56036 - Aire Acondicionado - Fan-Coil

FAN-COIL Aire Acondicionado - UNLZ

SISTEMAS FORMADOS POR UNIDADES VENTILADOR-SERPENTÍN (FAN-COIL)

El sistema FAN-COIL alimentado por agua enfriada y/o caliente es muy utilizado en hoteles, moteles, hospitales, departamentos, oficinas, edificios profesionales, clínicas, etc. Tiene particular aplicación en los casos en que no se pueden efectuar instalaciones con distribución de conductos de aire o donde sea necesario zonificar. También se utilizan en instalaciones mixtas (FAN-COIL perimetrales y conductos en zonas internas).

1.- GENERALIDADES

El FAN-COIL forma parte de los sistemas de Aire Acondicionado “Todo Agua”, ya que el fluido que se controla es el agua. Los componentes básicos de las unidades terminales son: una serpentina aletada y el conjunto moto ventilador y filtro para la circulación del aire

El aire que entra a la unidad puede ser mezcla de aire exterior y de retorno, o solo aire de retorno. Los filtros retienen partículas del aire y el serpentín enfría y deshumecta el aire en verano y lo calienta en invierno, según se alimente a la serpentina con agua fría o caliente.

Es importante hacer un análisis exhaustivo del caudal y sistema de aire de ventilación; en la figura 1 el aire exterior que ingresa a la unidad ubicada en el antepecho que está debajo de la ventana, lo hace a través de una pequeña abertura en la pared. Este sistema no se recomienda en los edificios de varios pisos porque los efectos del viento pueden perjudicar su rendimiento. Este inconveniente puede solucionarse conectando la toma de aire de cualquier equipo a un conducto

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general de baja velocidad proyectado para esto. (Figura 2), donde este aire exterior es previamente acondicionado (filtrado y enfriado o calentado).

Otra alternativa es lograr que el aire exterior sea suministrado directamente al local por el sistema que sirve a las zonas internas. En algunos casos el aire que se obtiene por infiltración puede ser suficiente para obtener la ventilación necesaria. (No siempre aconsejado).

El agua fría o caliente llega a cada unidad por un sistema de cañerías simple o múltiple. El agua fría en verano procede de una unidad central de refrigeración (generalmente es una unidad enfriadora de líquidos) y en invierno se hace circular por los mismos serpentines agua proveniente de una caldera o intercambiador de calor de vapor - agua.

El control de temperatura en el local tipo puede realizarse de dos maneras:1. Ajustando la velocidad del ventilador o el arranque y parada del mismo 2. Control del caudal de agua sobre la serpentina, modulando la apertura y cierre de la válvula de

alimentación.

Y en cuanto al conjunto de locales:1. Control central de la zona por medio de válvulas de tres vías.2. Control general de zona.

Finalmente junto con el tendido de cañerías de agua es necesario prever el ramal monofásico para alimentar eléctricamente el motor del ventilador de cada unidad FAN-COIL y considerar una cañería de desagote de agua condensada.

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2.- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA FAN-COIL

La mayor ventaja con estos equipos es la versatilidad para adaptarse a las necesidades de una instalación modular en los edificios, que permita “zonificar” con la máxima flexibilidad.

* Los aspectos o características principales son:

2.A.- Control individual de la temperatura en las habitaciones

En cada unidad puede circular agua caliente o fría y el ventilador proporciona 3 caudales de aire diferentes.

2.B.- Circulación de aire limitada a una sola habitación u oficina

Cada equipo solo recircula el aire de su propia habitación.

2.C.- Economía de funcionamiento

El equipo funciona solamente cuando el ocupante del local lo requiera.

2.D.- Reducción de obras de albañilería y conductos

La instalación de conductos se reduce al mínimo porque normalmente no se necesitan para la alimentación y retorno de aire. Las obras de albañilería para el tendido de cañerías se reducen a la apertura de pequeñas tomas de aire del exterior en las fachadas (unidades perimetrales de pared), ahorrando espacio y facilitando la parte arquitectónica del edificio.

2.E.- Distribución del aire bajo las ventanas

Es recomendable ubicar los equipos debajo de las ventanas en habitaciones pequeñas (especialmente las que tienen carga térmica de calefacción) pues absorben la carga directamente en el lugar donde hay más pérdidas.

2.F.- Readaptación de sistemas de calefacción exterior

Permite “reacondicionar” viejos sistemas de calefacción central con radiador de agua caliente a un sistema frío - calor más eficiente, aprovechando la caldera y cañerías existentes, con importantes ahorros de costos y tiempo de instalación.

*Además de estas características los sistemas de cañerías múltiples ofrecen las siguientes ventajas:

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2.G.- Rápida respuesta a los ajustes del termostato

Como cada FAN-COIL dispone de agua caliente o fría un cambio en la regulación del termostato actúa inmediatamente sobre la unidad. Esto es ventajoso desde el punto de vista psicológico.

2.H.- Se evita la división en zonas

Cada habitación a acondicionar es una “zona independiente”, evitando la instalación múltiple de bombas, controles y tuberías zonificadas, en comparación con el sistema de tuberías simples.

2.I.- Supresión de dificultades operativas del cambio de invierno a verano y control de la temperatura durante todo el año

La disponibilidad de agua fría y caliente evita las quejas de los usuarios en la estaciones intermedias del año, ya que cada equipo actúa de forma independiente.

Desventaja: Alto costo de instalación.

3.- BALANCE TÉRMICO

3.A.1.- Carga de refrigeración

Se procede como en todos los casos a la realización del balance térmico, con el estudio cuidadoso de planos, haciendo la zonificación adecuada de los cuatro puntos cardinales y considerando una profundidad perimetral de 5 a 6 metros.

Para hallar la capacidad total y sensible de enfriamiento de la unidad, deben combinarse las cargas de la habitación junto con el aire de ventilación, según sea con o sin incorporación de aire exterior.

3.A.2.- Carga de calefacción

El procedimiento es el normalmente utilizado para anular las cargas por transmisiones e infiltraciones, más el calor necesario para templar el aire exterior modificando su temperatura desde las condiciones exteriores hasta las interiores del proyecto, según corresponda al sistema seleccionado.

3.B.- Aire exterior de ventilación

Las unidades pueden ubicarse debajo de las ventanas (modelo vertical) o en pasillos en falso techo (modelo horizontal).

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Los modelos verticales generalmente se instalan a lo largo de las paredes exteriores (zona perimetral). En estos modelos existen dos posibilidades respecto al aire exterior:

A- Sin posibilidad de introducir aire para ventilación por una toma al exterior.B- Con posibilidad de introducirlo mediante toma regulable al exterior.

Dentro de (A) se ubican los tres siguientes sistemas (puntos 3B1 / 3B2 / 3B3) y finalmente el punto 3B4 trata sobre el arreglo tipo (B).

Generalmente es deseable que exista una pequeña presurización, pues las pérdidas serán desde el interior hacia el exterior; solo los sistemas referidos en 3B2 / 3B3 y 3B4 proveen ventilación con presurización, pero a un costo mayor.

Las unidades horizontales se constituyen en forma similar a las unidades verticales del tipo (A). Cuando se proyecta la instalación, la velocidad del aire deberá ser mantenida para tener un adecuado alcance.

3.B.1.- Equipos sin incorporación de aire exterior

Puede ser utilizado para recircular el 100 % del aire del local SIN PROVISIÓN DE AIRE EXTERIOR DE VENTILACIÓN, así la unidad se seleccionará para absorber la carga sensible y latente del local.

En este caso, las eventuales extracciones en baños originan alguna ventilación motivada por infiltración del aire del exterior a través de ventanas y puertas. Esta solución de ventilación no es recomendable para locales donde hay mucha gente o se fuma mucho.

3.B.2.- Aire de ventilación exterior proveniente de la zona interna

Se usa el aire de ventilación que llega a los locales por un sistema de conductos que sirve a la zona interna (figura 4).

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En este caso la unidad se elige con las cargas sensibles y latentes del local descontando el crédito por el aire del ventilación, mediante las siguientes fórmulas:

Para el aire de ventilación:QS = 0,29 x Caudal (en m3/min) x TQL = 0,71 x Caudal (en m3/min) x X

siendo T = t local - t salida del aire en los serpentines y X = X local - X salida

QS = calor sensible en Kcal/hQL = calor total en Kcal/ht L = temperatura del local en ºCt S = temperatura de salida en ºCXL = humedad absoluta del local en gr./Kg.XS = humedad absoluta de salida en gr./Kg.

Q S Cálculo - QS y QL Cálculo - QL

Este sistema sólo es válido para locales abiertos sin divisiones físicas.

3.B.3.- Sistema de conductos independientes

Puede seleccionarse este método para lo cual se debe introducir al local aire de ventilación filtrado y deshumidificado en una unidad central de tratamiento. Este aire es generalmente suficiente para absorber la carga latente del local. Por lo tanto la unidad se seleccionará considerando el calor sensible del ambiente y descontando el crédito del calor latente que es capaz de absorber este caudal de aire de ventilación.

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Esta solución se utiliza muy raras veces pues introduce un costo mayor por el tendido de conductos y el proyectista deberá estudiar su conveniencia económica frente al sistema de inducción y las dificultades de su recorrido en la obra.

3.B.4.- Introducción de aire exterior por apertura en muros

Con una toma regulable al exterior se puede introducir hasta un 25% de aire exterior. La unidad debe ser seleccionada para absorber la carga sensible y latente del local más el aporte de la carga del aire exterior para la hora pico de la zona.

Este es posiblemente el método más económico y simple en instalaciones centrales perimetrales con unidades terminales FAN-COIL. Como detalle deberá preveerse la correcta instalación del conjunto de toma de aire exterior y la estanquidad de las juntas y colocar una persiana de regulación y cierre hermético.

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4.- SELECCIÓN DE LA UNIDAD

4.A.- Para enfriamiento

Tanto para los sistemas (A) como (B) se pueden adoptar dos criterios de selección:

* Máxima carga absorbida con la velocidad mayor. Esto asegura una unidad más pequeña o menor caudal de agua fría.

* Máxima carga absorbida con la velocidad media, permitiendo una operación más silenciosa y un plus en la capacidad al aumentar la velocidad.

Cada unidad se presta a instalarla en zonas de no más de 5 o 6 metros de profundidad. La distribución del aire en una unidad perimetral se extiende sobre la pared o ventana vertical y circula a lo largo del techo alrededor de 5 o 6 metros antes de volver a descender en circulación de retorno.

Deberá realizarse un cuidadoso estudio de la ubicación de las unidades, a fin de obtener una buena distribución de aire y adoptar una temperatura de agua fría, deducida en cada caso de un equilibrio técnico - económico.

4.B.- Para calefacción

El mismo caudal de agua que se utiliza en refrigeración se emplea en calefacción. Como el T del agua es mayor se podrá regular la capacidad del sistema generalmente regulando una menor temperatura del agua caliente o en su defecto operando la unidad a menor velocidad que la utilizada para refrigeración.

5.- SISTEMAS DE TUBERÍAS

5.A.- Sistema de tuberías simple (2 tubos)

Se emplea para alimentar el serpentín del FAN-COIL con agua fría o caliente por un tubo y el retorno por el otro. El sistema de retorno inverso o compensado (figura 8) es el más indicado y debe emplearse siempre que pueda adaptarse a las características del edificio. Si no fuese posible su utilización deberá proyectarse un sistema de retorno directo con la previsión de colocar en serie con cada unidad un elemento de control de flujo (válvula globo). Además es recomendable utilizar válvulas en los equipos (alimentación y retorno) para poderlos aislar y evitar vaciados de la tubería durante los trabajos de mantenimiento.

En edificios con unidades distribuidas según distintas orientaciones (instalaciones multizona) deberá aplicarse un factor de diversidad con lo cual resultarán tuberías y bombas más pequeñas; así mismo antes de realizar un sistema multizona con 2 tuberías conviene estudiar uno con 3 o 4 tuberías. Consultar Manual Carrier capítulo 3

El caudal de agua debe fijarse para asegurar un caudal turbulento en el interior del serpentín. El caudal mínimo necesario para mantener el régimen turbulento en un serpentín de 3/8” , 1/2” o 5/8” es aproximadamente 115, 160 y 205 litros por hora.

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FIGURA 8

La bomba de agua secundaria funciona continuamente y debe elegirse de forma que tenga una curva característica muy plana.

Antes de hacer la selección de la bomba de agua secundaria deberá verificarse si es necesario un control de presión en la tubería principal. Normalmente si la velocidad de agua en el circuito es menor de 3 m/s no es necesario el control de presión. (Caso contrario consultar Manual Carrier. Capítulo 3 y 12).

Para el proyecto de las tuberías de desagüe se debe tener en cuenta el tipo de ventilación que se utiliza (Del tipo (A) o (B)).

Si no hay incorporación de aire exterior la masa de agua que condensa será mínima; por el contrario, si se incorpora aire exterior se producirá una condensación de vapor de agua considerable. La cantidad de agua condensada por hora se calcula de la siguiente forma:

G mh

kg

mx x V

kg

hA B

3

31 2

,

Como norma general se recomienda no utilizar un diámetro menor a 3/4” en la montante y en todos los casos el tendido horizontal de esta línea deberá preveer una adecuada pendiente (1% o más) hacia la montante general (debe coincidir con la dirección del flujo) .

Finalmente todo el circuito y las tuberías deberán aislarse e impermeabilizarse.

5.B.- Sistemas de varias tuberías

El sistema de varias tuberías proporciona agua fría y caliente a cada FAN-COIL durante todo el año. Una válvula de control selecciona agua caliente o fría según que el local requiera calefacción o refrigeración; así cada ambiente pasa a ser una zona independiente, debido al funcionamiento simultáneo de unidades refrigerando y otras calefaccionando.

El sistema de cuatro tuberías separa totalmente los circuitos de agua caliente y fría y reduce al mínimo los problemas hidráulicos.

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Los sistemas de varias tuberías emplean dos métodos de funcionamiento. El primero se emplea para un control completo, durante todo el año, de la temperatura del local. El segundo, en cambio, solo utiliza agua fría y caliente en las estaciones intermedias del año y se emplea por razones de economía de funcionamiento con un control adecuado de temperatura.

En cuanto al proyecto en sí de tuberías es prácticamente similar al de tubería simple. Solo existen pequeñas diferencias en el tendido de tuberías (cálculo de caudales, factor de diversidad , etc.), controles y cantidades de agua caliente.

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Nota: Para el dimensionamiento y selección de los componentes puede consultarse el trabajo práctico resuelto de sistemas FAN-COIL.

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6.- UNIDAD ENFRIADORA DE LÍQUIDOS

6.A.- Generalidades

El hecho de utilizar un sistema donde el fluido para intercambio es agua enfriada requiere introducir en la instalación un intercambiador adicional. Como consecuencia directa de esto disminuye el rendimiento de la instalación.

Comparando el sistema con los de expansión directa se pueden enumerar las siguientes características:

Las tuberías en un sistema de agua enfriada son más simples y pueden llegar a ser menos costosas que las de refrigerante, en particular si el sistema se distribuye sobre una gran área.

No existen problemas de retorno del aceite, las pérdidas de agua son fácilmente detectables y no reducen la capacidad del sistema como en el caso del freón, además no existe el problema de toxicidad como en el caso del NH3 .

Los controles son simples y permiten una mejor regulación a carga parcial que un sistema por expansión directa.

En el caso de sistemas de tuberías simples es posible utilizar la misma tubería tanto para refrigeración como para calefacción.

El proyecto, la instalación y operación son simples y es más fácil conseguir personal capacitado. Cuanto más grande y complejo sea el sistema mayor será la ventaja de utilizar agua enfriada.

La siguiente figura representa un esquema básico del equipo necesario en un sistema por agua enfriada.

Figura 13

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6.B.- Enfriadores de líquido autocontenidos

La selección de todos los componentes, controles de capacidad y seguridad, el diseño e instalación de la cañería de refrigerante y cableado, arrancadores, verificación, pruebas por fugas, deshidratado y evacuado del sistema, aislación del enfriador y de la línea de succión y en los equipos con condensadores la carga del refrigerante, son realizados por el fabricante bajo severos controles de fabricación.

El resultado es una unidad perfectamente coordinada e integrada con un circuito de refrigeración adecuadamente balanceado con todos sus elementos sobre un bastidor listo para el montaje. Así el encargado del proyecto y de la obra tendrá solamente que seleccionar y montar correctamente la unidad enfriadora de líquido (UEL).

6.C.- Selección de la UEL (unidad enfriadora de líquido)

Está basada en los siguientes parámetros:

1. Capacidad requerida en TR.2. Tipo de refrigerante.3. Caudal de agua en el enfriador.4. Temperaturas de entrada y salida del agua.5. Temperatura del refrigerante.

La carga total de enfriamiento determinará la capacidad de refrigeración requerida. Esta es generalmente menor que la suma individual de los máximos de cada zona, puesto que las cargas pico no ocurren en todas las zonas simultáneamente. La máxima carga solar tiene lugar en cada superficie vidriada expuesta, a diferentes horas del día.

Es importante que en grandes sistemas la UEL pueda adaptarse para operar a cargas parciales sin problemas.

7.- GENERADORES DE AGUA CALIENTE

7.A.- Generalidades

Los generadores de agua caliente pueden ser de diversos tipos dependiendo del tamaño de la instalación y de la disponibilidad del fluido auxiliar.

En grandes industrias es común contar con generadores de vapor de baja y media presión con capacidades suficientes como para incorporar la carga del sistema FAN-COIL sin problemas.

El vapor puede utilizarse en forma indirecta (intercambiador) o en forma directa (mezcladores, eyectores, etc.). Sin embargo, el vapor en la industria es caro y, aunque menos eficiente, es a veces conveniente utilizar los retornos de condensados con bombas tipo Oldgen en conjunto con los intercambiadores de casco y tubo.

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Otra solución, más comúnmente aplicada es utilizar gas natural para calentar directamente el agua a utilizar. Así se pueden encontrar desde calderas acuotubulares (desde 50000 Kcal/h) hasta termotanques del tipo industrial y domiciliarios para viviendas unifamiliares (desde 5000 Kcal/h).

Todos los sistemas de calentamiento indirecto (intercambiadores, calderas, termotanques y serpentinas de las unidades FAN-COIL) deben prevenir las incrustaciones generadas principalmente por la precipitación de bicarbonatos de calcio y de magnesio en forma de cristales complejos (carbonatos, etc.). (El fenómeno se debe a la ruptura de del equilibrio carbónico del agua, consistente fundamentalmente en el desprendimiento de dióxido de carbono (CO2) por acción de la temperatura).

EjemploMg (HCO3)2 Mg (OH)2 + 2CO2 Ca (HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O

Las incrustaciones tienen conductividades muy bajas y pueden reducir la capacidad de los equipos hasta en un 25%.

La acción preventiva consiste en tratar el agua del circuito. Los métodos varían según los caudales de agua a tratar y principalmente en función de la calidad del agua cruda (Consultar bibliografía especializada).

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PROYECTO DE INSTALACIÓN DE CONFORT DOMICILIARIO

A.1- Determinación de las cargas del local

Partimos de un balance térmico conocido para una vivienda unifamiliar tipo.

Los datos principales del proyecto son:

Ubicación geográfica: Buenos Aires

Temperatura de cálculo para el mes de enero a las 15 hs:Tbs: 35ºC Tbh: 24ºCH Abs: 14,3 gr./kg. a.s. (aire seco)H R.: 40%

Condición interior de cálculo:Tbs: 25ºCH R.: 50%H Abs: 10 gr./kg. a.s

T: 10ºC X: 4,3 gr./kg. a.s

Para el invierno:Tbs: 0ºC Tbh: -0,6ºC

Condición interior de cálculo:Tbs: 24ºC Sin humidificar

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CUADRO RESUMEN DE VALORES

Tabla “A” - Balance Térmico

CARGAS TÉRMICAS VERANO INVIERNO

LOCAL Nº(ver referencias

DESCRIP. CARGA TÉRMICA DEL LOCAL

CARGA POR AIRE DE VENTILACIÓN

CARGA TÉRMICA DEL LOCAL

CARGA DE AIRE DE VENTILACIÓN (m3/h)

en planoNº2)

QsKcal/h

QL

Kcal/h(m3/h) Qs QL Qs Qs x

infiltración(m3/h)

7 Dormitorio 1328 59 x 2 70 203 213 2178 (66,6) 466 Aire por inf. es suf.

11 Dormitorio 1363 59 No incorpora aire exterior 1909 (29,4) 208 Aire por inf. es suf.

12 Dormitorio 1729 59 35 102 107 1607 (59) 417 Aire por inf. es suf.

Living 2025 59 x 4=236 140 406 420 2991 (178) 1240 Aire por inf. es suf.

5 Cocina - Comedor

1788 59 x 4=236 No incorpora aire exterior 3002 (88) 612 Aire por inf. es suf.

9 Baño (Solo aire por infiltración) 477 (3) 20 Radiadores

10 Toilette (Solo aire por infiltración) 397 (3) 20 Radiadores

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A.2.- Sistema de ventilación:

Por tratarse de una vivienda unifamiliar se optó por el sistema tipo (B) de apertura en muros con persianas regulables, para aquellos equipos que se ubiquen sobre tabiques del frente y contrafrente.

Para los caudales se usó como criterio tomar los valores recomendados en la tabla STI (para Departamentos comunes y/o de lujo).

Nota: Luego revisando las tablas de caudales de aire de los FAN-COIL (Surrey) se puede comprobar si el porcentaje de aire de renovación está entre el 10 y 25%.

A.3.- Selección de las unidades:

A.3.1.- Para enfriamiento

El criterio para este caso es el de absorber la máxima carga con la velocidad mayor del ventilador.

Nota: Los valores de las tablas de los FAN-COIL Surrey están dados para la máxima velocidad del ventilador.

A.3.2.- Para calefacción

Se usarán los mismos caudales que en refrigeración, y la temperatura del agua será de 65ºC. (Las velocidades del ventilador estarán en función de la carga térmica, pero casi siempre serán las más bajas).

Los baños y toilettes se calefaccionarán con radiadores.

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SELECCIÓN DE EQUIPOS

TABLA “B” - Selección de unidades FAN-COIL (SURREY) y RADIADORES

LOCALSELECCIÓN

DEVERANO INVIERNO SELECCIÓN DE

EQUIPO QsTOTAL QL TOT. QTOT QTOT. EQUIPO

7Modelo 300

7ºC 345 lts./h(1531)1620

(330) (1861)2050

(2644)2780

850 RPM 345 lts./h 65ºC

11Modelo 300

Idem 7(1363)1580

(59) (1442)2050

(2120)2780

850 RPM 345 lts./h 65ºC

12Modelo 300

7ºC 685 lts./h(1831)1620

(170) (2001)2500

(2024)2880

850 RPM 685 lts./h 65ºC

LivingModelo 200

(cant:2)

7ºC 460 lts./h

(2250)1190 x 2=

=2380 tbs=26ºC

(440) (2690)1720 x 2=

=3440

(4260)2350 X 2=

=4700

930 RPM 460 lts./h 65ºC

Cocina -

Comedor

Modelo 300 7ºC 685 lts./h

(1788)1710

(240) (2028)2250

tbs = 25 ºC

(3614)3650

930 RPM 685 lts./h 65ºC

Baño (498)500

Radiador marca PEISA Modelo TA 2350 de 4

elementosToilett

e(428)420

Idem modelo TA 2200 de 6 elementos

Nota: Valores entre paréntesis corresponden al balance térmico

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A.4.- Evolución del aire en un local tipo (sobre el diagrama psicrométrico)

Para refrigeración:

En el caso de incorporar aire exterior se trataría de un enfriamiento y deshumidificación de una MEZCLA de dos masas de aire húmedo.

Por ejemplo el local 7 (Dormitorio)

CAE : 70 m3/h (12%)CAR : 525 m3/h (Mod 300, 1250 RPM) (88%)CM : 595 m3/h (100%)

ta : temp. AE 35ºC (TBS)

tB : temp. AR 25ºC (TBS)tM : temp. MEZCLA TBSA % A + TBSB % B = 26,2ºC

xA : Hum. abs. A 14 gr./kg.xB : Hum. abs. B 10 gr./kg.xM : Hum. MEZCLA % A . xA + %B . xB = 10,5 gr./kg.

*FCSL (Factor de Calor Sensible del Local)

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Corriente Aire Exterior (CAE)

Corriente de Mezcla (CM)

Corriente Aire Recirculado (CAR)


FCSLQ

QQ Q QSL

TLTL SL LL

QSL : Calor sensible local : 1328 Kcal/hQLL : Calor latente local : 118 Kcal/hQTL : Calor total local : 1446 Kcal/h

FCSL 1328

14460 92,

*FCST (Factor de Calor Sensible Total)

FCSTQ

QQ

kcal

h

Qkcal

h

Qkcal

h

ST

TTs Total

Latente Total

Total

sen . :

:

:

1531

330

1861

FCST 1531

18610 82,

En el diagrama psicrométrico (figura 1) puede observarse la evolución del aire.

Para calefacción

Se trata de un calentamiento sin incorporación de aire exterior, por lo tanto la humedad absoluta es constante.

Nuevamente tomamos el dormitorio Nº7 como ejemplo:

Datos:tA = 0ºCTbh = -0,6ºCHR 90%tB = 24ºCxA = xB = 3,2 gr./kg. AireHR salida 20% (leído del diagrama psicrométrico)

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FIGURA 1 - DIAGRAMA PSICROMÉTRICO

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Evolución para calentar A . Ext hasta la temperatura ambiente. No es la evolución del aire en la serpentina.

;

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B.- SISTEMA DE TUBERÍAS

Por tratarse de una vivienda unifamiliar se adopta el sistema de tuberías simple (simplicidad y economía).

El retorno debe ser del tipo compensado.

C.- SELECCIÓN DE LA UNIDAD ENFRIADORA DE LÍQUIDOS

Se utilizará una UEL del tipo Autocontenido. En principio sumamos individualmente los valores máximos que cada equipo requiere para cada habitación (para verano).

QT 7 + QT 11 + QT 12 + QT Living + QT Cocina

Q Kcalh 10002

Por lo tanto la UEL debe tener al menos aproximadamente 11000 Kcal/h de capacidad.

De los catálogos de Surrey se selecciona una UEL con condensación por aire modelo M E 5A. Anteriormente se eligió como temperatura de entrada del agua al FAN-COIL 7ºC, por lo tanto debe ser de 7ºC la temperatura de salida de la UEL. La temperatura de condensación del aire es (dato inicial) 35ºC.

Con estos valores se ingresa a la tabla de capacidades del equipo y se lee:

Modelo ME 5A, temperatura cond. Aire: 35ºC temperatura salida Agua: 7ºC.

Capacidad: 4,1 TR

De la tabla de características generales:Evaporador tubo en tubo ETT 5

Ahora del gráfico de caídas de presión para el agua leemos:

ETT 5 , circulando 3380 l/h

p 4,8 m.c.a.

D.- GENERADOR DE AGUA CALIENTE

Debido al tamaño de la instalación se selecciona un termocentral ORBIS.Nuevamente sumamos individualmente los máximos valores que cada equipo y radiador

requiere para cada habitación (para invierno).

QT 7 + QT 11 + QT 12 + QT Living + QT Cocina+QT Baño+ QT Toilette

Q Kcalh 15552

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Por lo tanto el termocentral debe tener una capacidad de calefacción continua de aprox. 15600 Kcal/h.

De los catálogos de ORBIS:ORBIS TERMOCENTRAL COMBI Modelo 328

Consumo: 26903 Kcal/hRendimiento: 21522 Kcal/hCalefacción continua: 17300 Kcal/h (20% de reserva)

Nota para apartado B/C y D: En el plano Nº1 se indican todos los elementos de la instalación (diagrama de Ingeniería de Flujo o Flow Sheet).

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REFERENCIAS (Plano 1)

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Plano Nº2ANTEPROYECTO - Esquema indicativo de posición de Equipos y tuberías (LAY-

OUT)

A (Sala de Máquinas) Lavadero E : 1/75 (ver detalle en vista isométrica)

FAN-COIL RADIADOR

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E.- INGENIERÍA DE DETALLE

Una vez determinado el Diagrama de Ingeniería de Flujo y el “Lay Out” aproximado se debe comenzar la etapa de dimensionamiento y selección de los componentes auxiliares y plantear una isometría del conjunto para el tendido de tuberías, montaje de equipos, etc.

Por el alcance de este trabajo práctico solo se completarán los componentes más importantes y se planteará un Anteproyecto del conjunto, debiéndose tener en cuenta que es un proceso iterativo.

E.1.- Vaso de expansión abierto

El tamaño del vaso deberá ser de 2 a 3 veces el volumen de agua del circuito.

Para su dimensionamiento además deberá tenerse en cuenta la elasticidad cúbica del agua para distintas presiones y/o temperaturas. En este caso la variación de presión es despreciable (para el fenómeno) pero la variación de temperatura no. Según los gráficos de Bridgman (Hidráulica II tomo; Ballofet, Gotelli, Meoli) entre 10ºC y 70ºC es del 2%.

Por lo tanto todo el volumen de agua del circuito (termotanque, tuberías, FAN-COIL y vaso) dilatará 0,02 veces.

Para el trabajo práctico podemos estimar el vaso de la siguiente forma:

Contenido del agua en los

FAN - COIL

Modelo 2000,75 lts.

Modelo 3001 lts.

(4 x 1 lts.) + (2 x 0,75 lts.) = 5,5 litros

Contenido de agua en el

termo central Despreciable

Contenido del agua en tuberías:

Se puede hacer un cálculo auxiliar:

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0 025

4

4 9 10

2 22

4 2

",

,

Ad

m

m

y en 1 metro de longitud

4,9 . 10-4 m3/m lineal (0,5 litros)

Adoptamos 30 metros lineales de tubería15 litros

Volumen total : 20 litros (volumen de agua del circuito)Volumen del vaso (frío) : Se adopta 20 litros (por ser una instalación pequeña)

+ 0,02 . 40 = 0,8 litros(expansión del volumen total de agua, circuito + vaso de expansión)

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Volumen del vaso a (70ºC) = 20,8 litros

Se puede usar un tanque comercial de 25 litros debidamente aislado e impermeabilizado.

E.2.- Dimensionamiento de las tuberías de agua

Para simplificar la instalación las velocidades de circulación deberán ser menores a 3 m/s. El procedimiento de cálculo puede verse en detalle en el apunte “Dimensionamiento de las tuberías de Agua”.

De Monogramas obtenemos:

Para mh Vel m

s

pmmca

m

Para mh Vel m

s

pmmca

m

Para ltsh

ltsh

ltsh

Vel ms p

mmca

m

3 4 1 0 8

30

0 7 34 0 75

60

460

350

200

12 0 7 60

3 12

3

, : ,

:

, " : ,

:

.

.

." ,

"

Nota: El mayor costo de las tuberías radica (para este tipo de instalación) en el montaje, por lo tanto se adoptan velocidades bajas con pequeñas pérdidas de carga.

Los diámetros son estimados para iniciar el proyecto. Asimismo la regulación final puede hacerse mediante la válvula esférica colocada antes de cada unidad FAN-COIL.

E.3.- Selección de la bomba centrífuga

La principal característica que debe presentar la bomba en una curva característica plana.

El caudal de la operación máxima es de 3400 l/h. La altura de elevación se determinará sumando:

30


Pérdida de carga en el enfriador (ETT 5)o en el termotanque (elegir el mayor) 5 mca

P en el F-C o radiador ubicado en el ramal 1 mcamás desfavorable

Pérdida de carga en tuberías y accesorios(estimados) 5 mca

Total (estimado).................................................... 11 mca

La potencia hidráulica puede estimarse (para agua)

HP G mh H m c a

30 003725 3 4 11 0 003725 0 14. . . , , , ,

Potencia al freno (BHP)

BHPHP

bbomba

0 6,

(rendimiento característico de bombas centrífugas de baja potencia y velocidades específicas lentas).

En este caso: BHP 0,23 HP

(Bomba ROWA Modelo 10/2)

31


7

T

B

Radiador


L

C

12

11Unidad enfriadorade líquido

Unidad Fan-Coil

Termocentral

Bombacentrífuga“in line”

Vaso de expansión


UNIDAD FAN-COIL (SURREY)

FAN-COIL de Surrey es una unidad terminal, ventilador y serpentina de diseño horizontal o vertical, utilizada en sistemas centrales de acondicionamiento de aire por circulación de agua para refrigeración, deshumectación, calefacción, ventilación y filtrado de aire.

Su campo de aplicación es muy extenso: hoteles, sanatorios, oficinas, residencias, departamentos, con espacios divididos en pequeñas y grandes áreas, con distintos requerimientos de aire acondicionado y/o donde el tamaño e instalación de conductos de aire crean problemas difíciles de resolver.

La solución es un Surrey Fan-Coil en cada ambiente, alimentado por una simple cañería de agua proveniente de una caldera o Enfriador de Líquido Surrey.

MODELO AHG AHE AG AE200 300 400 600 200 300 400 600 200 300 400 600 200 300 400 600

Alto A 310 310 310 310 270 270 270 270 640 640 640 640 640 640 640 640

Ancho B

860 1010

1160

1310

665 815 965 1115

945 1095

1245

1395

625 775 925 1075

Profundidad C

690 690 690 690 480 480 480 480 240 240 240 240 225 225 225 225

Medidas en milímetros

34


CAPACIDADES DE CALEFACCIÓN (KCAL/H) CON SERPENTINA DE 3 FILAS (**)Modelo cant.

Agua (l/h)

850 R.P.M. 930 R.P.M. 1250 R.P.M.

65ºC* 80ºC 92ºC 65ºC 80ºC 92ºC 65ºC 80ºC 92ºC230 1660 2280 2700 2200 3030 3580 2650 3630 4310

200 345 1700 2340 2770 2300 3160 3750 2770 3820 4550460 1730 2380 2820 2350 3240 3830 2870 3920 4650345 2780 3800 4500 3420 4700 5570 4230 5800 6880

300 460 2820 3880 4600 3520 4850 5770 4380 6000 7150685 2880 3970 4730 3650 5000 5930 4560 6300 7450460 3130 4300 5100 4170 5720 6800 5500 7550 8930

400 685 3230 4430 5250 4300 5940 7050 5780 7950 9400915 3250 4480 5300 4380 6020 7150 5920 8120 9600685 5470 7500 8920 6700 9200 10900 7500 10300 12200

600 915 5700 7820 9250 6950 9530 11300 7800 10700 127001370 5820 8030 9500 7080 9700 11500 7870 10800 12800

(*) Temperatura de entrada del agua caliente (**) Para serpentina de 4 filas multiplicar por coeficiente 1,17

CARACTERÍSTICAS MODELO200 300 400 600

Vel. Máx 1250 r.p.m. 400 m3/h 525 m3/h 760 m3/h 1000 m3/hCaudal de aire Vel.Med. 930 r.p.m. 320 m3/h 425 m3/h 615 m3/h 800 m3/h

Vel.Min. 850 r.p.m. 250 m3/h 325 m3/h 470 m3/h 620 m3/hPotencia absorbida a Máx Vel 220V-50Hz 40 W 75 W 85 W 115 W

0,21 A 0,40 A 0,45 A 0,60 ASerpentina Presión de trabajo 10 Kg/cm2

de Presión de prueba 22 Kg/cm2

intercambio Contenido de agua 0,75 Lt. 1,00 Lt. 1,30 Lt. 2,00 Lt.Filtro de aire de malla de

polipropileno Modelos AHG 690 x 235 820 x 235 986 x 235 1120 x 235

Dimensiones Modelos AG y AE 563 x 250 713 x 250 836 x 250 1013 x 250Válvula de Purgar Aire TIPO MANUAL

*CAPACIDADES DE REFRIGERACIÓN (Kcal/h) CON SERPENTINA DE 3 FILAS (**)Temp. entrada

Cantidad Caída de TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AIRE (ºC)

MODELO de agua de presión 25ºC B.S. y 50% HR 26ºC B.S. y 50% HR 28ºC B.S. y 50% HR(ºC) agua (l/h) (m.c.a.) Calor sens. Calor tot. Calor sens. Calor tot. Calor sens. Calor tot.

230 0,25 1020 1240 1060 1370 1160 15107 345 0,38 1070 1400 1140 1570 1240 1750

200 460 0,64 1120 1500 1190 1720 1280 1870230 0,25 930 930 950 1070 1050 1220

10 345 0,38 970 1050 1010 1210 1110 1400460 0,64 990 1120 1050 1320 1160 1510345 0,40 1580 1870 1620 2050 1820 2270

7 460 0,74 1650 2000 1700 2250 1920 2500300 685 1,5 1710 2250 1800 2500 1990 2800

345 0,40 1400 1400 1490 1620 1670 192010 460 0,74 1470 1520 1550 1770 1720 2020

685 1,5 1540 1650 1610 1950 1800 2250460 0,81 2050 2500 2130 2750 2350 3080

7 685 1,65 2150 2800 2230 3130 2500 3500400 915 2,72 2220 2970 2300 3350 2570 3720

460 0,81 1830 1900 1920 2220 2150 253010 685 1,65 1900 2120 2000 2470 2250 2850

915 2,72 1950 2250 2050 2600 2320 3000685 1,95 2880 3730 3000 4120 3300 4550

7 915 3,26 3000 4000 3130 4470 3430 4870600 1370 6,70 3100 4280 3250 4830 3570 5290

685 1,95 2600 3000 2730 3420 3020 378010 915 3,26 2680 3250 2830 3700 3150 4100

1370 6,70 2780 3500 2930 4000 3270 4470

(*) Para máxima velocidad del ventilador. (**) Para serpentina de 4 filas multiplicar por coeficiente 1,17

RADIADORES

35


Especificaciones TécnicasModelo B

mmC

mmKcal/h* Sup. m2 Cont.

Agua Lt.Peso Kg.

TA2200 245 200 83 0,13 0,10 0,450TA2300 345 300 103 0,18 0,12 0,520TA2350 395 350 107 0,20 0,14 0,570TA2400 445 400 121 0,23 0,15 0,600TA2500 545 500 140 0,28 0,18 0,670TA2600 645 600 160 0,33 0,20 0,750TA2700 745 700 180 0,38 0,23 0,820TA2800 845 800 199 0,43 0,25 0,900TA2900 945 900 218 0,48 0,28 0,970TA2001 1045 1000 236 0,53 0,30 1,140TA2002 2045 2000 401 1,03 0,55 1,800

36


Rendimiento de las baterías según composición y modelo *Modelo 2 elem. 4 elem. 6 elem. 8 elem. 10 elem. 12 elem. 14 elem. 16 elem. 18 elem. 20 elem.

TA2200 166 332 498 664 830 996 1162 1328 1494 1660TA2300 206 412 618 824 1030 1236 1442 1648 1854 2060TA2350 214 428 642 856 1070 1284 1498 1712 1926 2140TA2400 242 484 726 968 1210 1452 1694 1936 2178 2420TA2500 280 560 840 1120 1400 1680 1960 2240 2520 2800TA2600 320 640 960 1280 1600 1920 2240 2560 2880 3200TA2700 360 720 1080 1440 1810 2160 2520 2880 3240 3600TA2800 398 796 1194 1592 1990 2388 2786 3184 3582 3980TA2900 436 872 1308 1744 2180 2616 3052 3488 3924 4360TA2001 472 944 1416 1888 2300 2832 3304 3776 4284 4720TA2002 802 1604 2406 3208 4010 4812 - - - -

*En Kcal/h

37


UNIDAD ENFRIADORA DE LÍQUIDO

Especificaciones Técnicas SurreyENFRIADORES DE LÍQUIDO CONDENSACIÓN POR AIRE

Modelos ME 5, 8, 10, 15 y 20 A 91’

38


CARACTERÍSTICAS GENERALES

MODELO ME 5A ME 8A ME 10A ME 15A ME 20ACapacidad - Ton 4,3 6,2 7,9 12,3 16,6

Control capacidad etapas

1 1 1 1 1

Características Eléctricas

3 x 380V-50Hz

3 x 380V-50Hz

3 x 380V-50Hz

3 x 380V-50Hz

3 x 380V-50Hz

Motocompresor Cant-Tipo

1 Hermético

1 Hermético

1 Hermético

1 Hermético

1 Hermético

Sistema arranque

Directo Directo Directo Directo Directo

Ampl. Nominal

8,7 13,5 17,6 27,0 36,0

Evaporador ETT 5 ETT 8 ETT 10 ECT 15 ECT 20Condensador Nro. de Filas

2 2 2 2 2

Sup. Frontal m2 1,10 1,84 2,30 3,68 4,60Motor Vent.Cant.-HP

1 - 1/2 1 - 1 1/2 1 - 1 1/2 2 - 1 1/2 2 1/2

R.p.m. - palas - mm

650 - 660 650 - 762 650 - 762 650 - 762 650 - 762

Consumo W - A 475 - 1,15 1000 - 2,76 1000 - 2,76 1000 - 2,76 1000 - 2,76Caudal aire m3/min

170 270 290 540 580

CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO (Toneladas de Refrigeración)

Temp. TEMPERATURA AIRE CONDENSACIÓNModelo Salida 30ºC 30ºC 35ºC 35ºC 40ºC 40ºC

Agua Kw Ton. Kw Ton. Kw Ton.

5 4,3 4,1 4,4 3,9 4,5 3,6ME 5A 7 4,5 4,3 4,6 4,1 4,8 3,9

9 4,7 4,6 4,9 4,4 5,0 4,1

5 5,5 6,0 5,8 5,7 6,2 5,4ME 8A 7 5,6 6,5 6,1 6,2 6,5 5,9

9 5,8 6,9 6,4 6,7 6,8 6,3

5 7,8 7,2 8,1 7,1 8,5 6,7ME 10A 7 8,0 8,2 8,5 7,8 9,0 7,4

9 8,3 8,8 9,0 8,4 9,4 8,0

5 12,4 12,0 13,3 11,3 14,0 10,7ME 15A 7 13,0 12,9 14,0 12,4 14,9 11,7

9 13,4 13,9 14,7 13,3 15,7 12,6

5 15,8 15,7 16,4 15,0 17,2 14,1ME 20A 7 16,1 16,7 17,0 16,0 17,9 15,0

9 16,7 17,7 17,6 16,8 18,5 16,0

39


ts = 5ºCKw = consumo de Motocompresor. Sumar ventiladores para consumo total.

DIMENSIONES GENERALES

Modelo A B C D(*) E(*) F(*) G(*)ME 5 A 1050 800 800 90 280 100 160ME 8 A 1335 900 900 140 180 140 320ME 10 A 1650 900 900 155 270 140 425(*) MEDIDA APROXIMADA

CAÍDA DE PRESIÓN LADO AGUA

Evaporadores tubo en tubo (modelos ETT)

40


GENERADOR DE AGUA CALIENTE

DENOMINACIÓN DE LOS MODELOS, CARACTERÍSTICAS Y RENDIMIENTO

Orbis Termocentral

Modelo Nº

328 325 320 TB 338

Capacidad en Kcal/h. (consumo en Kcal/h)

26903 20500 18894 26338

Rendimiento en Kcal/h 21552 16400 15115 21070

Eficiencia 80% 80% 80% 80%

Calefacción continua(20% reserva)

17300 13100 13500 17000

m2 de radiadores que se puede instalar como máximo

39 29,15 30 39

m3 de ambiente que se puede calefaccionar en la zona de Bs. As. en condiciones normales

525 397 410 510

m2 con altura de 2,70 194 147 151 190

Agua caliente para consumo

optativo con tanque intermediario Simultáneo hasta 16 lts. x

minuto

Medidas: Alto Ancho Profundidad

93,0 cm46,0 cm21,5 cm

75,5 cm42,0 cm23,0 cm

75,5 cm42,0 cm23,5 cm

118,0 cm55,0 cm22,0 cm

Número de matrícula.Aprobación Gas del Estado gas natural gas envasado

01-0001-04-029

02-0001-04-032

01-0001-04-022

02-0001-04-025

01-0001-04-024

02-0001-04-027

01-0001-04-027

02-0001-04-030

41


ELECTROBOMBA CENTRÍFUGA

42


Índice: Fan –Coil

SISTEMAS FORMADOS POR UNIDADES VENTILADOR-SERPENTÍN (FAN-COIL)...................................2

1.- GENERALIDADES................................................................................................................................................ 22.- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA FAN-COIL...........................................................................................4

2.A.- Control individual de la temperatura en las habitaciones..........................................................................42.B.- Circulación de aire limitada a una sola habitación u oficina.....................................................................42.C.- Economía de funcionamiento..................................................................................................................... 42.D.- Reducción de obras de albañilería y conductos.........................................................................................42.E.- Distribución del aire bajo las ventanas......................................................................................................42.F.- Readaptación de sistemas de calefacción exterior.....................................................................................42.G.- Rápida respuesta a los ajustes del termostato............................................................................................52.H.- Se evita la división en zonas...................................................................................................................... 52.I.- Supresión de dificultades operativas del cambio de invierno a verano y control de la temperatura durante todo el año......................................................................................................................................................... 5

3.- BALANCE TÉRMICO...................................................................................................................................... 53.A.1.- Carga de refrigeración........................................................................................................................... 53.B.- Aire exterior de ventilación....................................................................................................................... 5

4.- SELECCIÓN DE LA UNIDAD......................................................................................................................... 94.A.- Para enfriamiento...................................................................................................................................... 94.B.- Para calefacción....................................................................................................................................... 9

5.- SISTEMAS DE TUBERÍAS.............................................................................................................................. 95.A.- Sistema de tuberías simple (2 tubos).......................................................................................................... 95.B.- Sistemas de varias tuberías...................................................................................................................... 10

6.- UNIDAD ENFRIADORA DE LÍQUIDOS.......................................................................................................136.A.- Generalidades......................................................................................................................................... 136.B.- Enfriadores de líquido autocontenidos.....................................................................................................146.C.- Selección de la UEL (unidad enfriadora de líquido)................................................................................14

7.- GENERADORES DE AGUA CALIENTE......................................................................................................147.A.- Generalidades......................................................................................................................................... 14

PROYECTO DE INSTALACIÓN DE CONFORT DOMICILIARIO..................................................................16

A.1- Determinación de las cargas del local......................................................................................................16A.2.- Sistema de ventilación:............................................................................................................................ 18A.3.- Selección de las unidades:....................................................................................................................... 18A.4.- Evolución del aire en un local tipo (sobre el diagrama psicrométrico).....................................................20

B.- SISTEMA DE TUBERÍAS..................................................................................................................................... 23C.- SELECCIÓN DE LA UNIDAD ENFRIADORA DE LÍQUIDOS.....................................................................................23D.- GENERADOR DE AGUA CALIENTE...................................................................................................................... 23E.- INGENIERÍA DE DETALLE.................................................................................................................................. 28

E.1.- Vaso de expansión abierto....................................................................................................................... 28E.2.- Dimensionamiento de las tuberías de agua..............................................................................................29E.3.- Selección de la bomba centrífuga............................................................................................................29

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56036 - Aire Acondicionado - Fan-Coil

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