INTRODUCCIÓN SISTEMAS COMPLEMENTARIOS

Cátedra de Acondicionamiento Térmico año 2001

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CÁTEDRA DEACONDICIONAMIENTO TÉRMICO

INTRODUCCIÓNSISTEMAS COMPLEMENTARIOS

Arq. Alicia PiccionIng. Federico CvetreznikArq. Verónica Chauvie

Arq. Rosanna Barchiesi

Facultad de Arquitectura - Universidad de la República


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INTRODUCCIÓN

Conceptos involucrados en el Acondicionamiento Térmico:• Búsqueda Del Confort y Calidad Del Aire Interior• Integración De Aspectos Energéticos

Una de las funciones de la Arquitectura es la de crear espacios que brinden condiciones deconfort a los usuarios. La búsqueda de la calidad de vida para todos es un pacto de responsabilidadque involucra a los arquitectos en la calidad del ambiente construido y en la conciencia sobre laeficiencia energética. Estos problemas son esenciales para determinada sociedad, en determinadotiempo y lugar, por lo tanto, para darles respuesta es fundamental preguntarse “dónde” y “cómo”de modo de establecer la relación entre la Arquitectura y el ambiente.

Arquitectura eficiente es aquella coherente con lascondiciones climáticas, ambientales, económicas,culturales y tecnológicas.Si el tipo de respuesta es un modelo (edificio)totalmente desvinculado del ambiente lo más seguroes que sus niveles de habitabilidad estén alejados delos aceptables llegando incluso a condiciones interiorespeores a las del exterior. Dicho de otro modo, el edificiofunciona peor que el clima. Estos edificios, cualquierasea su escala, requieren mayores instalaciones ymayores cantidades de energía que reparen losproblemas de diseño para proporcionar condicionesde habitabilidad aceptables y por lo tanto mayorescostos de instalaciones y funcionamiento.

El edificio es en sí un sistema artificial costoso, creado por el ser humano para satisfacer susnecesidades y desarrollar sus actividades en condiciones de confort.El edificio siempre va a funcionar de acuerdo a la influencia del medio exterior (clima, microclima,luz, sonido) sea o no consciente de ello el arquitecto.

¿Cuál es el mejor modo de lograr el confort?

Sin duda, que el edificio responda al “dónde” funcionando coherentemente con el clima, y al“cómo” de acuerdo al uso eficiente de recursos y tecnologías.

La Integración de los aspectos energéticos significa

respuesta a las cuestiones climáticas con las tecnologías disponibles, que implica

recursos naturales + recursos de diseño + instalaciones + sistemas de regulación

permitiendo el manejo y control de la energía para el logro de confort y eficiencia energética

«Eficiencia energética en arquitectura» R.Lamberts y otros

!

!

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El potencial de uso eficiente de la energía en los edificios es muy grande, por tanto siempre debemostratar de optimizar el diseño arquitectónico, a través de la aplicación de los principios delacondicionamiento natural y el diseño de los dispositivos de climatización artificial.

Estamos hablando de lograr condiciones de confort con eficiencia y no simplemente de consumirmenos energía. Los sistemas artificiales de calefacción o refrigeración difícilmente puedansolucionar errores graves de proyecto y además ese no es su cometido. Por eso la mejor calefaccióno la mejor refrigeración es la que no lucha con la energía.

El gran reto que tenemos no es el de crear edificios inteligentes sino el de aplicar la inteligencia aldiseño integral del edificio.

LOS SISTEMAS COMPLEMENTARIOS

Dependiendo del clima del lugar, del programa arquitectónico o de la función del edificio es que sejustifica el uso de sistemas artificiales de climatización (medios activos) como apoyo al diseño deledificio (medios pasivos).

Los sistemas complementarios deben cumplir con los mismos objetivos de confort y calidad delaire interior para los usuarios, y manejo y control de la energía en los edificios.

Los sistemas complementarios son estrategias de proyecto que deben ser considerados desdelas etapas iniciales de proyecto para evitar engorrosas modificaciones del diseño original en virtudde la instalación del sistema.

El arquitecto debe poseer los conocimientos necesarios para dialogar con el especialista y tomarlas decisiones. Para que este intercambio de ideas resulte fructífero en la práctica, el arquitectodebe poseer nociones acerca de los sistemas existentes, de su impacto en el confort del usuario,de su eficiencia y de qué previsiones arquitectónicas se deben tomar.

CRITERIOS DE EFICACIA DE UNA INSTALACIÓN

Por lo tanto, es importante que el arquitecto sepa como incorporar racionalmente estas instalacionesa sus proyectos de modo que cumplan los objetivos con eficacia.El nivel de eficacia depende de la adecuación del sistema y resolución de diversos aspectos.

Adecuacion del sistema a:Las exigencias de

confortAl uso previsto

(continuo, intermitente,horarios, formas deutilización)

A los costos totalesque incluyen la instalación,el funcionamiento, elmantenimiento y debieranincluir los costosambientales.

A la energia disponibleen el lugar

A los requerimientos dela propia instalación sobre eldiseño del edificio

Correcta resolución de: Los criterios de elección del sistema y el proceso dedimensionado, considerando hipótesis de partida ajustadasal proyecto, como:

- Las condiciones exteriores y su variación a lo largo deltiempo.- El rango admisible de variación en las condicionesinteriores deseables- La temperatura del aire, la temperatura ambiental, lastemperaturas superficiales.- El tipo de edificio, situación, orientación y relacion delos espacios, características de la envolvente, inerciatérmica, nivel de aislamiento y protecciones, eficienciade la ventilación natural- El horario de uso, la respuesta del sistema y su relacióncon la inercia termica del edificio.- La zonificacion del edificio- El conjunto Edificio – instalación – sistema de regulación.


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ZONIFICACIÓN

Se aplica en edificios con zonas termicas diferenciadas y caracterizadas por:Sectores con diferentes orientaciones o condiciones exteriores.Sectores con inercias térmicas diferentesSectores con diferentes requerimientos higrotermicos o de ventilación debido a exigenciasinstantáneas dispares por: actividades, horarios de uso, afluencias de público, cargas internaspor ocupación, iluminación, etc..

Implica que debemos definir zonas dentro del edificio a estudiar y atenderlas de diferentes maneras.Se logra con la utilización de múltiples equipos de calefacción centrales o locales regulados mediantesensores de ambiente que aporten controladamente la energía térmica que se necesita en cadacaso; con multiples equipos centrales o locales de aire acondicionado o con un sistema de volumende aire variable.

SISTEMA DE REGULACIÓN

Dispositivos de control que actuando sobre partes de un sistema (edificio y/o instalaciones),mantiene determinadas variables ajustadas a los valores requeridos.

MANTENIMIENTO DE LAS INSTALACIONES

Conjunto de operaciones necesarias para asegurar el correcto funcionamiento de una instalacióncentralizada (todas sus partes) o equipo individual de manera constante.Los objetivos son: conservar permanentemente la prestación y seguridad del servicio en cuantoa calidad del aire interior y a accidentes y obtener el mejor rendimiento energético posible, enbeneficio del usuario y del medio ambiente.Por lo tanto el mantenimiento está relacionado a las operaciones de conservación y de explotación.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS COMPLEMENTARIOS

Comenzaremos este estudio subdividiendo los sistemas en tres grandes familias:

1. Sistemas de Calefacción2. Sistemas de Aire Acondicionado3. Sistemas de Ventilación Mecánica

Proyecto en el cual se debió de estudiar zonificación


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1. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

Para calefaccionar un ambiente de forma pasiva existen dos estrategias: evitar las pérdidas haciael exterior e incrementar las ganancias de calor. A veces, aún aplicando estos principios no essuficiente y esto conlleva a la necesidad de usar sistemas de calefacción artificiales.La correcta aplicación de estos principios desde etapas tempranas de proyectos disminuirán losrequerimientos de calefacción para lograr condiciones de confort. Esto se reflejará en una reduccióndel consumo de energía, de los costos de funcionamiento, y por lo tanto un ahorro por parte delusuario.

En nuestro país es de destacar la existencia de un período frío que se aleja en mayor medida delas condiciones de confort que el período caluroso, por lo cual se hace necesario la utilización dealgún sistema de calefacción complementario.

CALEFACCIÓN Es el proceso térmico que controla solamente la temperatura de bulbo seco deun local durante el periodo frío. Por lo tanto los sistemas de calefacción generan únicamente calor.

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCION

Estos sistemas pueden ser a la vez, Sistemas Directos o Sistemas por Acumulacion

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SIS

TE

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CENTRALES

INDIVIDUALES

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! Radiantes

Radiantes

Convectivos

Convectivos


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TemperaturaHumedad

Movimiento de aireTemperatura radiante

Pureza del aire

VolumenAltura

Tipo decerramientosSuperficiesexpuestas

Uso del local

Velocidad derespuesta

Distribución detemperaturas

Asimetrías térmicasRenovación del aire

Generación de calor:• caldera de agua

caliente• Caldera de vapor• Resistencia

eléctrica

MEDIO DETRANSPORTE

FUENTE EMISIÓN! !

De la Energía:• Agua• Vapor• Aire

Dispositivos terminalesconvectivos

oradiantes

Central al edificio Central por unidad (oficina o vivienda)

Esquemas de SistemasCentrales

1.1 SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES

Son aquellos en que la fuente térmica está centralizada en un solo lugar.

A. Convectivos:Estos sistemas emiten calor por convección natural o forzada, proceso por el cual calientan elaire.

• Radiadores• Tubos aletados y zócalos convectores• Caloventiladores• Equipos de aire caliente

Corresponden a SISTEMAS CENTRALES DIRECTOS: El calor producido es cedido al ambienteen forma directa

Sala demáquinas

Condiciones dellocal

Variables deConfort

Respuesta delSistema! !

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B. Radiantes:Estos sistemas emiten calor por radiación por lo cual calientan superficies.

• Losa radiante por agua caliente

Corresponde a SISTEMAS POR ACUMULACIÓN: El calor generado en la fuente se acumula yse puede ceder al ambiente en tiempo diferido

A. SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES CONVECTIVOS

Condicionantes del local

• Locales de poca altura (máx. 4 m), alcance 4-6 m dependiendodel tipo de cerramientos

Uso del local

• Control individual: manual o a través de una válvula reguladorade caudal de agua con sensor de temperatura ambiente.

Respuesta

• No depende de la inercia del cerramiento sino de la inercia del equipo que es baja, brindandouna rápida respuesta. Entran rápidamente en régimen.

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Radiación

Convección

Temperatura del aire la aumenta Humedad del aire No controla. No aporta ni remueve vapor

de agua, baja la Humedad relativa al aumentar la temperatura del aire.

Velocidad del aire No la afecta (produce un movimiento natural de convección del aire de baja velocidad)

Temperatura radiante Contrarresta el efecto de las superficies frías, cuando se ubican bajo ventanas (asimetrías térmicas).

Pureza del aire No renueva el aire por lo cuál la envolvente debe solucionar este tema. Por su baja temperatura superficial no quema el polvo que se deposita sobre él.

PARÁMETROS CONTROLRADIADORES


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TUBOS ALETADOS Y ZÓCALOS CONVECTORES

Son en todo igual a los radiadores, salvo que cubren toda la longitud del local a acondicionar, sedeben colocar a 10 o 15 cm. del piso para que permita la entrada del aire.

CALOVENTILADORES A AGUA O VAPOR

Aquí el intercambio de calor se da por convección forzada (poseen un serpentín y ventilador interno).

Condiciones del local

• Sólo para grandes ambientes y locales de grandes alturas.Sistema no apto para viviendas.Consiste en un ventilador, un serpentín por donde circula aguacaliente o vapor y un gabinete con aletas directrices.Se aplica en espacios de gran volumen donde es necesariohacer llegar el aire caliente a cierta distancia e impedir que seestratifique en las zonas cercanas al cielorraso.

Temperatura del aire la aumenta. Humedad del aire No controla. No aporta ni remueve vapor


Velocidad del aire Por ser de convección forzada aumenta la velocidad del aire permitiendo una mayor y más rápida uniformización de la temperatura. La velocidad debe estar limitada para evitar molestias al usuario.

Temperatura radiante No influye, no compensa las asimetrías térmicas.

Pureza del aire No renueva el aire por lo cuál la envolvente debe solucionar este tema.

PARÁMETROS CONTROL


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Uso del local

• Control individual a través de una válvula reguladora de caudal de agua con sensor de temperaturaambiente.

Respuesta

• La convección forzada permite dirigir el aire caliente hacia abajo, lo cual con convección naturalno es posible.Baja inercia térmica del equipo logrando una respuesta rápida.

Equipos de Aire Caliente

Es similar a un caloventilador de mayor tamaño,consiste en un gabinete de formato vertical uhorizontal que contiene un ventilador de altapresión, un serpentín por donde circula aguacaliente o vapor o una batería eléctrica y un filtrode aire. Realiza la distribución del aire porconductos.y un gabinete de formato vertical u horizontal.Se aplica en espacios de gran volumen donde esnecesario hacer llegar el aire caliente a variospuntos alejados entre si.El aire es introducido al espacio a través de rejillaso difusores especialmente diseñados.Se distinguen los conductos de inyección de aireal espacio, los de extracción de aire, los de retornode aire y los de toma de aire exterior.El retorno del aire del ambiente acondicionado esnecesario a los efectos de lograr un aprovechamiento energético. Debido a que la cantidad de airecirculado no se contamina totalmente, es posible retornar parte del aire inyectado y complementarlocon aire exterior puro.


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Condiciones del local

• Debido a que la distribución de calor se da por conductos (inyección y retorno), se requieren losespacios necesarios para albergarlos

No poseen control individual, por lo cual se debe recurrir a zonificaciones: colocación de más deun equipo según las diferentes condicionantes. Ver zonificación.

Respuesta

• Debido a su baja inercia, la respuesta es inmediata uniformizando la temperatura del aire.

B. SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES RADIANTES

Losa radiante de agua caliente

La distribución de temperaturas dentro del local es uniforme.Es un sistema que posee alta inercia térmica, o sea demora un tiempo para entrar en régimen(apróx. 4 o 5 horas)

Temperatura del aire la aumenta. Humedad del aire No controla. No aporta ni remueve vapor


Velocidad del aire Por ser de convección forzada., aumenta la velocidad del aire permitiendo una mayor y más rápida uniformización de la temperatura. La velocidad debe estar limitada para evitar molestias al usuario.

Temperatura radiante No influye. No compensa las asimetrías térmicas.

Pureza del aire Renueva el aire, posee toma de aire exterior.

PARÁMETROS CONTROL


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Losa radiante de techo

Losa radiante de piso

Existen 2 tipos:- de piso- de techo (inconveniente: se localiza

dentro de la estructura)

En las losas de techo las cañerías estáninsertas en la losa estructural lo cual implicauna propagación del calor a los demáselementos estructurales conectados. Ladistribución de calor no es tan uniformecomo en las losas de piso.En las losas de piso las cañerías vandentro de un contrapiso de unos 6 a 7 cmsde arena y portland. Debajo de dicha losase coloca material aislante de poliestirenoexpandido para impedir la pérdida de calorhacia el suelo o al piso inferior

Temperatura del aire la aumenta Humedad del aire No controla. No aporta ni remueve vapor


Velocidad del aire No la afecta (produce un movimiento natural de convección del aire de baja velocidad)

Temperatura radiante Aumenta la temperatura media radiante. Contrarresta el efecto de las superficies frías (asimetrías térmicas).

Pureza del aire No renueva el aire por lo cuál la envolvente debe solucionar este tema. Por su baja temperatura superficial no quema el polvo que se deposita sobre él.

PARÁMETROS CONTROL


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Uso del local

• El control individual, si bien es posible, es muy difícil lograr resultados satisfactorios en lostiempos necesarios.Las losas de piso poseen la ventaja de una distribución de temperaturas más uniforme debidoal movimiento ascendente del aire caliente.

Respuesta

• Son recomendables para edificios de gran inercia térmica. Mejoran las asimetrías radiantes(no cuando existen grandes superficies vidriadas).

DISTRIBUCION DE TEMPERATURAS CON DIFERENTES SISTEMAS

1.2 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES

La fuente térmica está en el local a acondicionar, sin requerir para su funcionamiento instalacionesauxiliares.

Fuentes de energía: electricidad, gas por cañería

• Convectivos• convectores naturales - a gas de tiro balanceado

- electricoscon resistencia eléctrica expuestaradiadores de aceitetubos aletados o zócalos convectores


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• convectores forzados: caloventiladores

- eléctricos. Hay de dos tipos: los portátilescon resistencias eléctricas de entrega de calorinstantánea y los de acumulación que contienenelementos de alto calor específico con poder deacumulación de calor por determinado tiempo.

- a gas (sólo recomendables en locales dondesea obligatorio la ventilación forzada, debido ala combustión dentro del local a acondicionar quegenera monóxido de carbono y vapor de agua).

• Radiantes• losa radiante eléctrica: se sustituye la cañería de agua por un cableado independiente para

cada local, lo que permite el control individual de la temperatura de cada ambiente. Este controlpresenta la misma dificultad de respuesta que la mencionada para los sistemas centralesdebido a la alta inercia térmica.

• paneles radiantes eléctricos (estufa a cuarzo opanel radiante de pared o techo) y a gas (sólorecomendable para industrias o locales deportivosdonde sea obligatorio una ventilación forzada, espor la generación de vapor que produce debido ala combustión directa dentro del local aacondicionar).

• Tubos radiantes a gas para grandes ambientes(industriales o comerciales) y para espacios exteriores.En los espacios interiores el calentamiento de las superficies expuestas a los paneles calientael aire adyacente mejorando las condiciones térmicas.

INCIDENCIA DE LOS SISTEMAS CENTRALES EN EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO

Estos sistemas requieren de espacios para alojar equipos auxiliares (caldera, bombas, tanques,etc.), para alojar cañerías y conductos (espacio sobre cielorraso, ductos verticales, contrapisos,etc.).


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2.1 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

Para refrigerar un ambiente de forma pasiva existen dos estrategias: reducir las ganancias decalor en el interior (detener la radiación solar, maximizar la iluminación natural, reducir las gananciasde calor internas por iluminación artificial y otros equipos) e incrementar las perdidas de calor alexterior (ventilación).A veces, aún aplicando estos principios no es suficiente y esto conlleva a la necesidad de usarsistemas de refrigeración mecánica.La correcta aplicación de estos principios desde etapas tempranas de proyectos disminuirán losrequerimientos de refrigeración mecánica para lograr condiciones de confort. Esto se reflejará enuna reducción del consumo de energía, de los costos de funcionamiento, y por lo tanto un ahorropor parte del usuario.

En nuestro país es de destacar la existencia de un período caluroso cuyas temperaturas máximasmedias se alejan levemente de las condiciones de confort en las zonas con influencia marítima yen mayor medida en las zonas continentales.

El acondicionamiento artificial del aire es un proceso de tratamiento del aire que permite controlar,de acuerdo al diseño y sofisticación de la instalación, la temperatura, humedad, pureza ymovimiento del aire en los espacios interiores, para atender las necesidades de confort y calidaddel aire interior.

Decimos entonces que aire tratado es el aire al que se modifican sus condiciones higrotérmicasy de pureza para introducirlo en los espacios acondicionados.


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No todos los equipos disponibles en el mercado permiten controlar todas las variables.

VARIABLES que controla:

TEMPERATURARefrigeración: Proceso de tratamiento de aire que controla la temperatura máxima de un local yeventualmente el contenido máximo de vapor de agua del aire.

Calefacción: Proceso de tratamiento de aire que controla la temperatura mínima de un local yeventualmente el contenido de vapor de agua del aire.

HUMEDADEl control de la humedad absoluta (HA) implica el tratamiento de humectación o deshumectacióndel aire antes de ser impulsado al interior, este proceso controlado se realiza solo si el programalo requiere como condición ineludible.Generalmente se produce una disminución de la Humedad Relativa (HR) del aire del ambiente aacondicionar a través de la condensación que ocurre en la superficie de los intercambiadorescuya temperatura es más baja que el punto de rocío del aire que circula.

MOVIMIENTO DEL AIREEl control sobre los aspectos del movimiento del aire depende básicamente del diseño y correctode la inyección y el retorno del aire. Los elementos terminales compuestos por difusores, rejas deinyección de aire y rejas de retorno deben ser cuidadosamente seleccionados, dimensionados ydistribuidos en el espacio a acondicionar considerando los siguientes aspectos: caudal de aire,velocidades de salida o entrada, dirección, alcances, temperaturas de inyección, etc.En el caso de equipos individuales de su ubicación en el ambiente.

CALIDAD DEL AIREPureza del aire mediante filtrado y desbacterizado (si el caso lo requiere)Oxigenación del aire mediante la renovación.

VARIABLES NECESIDADES PROCESO

ESPECIFICOTEMPERATURA Mínima temperatura del aire a garantizar Máxima temperatura del aire a no superar

Calefacción Refrigeración

HUMEDAD Aporte de vapor de agua Supresión de vapor de agua

Humectación Deshumectación

MOVIMIENTO Control de velocidad máxima sobre los ocupantes Distribución del aire ambiente

Referido al diseño de la red de conductos de inyección y retorno, rejillas, ventiladores

TEMPERATURAS SUPERFICIALES

Mantener las temperaturas superficiales en un entorno de +/- 6ºC respecto a la temperatura del aire.

No hay control directo del sistema sobre esta variable

PUREZA Aporte de aire puro Extracción de aire viciado Supresión de partículas, bacterias, etc.

Ventilación Ventilación Filtración

RUIDO Los sistemas de aire acondicionado no deben generar ruidos molestos ni vibraciones en el ambiente a tratar o en los contiguos, ni en el entorno.


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TEMPERATURAS SUPERFICIALESEl Aire Acondicionado controla las condiciones del aire pero no influye DIRECTAMENTE en lastemperaturas superficiales de los cerramientos, por lo que no controla las asimetrías térmicas porser el aire diatérmano (transparente a las radiaciones de onda corta y larga) y de baja capacidadtérmica.

HISTORIA:Surge industrialmente para mejorar las condiciones de temperatura, humedad y pureza del airede algunos programas industriales como textiles e imprentas, no para mejorar el confort ambiental.Una vez mejorada la tecnología y resueltos los problemas de las condensaciones se comenzó aaplicar en otros programas, como edificios de oficinas, educativos, viviendas.Pese al avance de la tecnología, estos sistemas no pueden solucionar graves errores de diseñodel edificio, ni atender situaciones diversas con solo un equipo.

Para atender las exigencias de ciertos programas como hospitales (sala de operaciones), salasde alta afluencia de público y otros ambientes que requieran condiciones especiales, el uso deestos sistemas se hace necesario.

ZONIFICACIONSe aplica en edificios con zonas térmicas diferenciadas y caracterizadas por:diferentes orientaciones o condiciones exterioresinercias térmicas diferentesdiferentes requerimientos higrotérmicos o de ventilación debido a exigencias instantáneas disparespor actividades, horarios de uso, afluencia de público, cargas internas por ocupación, iluminación,etc.

Debemos definir zonas dentro del edificio a estudiar y atenderlas de diferentes manera.Se logra con la utilización de múltiples equipos o sistemas de control de caudal de aire (VAV), osistemas de control zonal de temperatura.

CICLO FRIGORIFICO

Naturalmente el calor como expresión de energía se traslada de cuerpos calientes hacia cuerposmás fríos. Pero cuando se quiere refrigerar un ambiente, lo que se quiere es justamente lo contrario,quitar calor de un ambiente que está siendo refrigerado(y por lo tanto está a menor temperatura que el exterior)enviándolo a uno a mayor temperatura, el exterior. Estono se realiza naturalmente, para que se de este procesoes necesario realizar un trabajo y para ello es necesariogastar energía.Se verá de que forma se puede lograr quitar calor delambiente y entregarlo al exterior. Este proceso se llamaciclo frigorífico.

En el ciclo frigorífico intervienen cuatro componentes:Un intercambiador de calor formado por tubos aletadosllamado evaporador.Dentro de éste circula un fluido a baja temperatura. Estefluido se llama refrigerante y tiene la propiedad de entraren ebullición a bajas temperaturas y a presiones mayores


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que la atmosférica. El aire del ambiente a refrigerar se hace pasar por el evaporador por mediode un ventilador y luego ya enfriado se lo inyecta al ambiente.

A medida que el refrigerante hierve debido a la absorción de calor, se transforma en vapor. Estevapor es tomado por un compresor y comprimido a alta presión. Durante esta compresión, elrefrigerante se calienta, llegando a altas temperaturas.El refrigerante a alta presión es enviado a otro intercambiador de calor llamado condensador. Suconstrucción es totalmente similar al evaporador. El refrigerante entra en estado gaseoso y pormedio de una corriente de aire exterior fría en relación a la temperatura del refrigerante comprimido,va entregando su contenido de calor al medio exterior. Durante este proceso de pérdida de calor,se va condensando, transformándose en líquido.En este punto se tiene al refrigerante en estado líquido, a alta presión y a una temperatura similara la del aire exterior, por lo tanto sin condiciones de refrigerar el ambiente interior.Entonces se lo hace pasar por un pequeño orificio para que pierda parte de su presión, lográndoseasí una disminución de la temperatura del refrigerante la cual permite que este enfríe el aire ambienteinterior.

El refrigerante así entra al evaporador, en estado líquido, pronto para absorber calor del aire ambienteinterno y realizar nuevamente el circuito descrito.El agua producto de la condensación en el evaporador durante el proceso de enfriamiento delaire se debe canalizar hacia un drenaje.

POTENCIA:Energía medida en la unidad de tiempo (W)Relación entre potencia nominal y potencia útil

WN = W

U + W

noU

Potencia nominal: máxima energía térmica por unidad de tiempo aportada por el combustible(fuente) al equipo generador.Se expresa comúnmente como la relación entre la potencia útil del generador (W

U) y el rendimiento

del generador que debería ser establecido por norma (esto es así en muchos países) y especificadoclaramente por el fabricante.

WN

= W

U / rendim.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

Se subdividen en dos grandes grupos:

• CENTRALESSon sistemas que centralizan la generación del fluido térmico encargado de transportar laenergía a los locales a acondicionar.Se dividen en:""""" Todo aire""""" Aire agua""""" Todo agua


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• INDIVIDUALESSon equipos autónomos diseñados para acondicionar espacios individuales.Se dividen en:""""" Compactos""""" Divididos

CENTRALES:

Instalación en que la producción de frío o calor ( uno omás equipos generadores) se realiza centralmente,distribuyéndose a los equipos terminales que actúansobre las condiciones de los locales o zonas diferentes.

Instalación centralizada colectiva: la produccióncentralizada de frío o calor sirve a un conjunto deusuarios dentro de un mismo edificio.Instalación centralizada individual: la produccióncentralizada de frío o calor es independiente para cadausuario.

TODO AIRE

Se basan en que el aire es enfriado directamente por el fluido refrigerante sin la intervención de unrefrigerante indirecto. La distribución de energía a los diversos locales se realiza mediante aireclimatizado que se impulsa a través de conductos desde las unidades de tratamiento hasta loselementos terminales.

Se subdividen en• Compactos o autocontenidos Equipos de techo (Roof - top)• Divididos (Split centrales) y Equipos múltiples (Multisplit)

Equipos compactos (Roof - top)

Son aparatos autónomos que contienen todos los elementos del ciclo refrigerante y estándiseñados para ser instalados sobre la cubierta del local o en jardines. Los servicios demantenimiento del equipo se hacen en el exterior,existen otros servicios de mantenimiento que sehacen en el interior como por ejemplo limpiezade conductos, regulación de aire, etc.

Para calefaccionar se puede recurrir a tresmétodos:• resistencias eléctricas• inversión del ciclo (bomba de calor)• gas


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Potencias: 17kW - 300kWAplicaciones: Para locales congran volumen ( instalacionescomerciales, industriales) ycon requerimientos deventilación.

Fuente: alimentación eléctricaMedio de transporte : conductosDisipadores (calor o frío): difusores, rejillas, toberas, etc

Equipos Divididos (Split central)

Son equipos compuestos por dos unidades separadas. La unidad exterior (compresor máscondensador) y la unidad interior (evaporador) unidas por cañerías por donde circula refrigerante.La unidad interior debe ubicarse en una sala de máquinas donde deberá preverse un drenaje yespacio para el mantenimiento.Dimensiones de la sala de máquina aproximadamente: 2 x 1,5 hasta 4 x 4m por equipo.

Potencias: 17 kW - 300 kWAplicaciones: Para locales con gran volumen (instalaciones comerciales, industriales) y conrequerimientos de ventilación.Fuente: alimentación eléctricaMedio de transporte : conductosDisipadores (calor o frío): difusores, rejillas, toberas,etc

Son más completos que el Equipo compacto (Roof- top) pues permiten seleccionar la capacidad demodificar la cantidad de vapor de agua (mayorcapacidad de deshumectación del ambiente).

AIRE -AGUA

Se basan en la distribución de energía a los diversos locales a través de circuitos de agua enfriaday aire. Requieren de una central de generación de agua fría.Se componen de: unidades centrales de acondicionamiento de aire (manejadoras de aire) y/ounidades terminales de acondicionamiento de aire, funcionando estas últimas con agua helada.

Enfriadores de aguaManejadores de aireInductores de aire


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Enfriadores de agua

Los enfriadores de agua son equipos de refrigeración que utilizan el ciclo de refrigeración paraenfriar agua en lugar de enfriar aire. Tienen los mismos componentes, evaporador, compresor,condensador y válvula de expansión. Se diferencian en que en el evaporador en vez de aire, sehace pasar agua, que es enfriada por el refrigerante.

Hay dos versiones de enfriadores de agua:

" equipos para colocar en salas de máquinas, sonenfriados por agua y requieren una torre de enfriamiento.

" equipos para colocar en el exterior, son enfriados poraire.

Manejadores de aire

Son equipos compuestos por unintercambiador de calor agua – aire construidocon caños aletados, un ventilador movido porun motor eléctrico, filtros de aire, una bandejade drenaje y un gabinete aislado térmicamentecon una entrada de aire.Dentro de los tubos del intercambiador se hacecircular agua helada o agua caliente,lográndose las funciones de calefacción orefrigeración.El ventilador se encarga de hacer circular elaire por los conductos.El filtro regula la calidad del aire.


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TODO AGUA

Se basan en la distribución de energía a los diversos locales exclusivamente mediante agua.El agua fría es utilizada por unidades llamadas FanCoil que se instalan en cada ambiente individual.

FANCOIL: es una unidad terminal provista básicamente de un ventilador y un serpentín deintercambio térmico por donde circula agua helada. Puede disponer también de filtro de aire ybatería de calefacción (eléctrica o agua caliente).Capacidad: 1 a 10 kW.COP: 3Alcance (distribución de aire) no más de 6 metros.Ventilan en proporciones bajas y de forma no controlada siempre que se los instale en una paredexterior y se prevea una reja de toma de aire.Existen diferentes configuraciones de fancoils:

" verticales" horizontales" tipo columna" vistos" ocultos

INDIVIDUALESSon equipos autónomos que poseen su propio ciclo de refrigeración (no dependen de un equipocentral).En general se usan en forma individual, para acondicionar espacios personales. También existenequipos de mayor potencia para espacios comunes.Hay que considerar que en cada punto donde hay un equipo individual es necesario una alimentaciónde energía eléctrica, un drenaje y que una vez al mes se realizará una tarea de mantenimiento,además de las que sean necesarias para reparaciones eventuales.Debido a estos inconvenientes, adquieren validez los equipos centrales que pueden ser instaladosfuera del local de uso concentrando los servicios además de evitar las tareas de mantenimientodentro del local de trabajo.


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Estos equipos realizan la climatización del ambiente mediante su conexión a la red de energíaeléctrica. No requieren de instalaciones adicionales más que un drenaje y alimentación eléctrica.No prevén tomar aire del exterior, salvo excepciones, por lo cual la ventilación debe ser provistapor otros medios.

Equipos compactos de ventana o pared

Todos los componentes se encuentran en el mismo gabinete y debe ser ubicado en un muroexterior.Aplicables a locales pequeños y medianos con un alcance de hasta 10 metros.Se instalan a una altura mínima de 1.80 metrosy como máximo 3 metros. Es importante quela descarga de aire no se produzca a nivel delos ocupantes.Requieren de una alimentación eléctrica yconexión para drenaje.La calefacción en este equipo puede seratendida de dos formas: con ciclo inverso o conresistencias eléctricas.Capacidad: de 2 a 7 kW.Posee una mínima toma del aire exterior queproduce una renovación de aire mínima nocontrolada.

Equipos divididos (minisplit):

Al igual que los equipos divididos centrales se componen de dos unidades:• unidad interior: acondiciona el aire ambiente• unidad exterior: disipa la energía absorbida por la unidad interior por lo cual requiere de una

buena ventilación.Ambas unidades requieren de drenajes para el agua de condensación y se conectan mediantecañerías de refrigerante.

Capacidad: 2 a 17 kW.Las unidades interiores pueden tener diferentes configuraciones: de pared, de piso, de techo,embutidos en el cielorraso. Unidades para conductos de recorridos cortos (no más de 5 metros).No realiza renovación de aire excepto el modelo embutido en el cielorraso (modelo cassette), sinembargo esta renovación es mínima.Es por este motivo que estos equiposno son recomendables para ambientescon una gran afluencia de público comocines o salas de reuniones.No son aconsejables para unaocupación menor a 9 metros cuadradospor persona.

Estos equipos sólo calefaccionan porciclo inverso.


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DISTRIBUCIÓN DEL AIRE

Se realiza a través de conductos y su difusión en el ambiente a través de diferentes dispositivosde difusión.

Según la ubicación de estos dispositivos (difusión y captación de aire) se obtienen diferentesefectos de distribución del aire.

Existen velocidades recomendadas para las instalaciones de baja velocidad de acuerdo al programay/o destino de los locales.El límite de velocidad del aire dentro de un conducto sin dispositivos de atenuadores de ruido es de10 m/s, (instalación de baja velocidad)Para velocidades mayores se requieren dispositivos de reducción de ruido. (instalación de altavelocidad).


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VENTILACIÓN

Proceso de renovación del aire de un local (impulsión y extracción) por medios naturales omecánicos, para controlar su calidad y/o el ambiente termico (refrescamiento)

Los sistemas de ventilación son fundamentalmente de dos tipos:

VENTILACIÓN NATURAL:Renovación de aire sin accionamiento mecanico utilizando el movimiento convectivo naturaldel aire o el viento. Esta puede ser voluntaria o permanente.

VENTILACIÓN MECÁNICA :Proceso de renovación del aire de un local por introducción o extracción de aire exterior conmedios mecánicos.La aplicación usual es en locales que no requieren un estricto control termico, o el control debeser minimo.La introducción de aire exterior produce implícitamente una refrigeración o calefaccióncontrolada, para ello las condiciones del aire exterior tanto en verano como en invierno nodeben ser extremas.

SISTEMAS DE VENTILACIÓN MECANICA

• POR IMPULSIÓNLa aplicación mas usual es en locales limpios y/o con bajo riesgo de incendio.El local esta ventilado en sobrepresion, se puede controlar la calidad del aire introducido peropueden propagarse contaminantes (humo, olores, etc.) producidos en este local a otros locales.Ej: salas de máquinas, usos industriales, etc.

• POR EXTRACCIÓNLa aplicación mas usual es en locales sucios o con considerable riesgo de incendios.El local esta ventilado en depresión, se puede hacer una extracción controlada y directa sobrelos focos contaminantes (inodoros, duchas, cocinas, etc.) pero no hay un control eficaz de lacalidad del aire introducido. Ej: cocina, baños y vestuarios, garages, etc

• POR IMPULSIÓN Y EXTRACCIÓNLa aplicacion mas usual es en locales con control de la circulación del aire o con controlhigrotérmico interior.El local esta ventilado con presion equilibrada, se puede hacer una extracción controlada ydirecta sobre los focos contaminantes pero se requieren controles precisos de los ventiladoresde impulsión y extracción.

INTRODUCCIÓN SISTEMAS COMPLEMENTARIOS

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