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407. Equipos Comerciales de refrigeración y aire acondicionado

¿Porqué necesitamos enfriamiento?— La refrigeración y el aire acondicionado parten

de dos necesidades diferentes:— Refrigerar alimentos para prolongar su

almacenamiento.— Acondicionar el aire para obtener valores de

temperatura y humedad necesarias para el desarrollode procesos en la industria y la comodidad de losocupantes.

Consideraciones de diseño al elegir un equipo.— Espacio.— Forma de enfriamiento.

— Por agua:— El costo adicional de la torre de enfriamiento.— Una fuente suficiente de agua y estimar los costos por el

gasto de operación y mantenimiento.— En El Salvador no hay congelamiento en invierno, por lo que

no es un factor.— Por aire:

— una buena ventilación del cuarto de máquinas, el efecto de laintemperie.

— Capacidad variable.

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Consideraciones de diseño al elegir un equipo. — Costos de inversión.— Eficiencia global con el resto del equipo.— Disponibilidad de repuestos en el mercado.— Disponibilidad de mano de obra de servicio e

información técnica para revisiones oreparaciones futuras.

— Capacidad de crecimiento.— Análisis financiero de otras alternativas.

Como se indica la capacidad de los equipos.

— Nominalmente los equipos indican cuanto calorpueden extraer en una unidad de tiempo. Estobajo condiciones de laboratorios especificas.

— En la realidad, la capacidad será mayor o menordependiendo del clima y la temperatura deevaporación ajustada en el termostato y porende su eficiencia.

— Los valores de capacidad pueden ser BTU/h,MBH (1000 BTU/h), Kilocalorías y Watts.— Obsérvese que son unidades de potencia, no energía.

La tonelada de refrigeración. — En el sistema imperial, se utiliza mucho la

tonelada de refrigeración (T.R. o simplementetonelada).

— Esta relaciona el calor que puede absorber unatonelada de hielo a 0°C antes de derretirsecompletamente.

— Su equivalente es de 12,000 BTU/h o 200BTU/min.

— En El Salvador se usa mucho estadenominación.

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Equipos de Refrigeración

— Doméstica.— Comercial.— Industrial.— Transporte (terrestre, marítimo).

Refrigeración Doméstica— Son unidades pequeñas de ½0

a ½ H.P. con compresorhermético reciprocante.

— La norma salvadoreña NSO97.47.04:09 define los criteriosde eficiencia mínima aceptable.— http://www.infoq.org.sv/

— Pueden ser:— Refrigerador convencional.— Refrigerador-congelador.— Congelador vertical.— Congelador horizontal.

Refrigeración Doméstica— Los evaporadores pueden

ser por convección natural(escarcha) o forzada (fríoseco) y con deshielosmanuales o automáticos.

— Los condensadores son, porlo general, de convecciónnatural.

— El refrigerante más usadoes R-134a.

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Item Descripción del aparato Emax (kWh/año)

1 Refrigerador solo, convencional y refrigerador-congelador (R/C) con deshielo manual o semiautomático.

0,476VA+299

2 Refrigerador-congelador con deshielo parcialmente automático. 0,770VA+429

3Refrigerador-congelador con deshielo automático y congelador montado en la parte superior, sin

dispensador de hielo y/o agua, y refrigeradores solos con deshielo automático. 0,564VA+355

4Refrigerador-congelador con deshielo automático y congelador montado lateralmente, sin

dispensador de hielo y/o agua a través de la puerta. 0,17VA+507,5

5Refrigerador-congelador con deshielo automático y congelador montado lateralmente, con

dispensador de hielo y/o agua a través de la puerta. 0,575VA+527

6 Refrigerador-congelador con deshielo automático y congelador montado en la parte inferior, sin dispensador de hielo y/o agua a través de la puerta.

0,582VA+367

7 Refrigerador-congelador con deshielo automático y congelador montado en la parte superior, con dispensador de hielo y/o agua a través de la puerta.

0,36VA+356,0

8 Congelador vertical con deshielo manual. 0,364VA+264

9 Congelador vertical con deshielo automático. 0,526VA+391

10 Congelador horizontal y todos los demás congeladores, excepto congelador compacto. 0,388VA+160

11 Refrigerador y refrigerador-congelador compacto con deshielo manual. 0,38VA+299,0

12 Refrigerador-congelador compacto con deshielo parcialmente automático. 0,25VA+398,0

13Refrigerador-congelador compacto con deshielo automático y congelador montado en la parte

superior y refrigerador solo compacto con deshielo automático. 0,45VA+355,0

14 Refrigerador-congelador compacto con deshielo automático y congelador montado lateralmente. 0,27VA+501,0

15Refrigerador-congelador compacto con deshielo automático y congelador montado en la parte

inferior. 0,46VA+367,0

16 Congelador vertical compacto con deshielo manual. 0,35VA+250,8

17 Congelador vertical compacto con deshielo automático. 0,40VA+391,0

18 Congelador horizontal compacto. 0,37VA+152,0

Definición de los límites y requisitos refrigeradores Domésticos NSO 97.47.04:09.

Volumen ajustado— VA = Va + Vc x FA— Donde:

— VA=Volumen Ajustado, en litros.— Va=Volumen del compartimiento de

alimentos en litros.— Vc=Volumen del compartimiento

congelador en un refrigerador electrodoméstico, en litros.

— FA=Factor de ajuste, determinado como se indica:— Refrigeradores solos 1,00— Refrigerador convencional 1.44— Refrigerador-congelador 1.63— Congelador horizontal y vertical 1.73

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

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Refrigeración Comercial— Son equipos para uso en establecimientos comerciales,

para venta al menudeo, restaurantes, hoteles, etc.— Utilizan una amplia gama de refrigerantes, pero

requiere que sean seguros y no tóxicos.— Algunas formas de clasificarse son:

— Por tipo de unidad condensadora: autocontenida, remotao paralela.

— Por el rango de temperatura: Refrigerador, Congelador.— Por su forma: Cuarto frío (walk-in cooler), Cuarto

congelador (walk-in freezer), Gavinete (refrigerador ocongelador), Vitrina (con puertas o ventanastransparentes), de autoservicio, etc.

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Refrigeración Comercial— La norma salvadoreña NSO 97.47.03:09

define los criterios de eficiencia mínimaaceptable de los refrigeradorescomerciales autocontenidos.— http://www.infoq.org.sv/

— Las máquinas dispensadoras debebidas gaseosas y las fábricas decubos de hielo pequeñas son tambiénequipos comerciales refrigerados, perono están normados por eficiencia en elpaís.

TIPOS DE EQUIPOS— Enfriadores verticales con una o

más puertas frontales — Enfriadores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores verticales con puertas

de vidrio— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

TIPOS DE EQUIPOS— Enfriadores verticales con una o

más puertas frontales — Enfriadores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores verticales con puertas

de vidrio— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

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TIPOS DE EQUIPOS

— Enfriadores verticales con una o más puertas frontales

— Enfriadores horizontales conpuertas sólidas o de vidrio

— Congeladores horizontales conpuertas sólidas o de vidrio

— Congeladores verticales conpuertas de vidrio

— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

TIPOS DE EQUIPOS

— Enfriadores verticales con una o más puertas frontales

— Enfriadores horizontales con puertassólidas o de vidrio

— Congeladores horizontales conpuertas sólidas o de vidrio

— Congeladores verticales con puertasde vidrio

— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

TIPOS DE EQUIPOS— Enfriadores verticales con una o

más puertas frontales — Enfriadores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores verticales con puertas

de vidrio— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

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TIPOS DE EQUIPOS

— Enfriadores verticales con una o más puertas frontales

— Enfriadores horizontales conpuertas sólidas o de vidrio

— Congeladores horizontales conpuertas sólidas o de vidrio

— Congeladores verticales con puertasde vidrio

— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

TIPOS DE EQUIPOS— Enfriadores verticales con una o

más puertas frontales — Enfriadores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores horizontales con

puertas sólidas o de vidrio— Congeladores verticales con puertas

de vidrio— Híbridos— Vitrinas cerradas — Conservadores de bolsas de hielo

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

Definición de los límites y requisitos refrigeradores Comerciales NSO 97.47.03.09.

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Refrigeración Industrial— Se confunde en ocasiones con la comercial, pero

son más grandes en tamaño y requieren depersonal especializado para su servicio y operación.

— Aplicaciones industriales típicas:— Plantas procesadoras o empacadoras de alimentos

(carne, pescado, lecherías, pollos, alimentoscongelados, etc.).

— Fábricas de hielo.— Plantas industriales (plantas químicas, refinerías,

cervecerías, etc.).

Refrigeración Industrial— Debido a que se utilizan en condiciones

controladas y bajo supervisión, pueden empleargases refrigerantes de mayor riesgo, como el NH3amoniaco (R-717) o hidrocarburos como elisobutano (R-600a).

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Refrigeración para Transporte— Terrestre:

— Sistemas utilizados en camiones y furgones, enentregas a largas distancias o locales.

— Pueden utilizar la potencia del motor del vehículo oposeer un generador independiente.

— Están diseñados para operar en rangos variables detemperatura, dependiendo de la carga que setransporta.

— Naval o marítimo:— Sistemas para uso en barcos pesqueros o de

transporte de productos putrescibles por mar.

Equipos de Aire Acondicionado— Al igual que los equipos refrigerados, se clasifican

en:— Residencial.— Comercial.— Industrial.— Transporte.

— También el criterio sepuede definir en sufinalidad:— Para confort.— Procesos industriales.

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Confort humano y estándares.— El cuerpo humano genera calor y mantiene una

temperatura interna aproximada de 37° C (98.6 ° F).— Nuestra piel permanece aproximadamente a 32° C

(90° F ).— Para controlar su temperatura, el cuerpo utiliza la

convección por contacto de la piel con la ropa osuperficies frías o calientes, radiación a los cuerpos amenor temperatura, convección con el aire o el aguay evaporación por medio del sudor o el aliento.

Confort humano y estándares— Adicionalmente, el cuerpo necesita aire fresco que le

proporcione oxígeno y le permita eliminar el CO2.— Este aire fresco debe ser limpio y libre de polvo,

humos, polen de plantas, etc., o causará irritación enlos ojos, garganta, nariz y pulmones.

Confort humano y estándares.— Para mantener el confort, se deben controlar:

— La temperatura (de bulbo seco), por medio deenfriamiento o calentamiento sensible del aire.

— La humedad (relativa o temperatura de bulbohúmedo), por medio de humidificación odeshumidificación (calor latente).

— El movimiento del aire, o circulación.— La limpieza del aire, por medio de filtrado.— La ventilación, por la introducción de aire exterior a la

zona acondicionada para eliminar olores desagradablesy CO2 e introducir O2.

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Confort humano y estándares.— ¿Por qué las personas sienten calor y otras frío

en iguales condiciones ?— R/ Principalmente depende de los diferentes

metabolismos y el índice de masa corporal.— Los niños y los ancianos sienten frío antes que los

jóvenes y los adultos.— Las personas con sobrepeso sienten calor mas rápido,

pero frío mas lento.— Las mujeres pierden calor mas rápidamente que los

hombres y si están embarazadas, el incremento desangre en el cuerpo les produce una sensación decalor mayor.

Confort humano y estándares.— La ASHRAE (American Sociaty for Heating, Refrigerating

and Air Conditioning Engineers) desarrolló por variosaños un estudio estadístico para evaluar la reacción depersonas de diferentes edades en diferentes rangos detemperatura, humedad y movimiento del aire.

— Las condiciones donde la mayoría de las personas sesentían mejor se conoce como zona de confort y cadacombinación como temperatura efectiva.

Confort humano y estándares.— Estas condiciones pueden variar en aplicaciones donde el

espacio será ocupado por corto tiempo y no existe untiempo adecuado para “aclimatarse”.

— Los valores recomendados son:— INVIERNO 72 – 75° F TBS y 35 – 40% HR— VERANO 75 – 78° F TBS y 50 – 55% HR

— Con las normas de ahorro energético en algunos países,las temperaturas pueden variarse a 68° F en invierno y80° F en verano.

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Confort humano y estándares.— Sensación térmica:

— Se llama sensación térmica a la temperaturaequivalente que una persona experimente porvariaciones de humedad y velocidad del viento.

— Por ejemplo:— Una persona al salir de una piscina y expuesta a una

brisa sentirá frío aun cuando la temperaturaambiente sea alta.

— Una persona junto a una ventana expuesta al sol,puede sentir calor aun con presencia de aireacondicionado.

AgradableTolerablePeligroso

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Calidad del Aire— Los sistemas deben operar para proporcionar

cantidades suficientes de aire limpio paramantener los niveles de oxígeno dentro de unrango aceptable y diluir los contaminantesgenerados dentro de los espacios ocupados.

— Como nota, el ser humano promedio respira 36lb de aire al día, come y bebe 3.8 y 4.3 lb deagua respectivamente.

Calidad del Aire— El aire debe estar razonablemente libre de polvo,

la sensación de aire muerto o viciado y oloresdesagradables.— Estas condiciones se logran generalmente por medio

de filtros y con ventilación.— Tomando en cuenta esto, se estiman las

cantidades de aire mínimas que los sistemas deaire acondicionado deben proporcionar.

Calidad del Aire— Tabla de suministro de ventilación.

Área Acondicionada CFM/personaBanco 10 a 7.5

Bar 40 a 25Oficina 15 a 10

Uso general 25 a 15Uso privado 30 a 25

Uso residencial 20 a 10Restaurante 15 a 12

Teatro 15 a 10Almacén detalles 10 a 7.5

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Sistemas “solo enfriamiento” y “bombas de calor”— En las aplicaciones de aire acondicionado para el

confort humano en edificios expuestos a climasextremos, será necesario contar con enfriamientodurante las estaciones calientes y calefacción en lasestaciones frías.

— En El Salvador, no se requiere calefacción, por lo quecasi todos los equipos que se importan son del tipo“solo enfriamiento”. Es decir, no disponen deresistencias o sistemas que generen calor.

— Esto facilita los criterios de diseño en los edificios.

Sistemas “solo enfriamiento” y “bombas de calor”— En las aplicaciones donde es necesario usar

calefacción, se puede utilizar un sistema derefrigeración con ciclo reversible.

— Esto se logra utilizando una válvula de tres vías queinvierte el flujo de refrigerante, convirtiendo elcondensador en evaporador y el evaporador encondensador.

— De esta forma, el calor se absorbe del medioambiente frío (exterior) y se descarga al interior paralograr la calefacción.

Sistemas “solo enfriamiento” y “bombas de calor”

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Los Equipos de Aire Acondicionado— Como referencia, los diferentes tipos de equipo

de aire acondicionado son:— De Ventana— Paquetes— Mini-divididos (Minisplit)— Divididos (Splits) o Centrales— Enfriadores de agua o Chillers

Equipos de Ventana

Equipos de ventana— También llamados R.A.C.

(Room Air Conditioner).— Pueden fabricarse en

versiones de solo enfriamientoo bombas de calor.

— Son equipos de pequeñasdimensiones y capacidades nomayores a 3 TR.

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Equipos de ventana— Diseñados para un montaje rápido en boquetes

de pared y marcos de ventanas residenciales,hoteles o de oficinas pequeñas.

— Todos sus componentes están contenidos enuna sola carcasa, por lo que no requieren demano de obra calificada para su montaje ysuelen venderse incluso como otroselectrodomésticos del hogar.

Equipos de ventana— Pueden tener compresores reciprocantes o

rotativos, pero su eficiencia es menorcomparada con la de otros equipos.— El ruido del compresor al operar constituye una

desventaja de este sistema.— No puede instalarse en espacios con divisiones o que

no colinden al exterior, ya que deben evacuar elcalor del condensador y el agua que condensa delevaporador.

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Equipos de ventana— Los modernos equipos de ventana

están diseñados con formas atractivasy lograr comodidad en su operación(control remoto, programación deencendido y apagado, filtros de airebacteriológicos, etc.).— También existen del tipo portátil con

ruedas, con un ducto para descarga delaire caliente del condensador por laventana o por una puerta.

P.T.A.C.— Los paquetes terminales de aire acondicionado

(Package Terminal Air Conditioner), son untipo especial de unidades que se instala enventanas o huecos especialmente construidosen las paredes de la habitación.

— Su aplicación es principalmente comercial enhabitaciones de hoteles o cuartos de alquiler, yaque presentan una mejor estética y modalidadesde control manual o remoto.

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Equipos Mini-Split

Equipos Mini-split— Son equipos de uso residencial o comercial

ligero.— Han desplazado del mercado a los equipos de

ventana debido a su buena eficiencia,excelente presentación y bajo nivel de ruido.

— No requieren ducto, por lo que también se lespuede encontrar con la denominación de “sinducto” (duct-free).

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Equipos Mini-split— Se denominan mini-split (pequeña sistema

dividido) porque la unidad evaporadora y sudrenaje de condensado se instalan dentro de lahabitación o local a acondicionar, mientras que launidad condensadora se puede instalar lejos (4metros) para minimizar el ruido y la vibración delcompresor.

— Son de mayor costo que los sistemas de ventanay requieren mano de obra especializada para lainstalación de tubería, la carga de refrigerante yen el mantenimiento preventivo.

Equipos Mini-split

Equipos Mini-splitExisten en varias versiones:— De pared o High-wall (de 0.75 a 2 TR).— De techo o Under-ceiling (de 1.5 a 5 TR).— De cassette o In-ceiling (de 1.5 a 4 TR).— Otras de uso especial o decorativas.

— Por ejemplo, LG posee equipos que simulan unmarco de fotos o un cuadro en la pared, pero queen realidad es un equipo de aire acondicionado.

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http://mx.lge.com/proddivergent.do?categoryId=0502&modelCategoryId=&parentId=05

Tomado de manuales de instalación equipo minisplit marca CARRIER

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Multi-split— Debido a la falta de ducto y el tamaño

reducido, los mini-split no pueden operar paraacondicionar espacios separados por paredes odivisiones.

— El diseño multi-split soluciona esta limitante, alutilizar una unidad condensadora de capacidadvariable con dos o más evaporadores queacondicionan zonas definidas, cada cual con supropio termostato.

Multi-split— El control de capacidad

de los evaporadores se logra instalando válvulas solenoides en la tubería de líquido.

— Los compresores son del tipo scroll o rotativo.

Aplicación Práctica para lograr Eficiencia Energética

En los edificios, se puede obtener eficiencia energéticade dos formas principalmente:1. Usar equipos eficientes con EER mayores a 13.2. Operar eficientemente los equipos existentes y

efectuarles un mantenimiento adecuado.

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Buenas Prácticas en Aire Acondicionado1

Apagar los equipos cuando no estén siendo utilizados. De noexistir un sistema automatizado se debe generar una culturadentro del negocio para apagar aquellos equipos de A/Ccuando no estén siendo utilizados.

Buscar la zona de confort. Este punto se debería buscar fijarla temperatura en 25ºC para no sacrificar la comodidad delos usuarios de las instalaciones. Se debe tener en cuentaque una variación de 1ºC puede suponer en el consumo unadiferencia del 3 al 6%.

1:Fuente: Manual de Buenas Prácticas en Turismo, PROARCA

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

Efectuar mantenimiento y limpieza al equipo de A/C. Serecomienda la limpieza periódica de los filtros de los equipos, estoayuda a mejorar la eficiencia en el desempeño de los equipos.

Evitar mantener luces encendidas innecesariamente. Las lucesencendidas va a aportar calor a la habitación requiriendo unacantidad mayor de trabajo por parte de la unidad de A/C.

Buscar formas de disminuir la radiación solar. A través depersianas, cortinas, toldos, películas reflejantes, árboles etc., sepuede disminuir la incidencia del sol haciendo que los sistemas noreciban tan alto nivel de energía calórica como si estuviesen aldescubierto.

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

Buenas Prácticas en Aire Acondicionado1

1:Fuente: Manual de Buenas Prácticas en Turismo, PROARCA

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

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Buenas Prácticas en Aire Acondicionado1

Aislar térmicamente los edificios. Los sistemas de aireacondicionado trabajarán de una manera más eficiente silogramos disminuir al máximo o eliminar las entradas de aireque fuerzan los sistemas al existir un constante intercambiode calor con el ambiente. Se busca no sólo no perder el nivelde enfriamiento existente sino también evitar que el interiorse caliente producto del calor ambiental. Un buenaislamiento puede repercutir en grandes ahorros en aireacondicionado.

1:Fuente: Manual de Buenas Prácticas en Turismo, PROARCA

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

Buenas Prácticas en Aire Acondicionado1

1:Fuente: Manual de Buenas Prácticas en Turismo, PROARCA

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

Buenas Prácticas en Aire Acondicionado

Utilizar sistemas centralizados o unidades multisplit. Lossistemas de aire acondicionado trabajarán de una maneramás eficiente si utilizamos compresores de mayorcapacidad y unidades en cada aposento que se activenindependientemente.

Se recomienda administrar la ocupación de las habitacionesde acuerdo a la utilización máxima de estos sistemas.

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

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Sustitución por equipos más eficientesEjemplo:

Un equipo de Aire Acondicionado de ventana de 10,000BTU/h tiene una potencia de 1.4 kW.

En el mercado se encuentra una unidad mini-split de lamisma capacidad con una potencia de 1.0 kW.

La unidad actual opera 5,000 horas anuales. El factor decarga del aire es del 80%. Para una tarifa eléctricapromedio de $0.20/kWh. ¿Cuánto será el ahorro anual?

Caso Práctico

Ing. Francisco Javier Vadillo A.

— Equipo 1 KWh/año = 1.4 x 5000 x 0.8 = 5,600

— Equipo 2 KWh/año = 1.0 x 5000 x 0.8 = 4,000

— Ahorro en energía = 5,600 – 4000 = 1,600 KWh/año

— Ahorro en US$ = 1,600 x 0.20 = $320.00

Solución

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