ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO EN LA ARQUITECTURA

Se puede definir como “la realización de funciones destinadas a proporcionar durante todo el año una

atmosfera interior saludable y confortable, sin ruidos molestos y con el más bajo consumo energético

posible”. Estas funciones básicas son:

· Refrigeración

· Calefacción

· Humectación

· Deshumectación

· Ventilación

· Filtrado

· Circulación.

La refrigeración esta combinada con la Deshumectación en verano, mientras que la calefacción está

relacionada con la humectación en invierno para zonas climáticas secas. La ventilación y el filtrado son

necesarios todo el año.

Todo Equipo de Aire Acondicionado (A°A°) se compone de dos partes:

· Planta térmica y frigorífica

· Unidad de tratamiento del aire.

Cuando estas partes están unificadas se lo denomina equipos compactos autocontenidos. Cuando están

separadas se las denomina a cada una unidades terminales.

VENTILACION

Es el aire que ingresa desde el exterior a través de una reja de toma de aire y un conducto que lo

conduce hacia un recinto llamado pleno de mezcla, en él se mezcla con el aire de retorno proveniente

del interior del local. Consiste en suministrar aire nuevo lo más puro y limpio posible a la interior

evitando que se produzcan vaciamientos y acumulen olores, diluyendo así estos contaminantes. Esta

toma de aire debe ubicarse lejos de sectores externos contaminantes como ser cocinas, baños, garajes,

calles de alto transito y en lo posible a 1 m. del piso evitando el mayor ingreso de partículas de polvo.

Este aire que se incorpora crea una sobrepresión, eliminándose por exfiltración a través de los

cerramientos y aberturas del interior al exterior, este efecto reduce el ingreso de aire y polvo exterior no

acondicionado.

FILTRADO

Luego el aire mezclado pasa por una serie de filtros que le quitan el polvo, impurezas y partículas en

suspensión. Pueden ser:

· De superficie plana

o Metálicos,

o De fibra,

o De poliuretano,

· De superficie expandida

o Plisados,

o De bolsa,

o Absolutos, denominados HEPA,

· Filtros electrostáticos

REFRIGERACIÓN Y DESHUMECTACIÓN

La refrigeración se consigue forzando el aire a pasar por una batería de serpentín en el cual hay

refrigerante evaporándose “equipos de expansión directa” o agua fría “equipos de expansión indirecta”

La batería de refrigeración trabaja a una temperatura inferior al punto de rocío, parte del vapor

contenido es condensado en la superficie de los serpentines y esa agua es recogida en una bandeja

eliminándose por cañería al sistema de desagüe cloacal mediante un cierre hidráulico (sifón o pileta de

piso).

CALEFACCIÓN

El aire es calentado en una batería de calefacción, normalmente agua caliente proveniente de una

caldera. En equipos de expansión directa también se suele emplear la misma batería de refrigeración

para calentar en invierno mediante inversión del ciclo o boba de calor. No es conveniente que el calor

supere los 80°C, ya que se produce el tostamiento del polvo depositado sobre las serpentinas generando

hollín.

HUMECTACIÓN

Luego de calentar el aire se lo hace pasar por humectador, son dispositivos que evaporan agua mediante

una resistencia eléctrica, este procedimiento se realiza en zonas climáticas muy secas y frías, no en

zonas templadas y húmedas como en la Ciudad de Bs As.

CIRCULACIÓN

Una vez tratado el aire se lo impulsa al interior mediante ventiladores centrífugos que emiten bajo nivel

de ruido. Los conductos son de chapa galvanizada, aisladas. La inyección de aire se realiza por medio de

rejas en muros o difusores en cielorrasos.

CONCEPTOS DE DISEÑO

Lo primero que debe analizarse es el emplazamiento de la sala de maquinas o el recintos de los

equipamientos donde se albergan, estos espacios deben definirse en función de los tipos de equipos,

cañerías, conductos, tableros, evaluando la accesibilidad para facilitar la operación y el mantenimiento.

El código municipal de Buenos Aires establece:

· Ventilación exterior, mediante vanos o conductos de área útil o mayor de 0.2m2, debe asegurarse 5

renovaciones del volumen total del aire por hora.

· Superficie de paso no menor a 50cm alrededor de la mitad del perímetro de cada equipo y una

altura de 1 m sobre los aparatos en los que sea necesario trabajar o inspeccionar.

· Si existen calderas no deben tener comunicación con los recintos de medidores de gas, ni contener

a estos.

REQUISITOS PARTICULARES DE DISEÑO

· Estética del edificio, la instalación de aire debe formar parte del edificio sin desvirtuar el hecho

arquitectónico.

· Simpleza de la instalación, la capacidad de los equipos debe ser mínima exigida, seriada y que

tengan una fácil y rápida instalación.

· Mantenimiento mínimo, concebido a ciertas rutinas periódicas.

· Facilidad de ampliación, debe estar proyectada de modo de ir acompañando las posibles

ampliaciones del edificio.

· Confiabilidad de funcionamiento, se basa en la premisa de la continuidad del servicio, instalando

equipamientos con una redundancia (n+1), para que siempre exista en la instalación un equipo de

reserva disponible y expectante, con controles que permitan permutar automáticamente el orden de

funcionamiento.

· Evitar trasmitir ruidos molestos al interior y vecinos externos, Los elementos que generan

vibraciones deben estar montados sobre bases antivibratorias y la unión de los ventiladores con la red

de conductos, debe efectuarse mediante juntas elásticas de lona o plásticas.

· AHORRO ENERGETICO, Para contar con una instalación eficiente, es indispensable que la instalación

y el proyecto del edificio sean pensados en conjunto.

Las instalaciones de aire acondicionado requieren un consumo elevado de energía eléctrica, por lo que

su reducción es una de las premisas BASICAS en los criterios de diseño sustentable alcanzando niveles

internacionales como las L.E.D.

· Proyecto del edificio, debe contar con la adecuada aislación térmica en muros y techos, pisos, debe

estudiarse la correcta disposición de los locales según su uso, su forma, su orientación y las protecciones

solares. Debe contar con un sistema de iluminación natural o artificial de bajo consumo y potencia

disipada al interior.

· Eficiencia del equipamiento, en el diseño de equipos de refrigeración, debe tenerse en cuenta para

aumentar el rendimiento, que las temperaturas de condensación deben ser las más bajas y las de

evaporación las más altas posibles. Por ejemplo, los equipos enfriados por agua con torre de

enfriamiento tienen mayor rendimiento que los enfriados por aire porque su temperatura de

condensación es menor y por otra parte, las unidades condensadores o enfriadoras de agua rinden mas,

cuanto mayor es la temperatura de evaporación o del agua de distribución. Para determinar la eficiencia

energética de los equipamientos, suele aplicarse un coeficiente de performance denominado COP

o COP = KW (frig, watts) / KW (elec, watts)

COP, debe estar comprendido entre 2.5 a 3

· Cargas parciales, las instalaciones son dimensionadas para que satisfagan las cargas máximas, pero

deben poder mantener el ambiente climatizado en las distintas variables de menor exigencia que

puedan producirse. Son denominadas cargas parciales, lo que lleva a la necesidad de considerar el

desdoblamiento de la instalación para satisfacer pequeñas cargas parciales. Dividiendo los equipos en

dos o varias unidades, así las maquinas rinden más cuando están funcionando al máximo de su

capacidad y en este caso, operaria a cargas parciales, una sola, mientras que las restantes

permanecerían expectante para acoplarse en caso de aumentar las cargas. Además se dispone de mayor

seguridad en el servicio en caso de fallas y se aumenta la vida útil de la instalación.

· Emplazamiento, cuando se centraliza la instalación en una gran sala de maquinas en un subsuelo,

alejada del ambiente a servir, requieren largos tendidos de conductos y de grandes dimensiones, que

ocupan áreas útiles y originan problemas constructivos. El problema se agudiza si el equipo es todo aire,

donde los conductos de aire pueden tomar una exagerada dimensión. Es conveniente descentralizar las

unidades de tratamiento de aire y ubicarlas cercanas a los locales a acondicionar, para que desde allí se

efectué la distribución del aire mediante las conductos

· Zonificación, consiste en agrupar el acondicionamiento de todos aquellos ambientes del edificio

cuyas cargas térmicas varían en forma similar. Los principales factores son:

· Orientación

· Horarios de uso

· Disipaciones internas y condiciones psicométricas, diversidad de cargas térmicas interiores debidas

a maquinas o dispositivos que disipan calor al ambiente, como es el caso de un centro de cómputos

lindero con una oficina con personal.

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.

UNIDADES INTENSIDAD DE CALOR

Se relaciona con el movimiento molecular, a mayor movimiento se producen coaliciones que generan

energía térmica la cual puede ser medida como variación de temperatura mediante artefactos.

Para mensurar la intensidad de calor se utilizan dos escalas:

· Celsius

· Fahrenheit

CANTIDAD DE CALOR

Indica el contenido total de energía calórica.

Un trozo de hierro al rojo tiene una temperatura mayor que un cubo de agua caliente, pero este

seguramente tiene almacenado más cantidad de calor o energía calórica. La cantidad de calor de un

cuerpo es función de su masa y temperatura, o sea del número de moléculas que lo componen y su

velocidad media molecular

Para mensurar la cantidad de calor se ha establecido un valor característico que depende de la

composición física y química de cada material:

· Calor específico (Ce), es la cantidad de calor necesario para elevar en 1 °C la temperatura de la

unidad de masa de una sustancia a presión atmosférica normal. Como unidad de referencia se utiliza el

agua, cuyo Ce:1, es entonces, la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1kg de agua

en 1°C a presión atmosférica normal. A esa cantidad de calor aportada se la denomina Kcal, entonces:

Ce: Kcal / Kg . °C

o 1kcal: 4 BTU (British thermal unit), unidad inglesa

o 1 kcal: 4.185 Joule : 4,185 KJ (sistema internacional)

o 1 kcal / h : 4.185 Joule / 3600 seg.: 1.16 Watt

CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE

CALOR SENSIBLE

Se lo denomina cuando el agregado de calor a una sustancia provoca un aumento de temperatura, que

puede medirse con un termómetro

Qs: Ce . m . (t1- t2)

Donde:

o Qs: cantidad de calor sensible agregado o sustraído (Kcal)

o Ce: calor especifico de la sustancia (Kcal / kg . °C)

o M: masa (Kg)

o (t1-t2): diferencia de temperatura (°C)

CALOR LATENTE

Se lo denomina cuando el agregado o sustracción del calor no origina un cambio en la temperatura ya

que está materializando un cambio de estado físico. No puede verificarse con un termómetro

Ql: Cl . m

Donde:

o Ql: cantidad de calor latente agregado o sustraído (Kcal)

o Cl: calor latente de vaporización o fusión (Kcal / kg )

o M: masa (Kg)

BALANCE TÉRMICO ANÁLISIS DE CARGAS TÉRMICAS

Su objetivo es:

· Análisis del comportamiento térmico de un local o una zona.

· Cómputo del ingreso de calor, obteniendo la cantidad de calor total del local a retirar para lograr el

confort térmico deseado.

· Elección de la tipología constructiva apropiada.

· AHORRO ENERGÉTICO... EDIFICIOS SUSTENTABLES.

TRASMISION DE CALOR

Se lo define como la cantidad de calor en kilocalorías que se trasmite en una hora a través de 1 m2 de

superficie. Los coeficientes K están tabulados por la Norma IRAM 11.601.

Para el cálculo del coeficiente de transmitancia térmica total K de un cerramiento simple:

Rt: 1 / K : Rsi +(e / λ ) + Rse

Donde:

o Rt: resistencia térmica total, inversa de K (m2 . °C / Kcal)

o e: espesor del ceramiento (m)

o λ: coeficiente de conductibilidad térmica (Kcal / h . m. °C)

o Rsi: resistencia superficial interna (m2 . h . °C / Kcal)

o Rse: resistencia superficial externa (m2 . h . °C / Kcal)

CARGAS DE AIRE ACONDICIONADO

Es la cantidad de calor que hay que extraer en verano, o incorporar en invierno, para mantener una

temperatura y humedad prefijadas. Su cálculo permite dimensionar la instalación. En verano se las

denomina “cargas de refrigeración” y en invierno “cargas de calefacción”

CARGAS DE REFRIGERACION

Las unidades que suelen utilizarse son:

· Frigoría / hora = Kcal / hora

· Tonelada de refrigeración = 3024 Frigoría / hora, es una unidad inglesa.

· KW = 860 frigoría / hora

Las cargas pueden clasificarse en:

· EXTERNAS del local, son las que provienen del exterior

o Trasmisión del calor (qts) : debido a la diferencia de temperatura entre el aire exterior e interior a

través de muros, techos y ventanas.

§ Paredes y techos exteriores: es la cantidad de calor trasmitido por efecto de la diferencia de

temperatura.

qts = S . K . (Δ t )

Donde:

· qts : ganancia de calor total por trasmisión (Kcal / hora)

· S: superficie del muro o techo (m2)

· K: coeficiente de transmitancia total del cerramiento (Kcal / h . m2 . °C)

· Δ t: diferencia de temperatura ext – int. (°C)

Paredes y techos interiores: puede suponerse una temperatura 3°C menos a la exterior en verano.

o Radiación (qrs): aporte por efecto invernadero y pasaje retardado sobre muros y techos en virtud de

la inercia térmica del material.

qrs = S.K.R

Donde:

· S: superficie del cerramiento (m2)

· K : coeficiente de transmisión térmica (Kcal / h . m2)

· R: coeficiente de radiación solar. Factor solar, depende de:

o Angulo de incidencia

o Horario

o Orientación

o Color, textura, acabado superficial

o protecciones

Por efecto invernadero, todo el calor que penetro en el local queda almacenado, por ese motivo, la

protección solar de las ventanas constituye un factor primordial para reducir las cargas de aire

acondicionado de verano.

o Cargas por Ventilación o del sistema (qv): Calor proveniente del caudal de aire exterior para satisfacer

las necesidades de ventilación. Una parte en forma de calor sensible y otra en forma de calor latente por

la humedad. Depende del número de personas, tipo de ocupación y actividad.

V = a% . C

Donde:

o V: caudal de ventilación, aire nuevo exterior (m3 / min).

o a: porcentaje de aire nuevo (%)

Locales con muchas personas: 25 al 30%

Edificios de oficinas: 15 al 25%

Viviendas 10 al 20%

o C: caudal de aire en circulación (m3/min)

C = QSi / 170 (m3/min)

En la práctica, suele tomarse para edificios residenciales, departamentos u oficinas un valor mínimo de

V: ¿? m3/h persona. Cantidad de personas

qvs: (Kcal / h) = V . Pe . Ce . Δ t

Donde:

V: caudal de ventilación, aire nuevo exterior (m3 / h).

Pe: peso especifico del aire 1.19 (kg / m3)

Ce: calor especifico del aire 0.24 (Kcal / kg . °C)

Δ t: diferencial temperatura del aire exterior e interior (°C)

qvl: (Kcal / h) = V . Pe . L . Δ Ha

Donde:

V: caudal de ventilación, aire nuevo exterior (m3 / h).

Pe: peso especifico del aire 1.19 (kg / m3)

L: calor latente de vaporización 0.575 (Kcal / kg)

Δ Ha: diferencial humedad de humedades absolutas del aire exterior (gr / kg)

· INTERNAS del local, son las que se originan en el interior:

o Personas (Qps): disipan calor sensible y latente, por el aporte de humedad de la sudoración y

respiración

Qps = N° personas . Qs / hora de permanencia

Donde:

N : personas: según factor de ocupación. Datos del código de edificación artículo 4721

Qs : Kcal o Watts por hora y por persona, dato de tabla según la actividad.

o Personas (Qpl):

Qpl = N° personas . Ql / h.per

Donde:

N : personas: según factor de ocupación. Datos del código de edificación artículo 4721

Ql : Kcal o Watts por hora y por persona, dato de tabla según la actividad.

o Iluminación (Qis): es calor sensible. Cuando no hay datos se puede estimar 15 a 25, Watts / m2, para

iluminación fluorescente se agrega un 20% por las calor que irradian los balastros.

1 watt = 0.86 kcal/h

o Otras fuentes: maquinas, motores, etc. (Qse): del tipo de maquinaria pueden modificar la

temperatura y / o la humedad

Motor: Qms= 73 kcal / h . HP

Cafeterias: Qcs= 227 kcal / h Qcl= 55 kcal / h

Compotator: Qcs = 250 kcal/h

Qse: Qms+Qcs+Qcs

Qle: Qcl

CARGA TOTAL DE CALOR SENSIBLE (QS)

QS=Qst + Qsr + Qsv + Qsp + Qsi + Qse (Kcal / h) + 10%

CARGA TOTAL DE CALOR LATENTE (QS)

QL= Qlv + Qlp + Qle (Kcal / h) + 5%

CARGA TOTAL DE CALOR (QT)

Q total: QS +QL (Kcal / h)

NUMERO ÍNDICE: Qtotal / Volumen del local analizado (Kcal . m3 / h )

SUPOSICIONES DEL CÁLCULO

o Puertas: se estiman dentro del área de la pared, dada que las diferencias son despreciables.

o Piso sobre tierra: no se considera ganancia de calor ya que esta más frio que el aire interior.

o Locales no acondicionados: se los considera con una temperatura menor de 3 °C respecto al exterior.

o Locales acondicionados: no se considera ganancia de calor.

PSICROMETRIA

La psicrometría es la ciencia que estudia las propiedades físicas del aire.

COMPOSICIÓN DEL AIRE

El aire atmosférico es una mezcla de aire seco y vapor de agua. La cantidad de agua en el aire es

extremadamente variable y constituye la humedad atmosférica.

CONTENIDO DE HUMEDAD

HUMEDAD ESPECIFICA O ABSOLUTA (he)

El aire siempre tiene cierta cantidad de humedad y se mide en gramos de vapor de agua por Kg de aire

seco (gr / kg), se la denomina humedad especifica (he). Cuando el aire contiene el máximo posible de

humedad, está saturado. Cuanto más cálido es el aire, mayor es el vapor de agua que se necesita para

saturarlo.

· a 0°C se necesita 4 gr/kg de humedad especifica (he) para saturar el aire, mientras que

· a 10°C se necesita 7.6 gr/kg,

· y a 20°C se necesita 14.7 gr/kg.

HUMEDAD RELATIVA (HR)

Es el porcentaje % de saturación del aire a cualquier temperatura. El aire saturado tendrá un HR de

100%. Si el aire atmosférico tiene 7.35 gr/kg de humedad especifica (he) a la temperatura de 20°C, la

humedad relativa (HR) sería del 50%, dado que tendría la mitad de he que tendría si estuviera saturado.

HR :( he / hes ).100%

según el ejemplo 7.35 gr/kg / 14.7 gr/kg : 0.5, o 50% de HR

Donde:

o HR: humedad relativa (%)

o he: humedad especifica real a la temperatura (gr/kg)

o hes: humedad especifica de saturación e esa misma temperatura (gr/kg)

MEDICIÓN DE LA HUMEDADSe utiliza el Psicrómetro para medir la humedad. Son dos termómetros, uno con el bulbo seco,

denominado termómetro seco y el otro con un bulbo recubierto por un lienzo empapado en agua

denominado termómetro húmedo. Se hace circular aire mediante un pequeño ventilador hasta que la

temperatura de ambos se estabilice.

La temperatura del bulbo húmedo (TBH) es menor o igual a la temperatura del bulbo seco (TBS), este

efecto se produce por la evaporación del agua del lienzo en el aire ambiente. De esta manera, el lienzo

entrega al aire vapor este cambio de estado consume calor latente y hace bajar la temperatura del

bulbo húmedo.

La cantidad de agua evaporada estará en función de la capacidad del aire circundante de absorber

humedad. Si el aire estuviera saturado no admitirá mas humedad y por lo tanto ambos termómetros

indicarían el mismo valor. Cuanto mayor sea la diferencia entre ambos menor humedad relativa tendrá

el ambiente.

ÁBACO PSICROMETRICO

El ábaco contiene todos los parámetros físicos de una mezcla de aire húmedo por kg de aire seco,

representándose en función de las temperaturas del bulbo seco y humedades especificas, las

humedades relativas y temperaturas de bulbo húmedo.

En una escala complementaria se halla la ENTALPIA (Kcal / kg), que es el contenido total de calor del aire

(Kcal) por kg de aire seco, el que puede ser considerado como la suma del calor sensible del aire seco y

el calor latente del vapor de agua.

Además se encuentran las líneas de VOLUMEN ESPECIFICO (m3 / kg), que relaciona el volumen del aire

en m3, con los kg de aire seco y es la inversa del peso especifico.

La curva final de humedad relativa 100% indica el punto de rocío del aire a esa temperatura, la TBS =

TBH = TPR (temperatura de punto de rocío) y el aire está saturado. Si una superficie está más fría que la

temperatura del punto de rocío, se produce condensación de parte del vapor de agua del aire sobre esa

superficie y si se sigue enfriando se observa en el ábaco, como disminuye su contenido de humedad

especifica, se des-humidifica.

FACTOR DE CALOR SENSIBLE

Matematicamente es la relación que existe entre el calor sensible (Qs) y el calor total (Qt) del local

FCS = Qs / (Qs + Ql) = Qs / QT

Indica las características que debe tener el aire que se inyecta al local que se desea acondicionar. Su

valor varía de 1 a 0. No tiene unidad.

El aire de mando que ingresa a un local a acondicionar debe actuar como una “esponja de calor”

absorbiendo calor sensible y latente en determinadas proporciones FCS.

Su escala señala el punto central del diagrama, donde FCS =1, TBS = 26.5°C y HR=50%

VARIACIONES DE TEMPERATURA Y HUMEDAD

Lo que se busca en acondicionamiento de aire en verano es el enfriamiento mas la deshumidificación.

CONFORT TÉRMICOLas instalaciones de climatización deben proporcionar las condiciones óptimas de bienestar, para que el

mecanismo de regulación del cuerpo humano disipe el calor con el mínimo esfuerzo.

CONDICIONES ATMOSFÉRICAS QUE AFECTAN AL CONFORT

La sensación de confort está relacionada con las condiciones del clima del local. Los parámetros básicos

a controlar son:

· Temperaturas del aire y superficies, esta depende en gran parte de la ropa que usen, el grado de

actividad física y el contenido de humedad, pudiéndose considerar:

o Invierno 18 – 23 °C (22°C y 50% HR)

o Verano 23 – 27 °C (25°C y 50% HR)

Debe considerarse la temperatura de las superficies del local que circundan el cuerpo humano, dado

que afectan la disipación de su calor por su calor radiante, estas superficies no deben superar los 5 °C de

diferencia con la temperatura interior.

· Humedad relativa, una gran parte del calor del cuerpo humano se disipa por evaporación a través

de la piel, favoreciéndose con una humedad relativa del aire baja durante todo el año en 50%. Las HR

menores a 30% producen sensación de resecamiento y sequedad en la piel, HR superiores a 70% causa

nauseas debido a la reducción de la capacidad de disipar calor por sudoración.

· Movimiento del aire, este incrementa la proporción de humedad y calor disipados, admitiéndose

una velocidad en zonas de permanencia de 6 a 8 m/min en invierno y 8 a 12 m/min en verano.

CONDICIONES DE DISEÑO

No se deben tomar condiciones extremas que originen sobredimensionamientos. La sensación de

confort suelen referirse a valores estadísticos de personas confortables en un rango de 80 al 90%.

Las temperaturas y HR optima para verano es de 25°C y 50% HR, y en invierno de 22°C y 50% HR.

Las condiciones exteriores a adoptar tampoco son las máximas registradas, ya que suelen aparecer

pocos días y en un lapsus corto de tiempo. El criterio general es adoptar un promedio a las 15 hs en

verano, que excluya los valores extremos.

DISPOSITIVOS DE ENFRIAMIENTOLa refrigeración es el proceso de extraer el calor del aire interior de un edificio mediante una sustancia

refrigerante cuya temperatura es inferior. De esa manera se produce la cesión de calor de la fuente de

mayor temperatura, que es el interior del local, a la de menor temperatura que es el refrigerante.

Para efectuar la refrigeración mecánica se aplican las propiedades de cambios de estado físico de las

sustancias, como ser la vaporización cuando absorbe calor, pasando del estado liquido al vapor, o la

condensación cuando se produce el proceso inverso.

Siguiendo el principio de la producción de frio se basa en las Leyes Fundamentales de los Gases

PRESIÓN – VOLÚMEN- TEMPERATURA

Gay - Lussac

V (Constante) = P/T (Constante)

Boyle - Mariotte

Temperatura Constante

P x V = Constante

Este ciclo se realiza por:

o Compresión, donde el vapor es aspirado o succionado por un compresor

o Absorción, donde el vapor es absorbido por otra sustancia.

o Evaporativa,

CICLO DE REFRIGERACION POR COMPRESION

Se utiliza un refrigerante (R22) que hierve a presión atmosférica normal a – 40°C y para controlar que se

vaporice a 5 °C se lo comprime hasta 6 atmosferas, aproximadamente.

El procedimiento consiste en succionar el vapor refrigerante y comprimirlo hasta 20 atmosferas. Esto

calienta el gas a 50°C. Este gas a alta temperatura y presión se lo expone a una temperatura de aire

exterior de 35°C donde se fuerza el intercambio de calor latente mediante un ventilador. (35°C

constituye normalmente la condición de diseño exterior de una instalación de A°A° en verano para Bs

As, son datos tabulados). El gas se condensa al ceder su calor latente al exterior, que es más frio,

pasando del estado de vapor a líquido, a la misma temperatura de 50°C y a la misma presión de 20

atmosferas.

Esta temperatura surge porque debe estar 15°C por encima de la temperatura exterior facilitando la

transferencia de calor latente.

Este líquido se lo devuelve al recipiente inicial a través de una válvula de expansión que provoca una

brusca reducción de presión de 20 a 6 atmosferas, en su expansión repentina hace que el líquido

caliente se enfríe generándose un vapor con una pequeña cantidad de líquido denominado flash-gas.

Este flash-gas se lo hace pasar por una serpentina de cobre con aletas de aluminio en contacto con el

aire interior, donde, ventilador mediante, absorbe calor sensible calentándose y vaporizándose lo poco

que se filtro como liquido, generándose así nuevamente un gas a 6 atmosferas de presión y 5°C que

nuevamente es absorbido por el compresor.

La temperatura del evaporador debe no ser menor a 5°C porque se genera el riesgo del congelamiento

del agua de condensado producida por la deshumectación aire interior.

Se distinguen las siguientes partes del ciclo:

o Refrigerante: R22, R410, R407c y variables, todos deben tener:

o Temperatura de ebullición bajas.

o Bajas presiones de trabajo.

o No deben ser toxico, explosivos, inflamables, corrosivos ni irritantes.

o Deben ser inodoro.

o Debe ser miscible, con el aceite de lubricación empleado.

o El compresor: los más utilizados son:

o Alternativo o a pistón.

§ Herméticos (bocha negra, el más utilizado).

§ Semihermeticos.

§ Abiertos.

o Rotativo

o A espiral.

o Axihelicoidal o tornillo.

o Centrífugos.

o Condensador:

o Enfriados por aire: Serpentina de cobre con aletas de aluminio al cual se fuerza pasar aire exterior

mediante un ventilador helicoidal o centrífugo. La descarga de vapor caliente entra por el lado superior

y sale como liquido a la misma temperatura y presión. Su principal desventaja es la de estar

condicionado con la temperatura exterior que es muy variable y cuando es muy elevada decrece su

eficiencia.

o Enfriados por agua: son recipientes que entran en contacto con el agua a temperatura ambiente

vinculadas a una torre de enfriamiento que quita el calor ganado en el contacto pudiendo volver a

utilizarla. Se los puede clasificar en:

§ Tubo en tubo

§ Casco y tubo o casco y serpentín

§ Placas

Torre de enfriamiento.

Es un dispositivo que recibe el agua impulsada por una bomba circuladora, desde el condensador del

equipo frigorífico y la distribuye finalmente pulverizada sobre una superficie plástica laberíntica

expuesta a la circulación de aire de un ventilador en sentido contrario para facilitar su evaporación y

enfriamiento, siendo recogida en una batea e impulsada nuevamente.

o Dispositivos de expansión: pueden ser:

o tubo capilar o,

o La válvula de expansión termostática, consta de un diafragma en la que actúa por un lado, la presión

de un resorte y por el otro, la de un bulbo termostático fijado a la línea de succión en la salida del

evaporador. El bulbo se regula de modo que el vapor salga alrededor de 3 a 6°C y si ese valor prefijado

aumenta, se refleja en el bulbo que incrementa la presión de un lado del diafragma, abriendo la válvula

para permitir la expansión de más cantidad de refrigerante que ingrese al evaporador.

o Evaporador:

o Expansión DIRECTA: es un serpentín en la zona de baja presión que produce la reducción de

temperatura y extracción de humedad del aire interior que circula mediante un ventilador centrifugo. El

evaporador puede captar el calor y humedad interior

o Expansión INDIRECTA: mediante agua fría, llamas Maquinas Enfriadoras de Líquidos (M.E.L.) estas

enfrían agua entre 5 a 10 °C en un intercambiador.

Las unidades enfriadoras con bomba de calor pueden producir agua fría o caliente. Estos equipos logran

eliminar calderas de las sala de maquinas.

INVERSION DEL CICLO FRIGORIFICO O BOMBA DE CALOR

La inversión del ciclo, lo que hace es invertir el sentido de circulación del refrigerante mediante una

válvula inversora de cuatro vías del tipo corredera, accionada por una solenoide. La válvula inversora

conmuta el ciclo en invierno y el serpentín del evaporador en contacto con el aire interior pasa a tener

gas a 50°C y sale como un liquido a 50°C entregando al ambiente interior frio, calor latente.

Con solo invertir una válvula estos sistemas permite pasar de un ciclo a otro, tomando el calor del aire

exterior. Debe restringirse su uso en zonas de baja temperatura, ya que baja mucho el rendimiento.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS Y EQUIPAMIENTOS DE AIRE

ACONDICIONADO

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

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

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

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-COILLa 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· 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

MATERIALES DE LOS CONDUCTOS DE AIRE ACONDICIONADOEn cuanto a la velocidad se los puede clasificar en:

· Baja velocidad: hasta 600 m/min

· Alta velocidad: más de 600 m/min

Pueden ser de distintos materiales:

· De Aluminio o Chapa galvanizada, se unen herméticamente mediante pliegues, cuando es

necesario modificar la forma del conducto se recomienda una inclinación de 25°C y que la reducción de

área no sea mayor del 20%. En el montaje de conductos debe evitarse la propagación de vibraciones

mediante juntas antivibratorias de lona o plástico, las curvas deben ser de amplio radio mayor a los ¾ de

la dimensión del conducto. A fin de evitar turbulencias toda desviación debe separarse 3 veces del

diámetro o la anchura del conducto de las curvas. Su aislamiento es con lana mineral, de vidrio,

polietileno expandido de 25mm en el interior y 50mm en exteriores, los conductos de retorno interiores

no se aíslan, pero si el retorno esta al exterior se aíslan con un espesor de 25mm

· Plástico, son flexibles con una estructura rígida de alambre, pueden venir con la aislación

incorporada, se utilizan entramos cortos y de difícil acceso. Para su instalación se debe ejecutar cajas de

unión de chapa galvanizada.

· De lana de vidrio o espumas rígidas conforman todo un conjunto conducto-aislación, que se van

cortando y uniendo mediante pegamento por tramos y accesorios. Están compuestos de fibra de vidrio

de alta densidad con una fina chapa de aluminio interior y otra exterior que actúa como barrera vapor

· Mampostería

COMPONENTES DE LAS INSTALACIONESAdemas de los conductos, los elementos básicos que se emplean en las instalaciones de aire

acondicionado o ventilación mecánica son:

· Ventiladores

o Centrífugos

§ Curvadas hacia adelante, son los más silenciosos y más utilizados

§ Curvada hacia atrás, son utilizados en equipamientos más grandes, son algo ruidosos

§ Con aletas radiales, se utilizan en instalaciones grandes, son algo ruidosos, por la forma de sus paletas

son auto limpiante.

o Axiles

o Helicoidales, se emplean para extracción de aire directa, sin conductos

o Axiles

· Persianas fijas o regulables

o Fijas tipo celosías

o regulables

· Filtros de aire

o De superficie plana

§ Metálicos, están compuestos por una serie de 7 o mas mallas de alambre superpuestas, embebidas en

aceite mineral, son lavables, pero se ha dejado de usar.

§ De fibra, formados por filamentos largos y continuos unidos con adhesivos para incrementar su

retención, generando una estructura laberíntica de una densidad que aumenta en el sentido del avance

del aire. Las fibras pueden ser de lana de vidrio, de poliéster, de polipropileno o nylon. Son desechables

y vienen con un marco de cartón que les da rigidez.

§ De poliuretano, son de baja eficiencia, lavables y se aplica en equipos split con el objeto de proteger la

batería de refrigeración y el ventilador.

o De superficie expandida

§ Plisados, son de mediana eficiencia, descartables, están compuestos por fibras de algodón reforzadas

con sintéticas, plegados de modo de alcanzar una superficie filtrante de 4 veces su área frontal. Toda su

superficie esta soportada por una malla de alambre soldado, se emplean como pre filtros para los filtros

absolutos.

§ De bolsa, están compuestos por un manto de fibras de vidrio o sintéticas ultra finas mezcladas con un

aditivo especial, su plegado hace formar bolsas individuales sustentadas por un marco rígido, son de

gran eficiencia.

§ Absolutos, denominados HEPA, son desechables, compuestos por un marco rígido y un manto de

fibras de vidrio o sintéticas de diámetro inferior a 1 micrón que se pliega entre unos separadores de

aluminio, se emplean en mano factura de micro electrónicos, salas de terapia, etc. Para preservar su

vida útil es necesario utilizar pre filtros como los plisados.

o Filtros electrostáticos

§ Aprovechan los campos electromagnéticos para extraer los contaminantes. Son de alta eficiencia y

pueden filtrar partículas muy contaminantes como las del humo, niebla, etc. Pueden completarse con

filtros de carbón activado o lámparas germicidas para remover olores y destruir bacterias

· Guiadores

· Dampers

· Cajas V.A.V (Volumen de Aire Variable)

Son persianas que se insertan en los conductos, 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 m ismo

termostato que regula el caudal de aire interior

· Protección para evitar ingresos no deseados

· Calefacción de conductos

Mediante una resistencia térmica se calienta el aire frio para aquellos locales que hayan llegado al

confort y compartan el mismo conducto con otros locales que no lo han alcanzado.

· Persianas regulables

· Deflectores

· PIEZAS ESPECIALES

o Curvas

o Curvas con Guiadores

o Desvíos

o Bifurcaciones

o Reducciones

o Ampliaciones

o Collares y Colchón Terminal

Pantalón

o Tomas

DISTRIBUCION DEL AIRE EN LOS LOCALES

Los elementos que se utilizan para distribuir el aire acondicionado son de chapa o aluminio y según su

ubicación se los denomina:

· Toberas

· Rejas de Mando y/o Retorno: ubicadas en la pared inyectando o retornando aire en forma

horizontal

o Inyección

o Retorno

o Fijas

o Regulación de Caudal

o Regulación de Orientación

o Verticales

o Horizontales

o Rectangulares

o Cuadradas

· Difusores de Mando y/o Retorno: colocados en cielorrasos suministrando aire en forma vertical

(lineal, ubicada en el perímetro enfrente a ventanas) o colocados en piso suministrando aire en forma

helicoidal.

o Mando

o Retorno

o Mando y Retorno

o Circulares

o Rectangulares

o Cuadrados

o Lineales

o De piso

Su cálculo es:

o Primero, establecer el caudal de aire:

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

Segundo, obtenido el caudal total se establece una cantidad de difusores o rejas se va a inyectar el aire

en el local y sabiendo el largo del local se va a la tabla de selección de rejas de inyección y se obtiene sus

dimensiones A = C / V

Donde:

· A: área de la reja o difusor

· C: el caudal destinado a pasara por esa reja o difusores, si se destinan 4 rejas se debe dividir el

caudal total ya mencionado por 4

· V: velocidad de trabajo, generalmente 300 m/min

CALCULO DE LAS CAÑERIAS Y CONDUCTOS

Para calcular los diámetros de las cañerías de agua o los conductos se debe determinar:

· C: caudal, es la cantidad de fluido medido en volumen, que circula en la unidad de tiempo a través

de la sección transversal de una canalización. Se mide en: Litro / h, m3/min, etc.

· R: gradiente hidráulico: es la perdida de presión por metro, por efecto de los frotamientos que se

producen en la circulación del fluido por las canalizaciones y se mide normalmente en milímetro de

columna de agua por metro (mm.c.a. / m), y equivale a 1 kg/m2

METODO DE CALCULO DE FRICCION CONSTANTE

Se basa en la suposición de un gradiente hidráulico R (mmca/m) de caída de presión uniforme a lo largo

de toda la canalización. Este gradiente se determina en el tramo principal, con el caudal máximo

transportado que es el de la bomba o ventilador, fijando una máxima velocidad de circulación. Esta

velocidad máxima se establece en virtud de razones económicas teniendo en cuenta no superar valores

tolerables en cuanto a niveles de ruido o erosión de las canalizaciones. De esa manera, se puede

determinar el diámetro del tramo principal de la red y allí nace la recta de maniobra, que es un valor de

R constante, que permite seleccionar los diámetros de los otros tramos de la canalización, en función de

sus caudales circulantes.

CALCULO DE LOS DISPOSITIVOS DE TRANSPORTES DEL FLUIDO

Para la característica de la bomba o el ventilador debe establecerse el caudal y la presión que se debe

disponer para producir el movimiento. Se estima con la siguiente fórmula:

H = (2 . ∑I . R) + (∑Z)

Donde:

· H: presión de la bomba (mca) o ventilador (mmca)

· (2 . ∑I . R): perdida de carga total por frotamiento de los tramos rectos de cañerías y accesorios del

circuito cerrado mas desfavorable o mas largo de la canalización, constituido por los tramos de

alimentación y retorno (mmca) el numero 2 surge de considerar que en el circuito, la caída de presión en

los accesorios es igual al de los tramos rectos de las cañerías

· R: gradiente hidráulico (mmca/m)

· ∑I : sumatoria de la longitud de los tramos rectos del circuito (m)

· ∑ Z : sumatoria de los frotameintos producidos por ( mmca):

o La unidad enfriadora

o Los fan-coil

o Rejas

o Persianas

o Difusores, tec.

CALCULO DE CONDUCTOS DE AIRESe emplea el abaco, donde se establece la relación entre el caudal de aire (m3/min) y el gradiente R

(mmca/m), para una determinada velocidad de circulación (m7min) y el diámetro del conducto (cm)

1. Primero, establecer el caudal de aire:

· 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

2. Segundo, obtenido el caudal total se establece una cantidad de difusores o rejas se va a inyectar el

aire en el local y sabiendo el largo del local se va a la tabla de selección de rejas de inyección y se

obtiene sus dimensiones. Donde:

A = C / V

A: area de la reja o difusor

C: el caudal destinado a pasara por esa reja o difusors, si se destinan 4 rejas se debe dividir el caudal

total ya mencionado por 4

V: velocidad de trabajo, generalmente 300 m/min

Se divide el caudal total por la cantidad de rejas o difusores y ese va a ser la demanda en cada punto,

teniendo en cuenta que entre más nos acerquemos a la maquina enfriadora se va sumando el caudal de

la reja precedente.

3. Tercero, establecer la velocidad máxima, de acuerdo al uso que se de en el interior del local:

· Locales industriales: 500 m/min

· Oficinas de personal: 300 a 450 m/min

· Viviendas: 300 m / min

4. Cuarto, fijada la velocidad máxima y el caudal se obtiene del Abaco la recta de maniobra R

constante, del cual salen los DIAMETROS de cada conducto, de acuerdo a la demanda del caudal en cada

reja o difusor.

5. Quinto, para pasar de diámetro a una sección rectangular vamos al Abaco para conversión de

conductos circulares en rectangulares o cuadrados, elegimos una sección constante, ejemplo 30cm,

porque el entretecho no permite mas, y según el diámetro de cada conducto tendremos la segunda

sección que será variable

RELACION OPTIMA DE LOS CONDUCTOS DE AIRE

Cuál es la relación de lados optima en un conducto de mando de aire acondicionado de sección

rectangular?

La forma optima para un conducto de Aire es la circular d=a, le sigue la cuadrangular de lado a = lado b =

a, y por último la rectangular de lado a=2 por lado b=4

CALCULO DE LA CONTRAPRESION DEL VENTILADOR

1. Primero, establecer el caudal de aire:

· 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

2. Segundo, se determina la contrapresión del ventilador Hv,

· Hv = (2 . ∑I . R) + (∑ Z)

· ∑I : sumatoria de la longitud mas desfavorable o alejada incluyendo el retorno del circuito (m)

· R: recta de maniobra, gradiente, obtenido por abaco en el paso anterior (mmca/m)

· ∑ Z : sumatoria de los frotamientos producidos por ( mmca):

· Rejas de alimentación y difusores: 2 mmca, mas

· Rejas de retorno : 1 mmca, mas

· Persianas fijas o regulables : 1.5 mmca, mas

· Plenos : 1 mmca, mas

· Filtros de aire comunes : 5 mmca, mas

· Baterías 1.5 a 2.5 mmca por hilera

Todos son datos del fabricante

· Hv : presión que debe establecer el ventilador (mmca)

3. Tercero, se verifica que Hv sea menor al HV estipulado por el fabricante,

CACULO DE LAS CAÑERIAS DE AGUA

1. Primero, se determina el caudal de agua que consume cada fan-coil:

· Agua fría para refrigeración: C = Q/5.5

Donde:

C: caudal de agua fría (l/h)

Q: ganancia de calor que debe extraer cada fan-coil en el verano (Kcal/h)

5.5 : la diferencia de temperatura entre el agua de alimentación y retorno

2. Segundo, se determina la velocidad máxima conveniente a la salida de la bomba:

· Para agua fría: 0.8 a 1.7 m/seg recomendada (1 m/seg)

3. Tercero, fijada la velocidad de descarga y con el caudal máximo, que es la suma de todos los

caudales que consumen cada fan-coil del sistema, se va al abaco y se determina la recta de maniobra R.

4. Cuarto, los diámetros de los segmentos que requieren menos caudal se determinan

trasportándose sobre esa recta constante R

CALCULO DE LA BOMBA CIRCULADORA

1. Primero, se suman el caudal de todos los fan-coil del sistema C (l/h)

2. Segundo, se determina la presión eficaz de la bomba Hb

· Hb = (2 . ∑I . R) + (∑ Z)

· ∑I : sumatoria de la longitud mas desfavorable o alejada incluyendo el retorno del circuito (m)

· R: gradiente hidráulico, obtenido por abaco en el paso anterior (mmca/m)

· ∑ Z : sumatoria de los frotamientos producidos por ( mmca):

· La unidad enfriadora: 2.6 mca, mas

· Los fan-coil: 1.3 mca

Todos son datos del fabricante

· Hb : presión de la bomba en mca

3. Tercero, con el caudal máximo o total C (l/h) y la presión de la bomba Hb (mca) se obtiene la

potencia de la bomba necesaria, ya que son datos que suministra el fabricante

CAÑERIAS Las cañerías que se utilizan generalmente son:

• Metálicas: ferrosas de acero o no ferrosas de cobre o latón o Cañerías de acero

Hierro negro, ya en desuso

Galvanizadas, ya en desuso o Cañerías de latón

hidrobronz, pueden ser del tipo reforzado o especiales de mayor espesor, provistas con extremos

para roscar y también con aislación térmica de pvc, se unen por soldadura capilar

• Plásticas: de polietileno reticulado o polipropileno simples o compuestos con aluminio o Caños

plásticos

Polietileno reticulado, denominada PEX, su curvatura es sencilla pero no puede unirse con

termofusión, se unen por piezas

Polipropileno, permite la unión por termo fusión

Tubos compuestos de aluminio, es un tubo de aluminio revestido con polietileno reticulado

denominado Pex-Al-Pex, o PPR-al-PPR, puede unirse por termofusión