·       Generan sobrepresión y ventilación
La desventaja es:

·      
Mayor espacio disponible para el montaje de los conductos
·       Disponibilidad de una sala de maquinas

·       Problemas para regular la entrada de aire en locales con diferentes demandas

·      
Equipos Unitarios, son equipos compactos autocontenidos, o en una unidad de tratamiento del aire con expansión directa, ubicados en una sala de maquinas y se lo distribuye mediante conductos a los locales.



o  
Wall-Mounted, son autocontenidos de expansión directa con condensación por aire. Necesita una entrada y salida de aire para la condensación del refrigerante, por lo que normalmente se monta sobre una pared exterior, pero puede separarse porque al contar con un ventilador centrífugo tiene la capacidad de eliminar el aire caliente de condensación mediante conductos. Diseñados para edificios de departamentos o pisos de oficinas donde no es posible contar con espacio exterior para ubicar equipos, puede proveer calefacción mediante la inversión del ciclo o resistencia eléctrica.



o   Roof top, son compactos, autocontenidos de expansión directa por aire, admiten la instalación de conductos de distribución, tiene descarga vertical hacia abajo y  horizontal. Se los utiliza para aplicaciones comerciales y residenciales. Para calefacción se los utiliza con bomba de calor, pero también se fabrican con intercambiador de calor a gas natural o resistencias eléctricas.




§  Volumen de aire Variable (VAV).
Puede ser zonal, individual o central.
Sistema de control aplicable a las instalaciones con conductos que permite variar el caudal del aire impulsado manteniendo constante para todos los locales su temperatura (así como su grado de humedad y su tasa de aire exterior). Son persianas comandadas por termostatos que se abren o cierran a demanda,  tienen una apertura mínima del 15%, asegurando la renovación de aireen cada local. El cierre aunque parcial genera una sobrepresión inadmisible la cual es disipada por un bay-pass que descarga el aire de mando a la cámara de mezcla a través de persianas barométricas.





·        Equipos separados, está compuesto por un equipo autocontenidos interior que contiene el compresor, evaporador y ventilador, el que es vinculado mediante cañerías de refrigerante con un gabinete en el exterior que contiene el ventilador y el serpentín de condensación. El equipo se lo puede colocar en el mismo local con pleno de distribución, pero generalmente, se emplaza en una sala de maquinas separada distribuyendo el aire por conducto.

SISTEMAS DE EXPANSIÓN INDIRECTA TODO AGUA



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Todo agua
·       maquinas enfriadora de liquidos “m.e.l.” (Maquinas enfriadoras de liquidos) o “chiller”
o   Condensadas por aire
o   Condensadas por agua
§  Equipos enfriados por agua con bomba de calor (WSHP).
 Son equipos separados de expansión indirecta, que utilizan como fluido termodinámico “el agua” dotados con una unidad enfriadora de agua que transporta el fluido frio a terminales denominadas fan-coil. Por ellos circulan agua fría y/o caliente, desde el mismo sistema mediante la inversión del ciclo o a través de un serpentín secundario separado alimentado por calderas.



Unidad enfriadora de agua:



Cada unidad terminal fan –coil está constituida por un gabinete que contiene la toma de aire, filtro, serpentín y ventiladores centrífugos, que son de doble entrada montados sobre un eje común a un motor eléctrico que distribuye el aire a través de una reja horizontal o vertical sin utilizar conductos, por eso se denomina sistema todo agua.
Estos equipos permiten introducir cierta cantidad de aire exterior a través de una pequeña abertura en la pared hacia un pleno de mezcla en la parte inferior, este aire se mescla con el aire de retorno, pasa por un filtro y se enfría o calienta para ser inyectada al ambiente.
Pueden ser:
o   Condensados por aire, son equipos condensadores para ubicar en el exterior





o   Condensadores enfriadores por agua, con torre de enfriamiento de flujos paralelos, la terminal condensadora y la maquina enfriadora de líquidos son equipos aptos para ubicar en el interior. El calor extraído por el agua del condensador se lo envía mediante una bomba recirculándola a una torre de enfriamiento exterior donde se le extrae el calor. La calefacción se realiza con agua caliente de una caldera o resistencias eléctricas.





§  Dentro de esta familia existe la variable de Equipos enfriados por agua con bomba de calor (WSHP). Estos equipos son vinculados para la condensación mediante dos cañerías de distribución, con una torre de enfriamiento en circuito cerrado para la refrigeración o con una caldera de agua caliente como refuerzo del ciclo de calefacción. Las unidades se ubican de modo de servir las distintas zonas del edificio, una zona puede requerir refrigeración en temporada templada, por lo que el calor de condensación cedido por estas unidades al agua es desplazado a las zonas perimetrales que necesitan calefacción y al transferir el calor del mismo edificio da como resultado un ahorro energético.




En instalaciones grandes se puede regular el caudal de agua suministrando, mediante el empleo de válvulas de tres vías modulantes, adecuando de esa manera su capacidad a las cargas parciales.

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA FRÍA Y CALIENTE A LOS FAN-COIL


distribución del agua fría y caliente a los fan-coil
La distribución del agua fría y caliente a los fan-coil se puede realizar mediante:

o   Dos tuberías, es la más económica y se utiliza en edificios residenciales. Consiste en un caño de alimentación y otro de retorno a un serpentín único en cada fan-coil que en verano recibe agua fría y en invierno agua caliente de una caldera o de la misma unidad enfriadora actuando como bomba de calor. Esta instalación no es apta en épocas intermedias donde pueden existir zonas que requieran frio o calor simultáneamente.



o   Tres tuberías, llega a un único serpentín una alimentación de agua fría, otra de agua caliente y sale un único retorno. Una válvula automática de tres vias abre el paso del agua de una u otra, siendo el retorno común entre amabas. Esta instalación ha caído en desuso porque existe el peligro de recirculaciones de agua caliente por las enfriadoras o frías por la caldera.




o       Cuatros tuberías, funciona todo el año. Cada fan-coil tiene dos baterías o una separada en dos partes, uno para refrigeración y otro para calefacción y mediante válvulas automáticas se regula la secuencia de funcionamiento según la necesidad.



Todas las cañerías deben aislarse para evitar pérdidas de calor o frio. En todos los casos hay que prever la eliminación a la red de desagüe cloacal, sifón mediante, el agua de condensado. Las terminales pueden ser tipo consola, murales o casetes.
Las ventajas del sistema son:
o   que no emplea conductos de distribución que requieren mucho espacio,
o   la bomba de agua consume menos energía que un ventilador de aire,
o   se puede efectuar regulación automática o manual de la temperatura en forma independiente en cada terminal por ambiente
o   la circulación de aire es independiente de cada local por lo que es útil para hoteles u hospitales.
Las desventajas son:
o   En una instalación de gran envergadura, el edificio necesita una gran cantidad de aberturas para las tomas de aire exterior, que es limitada y pueden produjese en invierno o en edificios altos la entrada de agua de lluvia.
o   Al haber tantas unidades individuales se multiplica el mantenimiento de filtros, ventiladores.
o   Se genera mucha cantidad de agua de condensado en cada unidad ya que ella se produce el tratamiento la mezcla del aire exterior.
o   Su alcance es limitado, no más de 5 mts.
o   No generan sobrepresión

SISTEMA MIXTO DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE ACONDICIONADO


Sistemas mixtos, son combinaciones que toman de cada sistema sus potencialidades y aumenta la eficiencia de la instalación


SISTEMA MIXTO AGUA – AIRE,
Consiste en el empleo de fan-coil individuales sin toma de aire exterior, distribuyéndose el aire nuevo de ventilación en forma directa a los locales, mediante conductos provenientes de un equipo fan-coil central, donde se efectúa su acondicionamiento, de esta manera las zonas periféricas son alimentadas con fan-coil individuales sin toma de aire y la zona central es abastecida por la unidad de tratamiento de aire que genera la ventilación y sobrepresión necesaria. Con este sistema se mejora la eficiencia de filtrado, se eliminan las entradas de aire por cada fan-coil y se efectúa la deshumectación del aire en la unidad central, limitando a los equipos fan coil solo al aire interior, eliminando así menos cantidad de agua de condensado.




  




SISTEMA MIXTO REFRIGERANTE – AIRE
Esta solución también es posible con unidades evaporadoras multi split combinadas con manejadoras de aire de expansión directa, constituyendo así un sistema refrigerante –aire, que puede ser de volumen de refrigerante constante o variable si son muchas unidades interiores.

FORMA DE DISTRIBUCIÓN DEL AIRE EN LOS LOCALES


FORMA DE DISTRIBUCIÓN DEL AIRE EN LOS LOCALES
·       Por mezclado, se inyecta aire con rejas velocidades más altas que las toleradas en la zona de ocupación en el extremos superior del local, a medida que este aire primario ingresa arrastra y se mezcla por inducción el aire del ambiente, denominado aire secundario, incrementando su volumen y modificando su temperatura y humedad, por ultimo llega a la zona de ocupación, donde es tomado por el conducto de retorno enviado a la cámara de mezcla y vuelto a acondicionar.
·       Por desplazamiento, se inyecta aire con difusores colocados en el cielorraso produciendo el efecto denominado coanda, hace que el aire se adhiera a lo largo del techo, generando una envolvente plana que reduce la caída y aumenta el alcance o propagación del flujo primario.
Como norma básica de proyecto, debe ubicarse la reja de retorno en un punto que capte el aire en las condiciones de diseño del ambiente, sin que sea influido por corrientes de aire primario, ni por aire exterior, es preferible que se ubiquen en la parte inferior u opuesta a las rejas o difusores.
1.        ¿Cuánto es el aire que debemos transportar?:
Depende del caudal circundante, el Caudal de aire frio:
 C= Qsi / 170
Donde:
·       Qsi: ganancia de calor sensible (Kcal / h)
·       170: factor que surge de las diferencias de temperaturas entre el aire de retorno y de alimentación, el peso y calor especifico del aire
·       C: caudal de aire circulante (m3 / min)

2.        ¿Cuál es la velocidad conveniente a la que debemos transportar el aire?
Se pueden establecer la velocidad máxima conveniente, de acuerdo al Destino del local y Tipo de aire (frio / caliente), para aire frio:
·       Locales industriales: 500 m/min
·       Oficinas de personal: 300 a 450 m/min
·       Viviendas: 300 m / min

3.        ¿A dónde debemos transportar el aire?
A todos aquellos locales que deseamos acondicionar.

·       Simple zona, es cuando se alimentan varios locales mediante un único conducto, esta es aceptable para el caso que los locales tengan cargas térmicas similares.
LOS CONDUCTOS PUEDEN DISPONERSE

o   Enfrentados

o   En espina


o   Peine




·       Multi zona, generalmente los edificios deben dividirse en zonas de acondicionamiento teniendo en cuenta:
o   La orientación
o   El horario de ocupación
o   Diversidad de cargas
Para ello se utilizan dos métodos:
·       De recalentamiento, mediante una resistencia térmica se calienta el aire frio para aquellos locales que hayan llegado al confort, este sistema genera un gasto excesivo de energía.
·       Mezcla de aire frio con templado, la distribución del aire por doble conducto consiste en un conducto que transporta aire frio y otro aire templado y mediante una caja mezcladora ubicada en el local a servir se lo inyecta.
Zonificación en edificios en edificios de oficinas
·       Zona perimetral, es la distancia de 5 mts. a partir del muro exterior, que se considera expuesta a la acción variable del clima y del sol, desde un máximo en verano por radiación solar, trasmisiones de calor, disminuyendo luego en las estaciones intermedias hasta presentarse como una zona con pérdida de calor.

4.        ¿A qué nos referimos con distribución de aire?
A la manera de cómo distribuimos el aire en los locales. Está relacionado con la manera de regular el calor sensible necesario a extraer, depende del caudal de aire circulante y de la temperatura del aire de impulsión al local.
QSi =  17 . C . (ti – tI )
Donde:
o   QSi : calor sensible a extraer del interior del local (Kcal / h)
o   C: caudal de aire circulante (m3 / min)
o   ti: temperatura de diseño interior o retorno (°C)
o   tI : temperatura del aire de impulsión al local (°C)

Como la temperatura de diseño o retorno debe ser constante, se tiene dos posibilidades:
1.       Variar el caudal de aire circulante, se varía el caudal manteniendo constante la temperatura de impulsión, denominada Volumen Variable (VAV).
Puede ser zonal, individual o central.
Son persianas, denominadas Dampers, que se insertan en los conductos, si se emplean en equipos con ventiladores de caudal constante, el cierre parcial de estas generan una inaceptable sobrepresión dentro de los conductos. Para mantener la presión constante se coloca un conducto en by-pass en el pleno de mezcla. Estas rejas pueden ser barométricas o mecánicas comandadas por el mismo termostato que regula el caudal de aire interior



2.       Variar la temperatura del aire de impulsión  manteniendo constante el caudal de aire,  mediante un termostato, se detiene el compresor del equipo de modo que el serpentín va aumentando gradualmente su temperatura y con el aire impulsado, disminuyendo la extracción de calor sensible.
En ambos casos no se detiene el ventilador, ni se lo utiliza como forma de regulación, ya que debe funcionar en todo momento garantizando el barrido de aire y la entrada de aire nuevo de ventilación, admitiendo un porcentaje mínimo de abertura del 15% para VAV, o bien hacer ingresar aire nuevo del exterior en forma independiente, con una unidad de tratamiento especifica. Esto genera un gasto innecesario de energía, el cual puede ahorrarse utilizando un ventilador con motor de velocidad variable, su característica es similar a los compresores en los equipos VRV, uno de los problemas es que al reducir el caudal circulatorio también lo hace el aire exterior de ventilación,


 DISTRIBUCION DE AIRE BAJO PISO (UFAD) Este aprovecha el piso técnico elevado para la distribución del aire desde una unidad de tratamiento con ventilador de caudal variable y se utiliza el cielorraso armado como pleno de retorno, se lo denomina “under floor air distribution”, es un sistema todo aire. La distribución se realiza por convección natural o bien por el desplazamiento del aire que es impulsado a baja velocidad y a una temperatura mayor que lo normal, para evitar corrientes frías y baje mucho la temperatura del piso, se utilizan difusores de piso de flujo helicoidal de baja velocidad. La ventaja principal es su bajo consumo ya que el volumen que se enfría, no es la totalidad del ambiente, sino hasta la parte más alta de la zona de ocupación de aproximadamente 2 m de altura, despreciándose las cargas sensibles de las luminarias y todo lo que esté por encima. No es un sistema recomendable para calefacción