Aire acondicionado



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AIRE ACONDICIONADO


Cuando uno refiere al acondicionamiento del aire se está hablando del proceso de tratamiento de aire que controla, en una vivienda o local, la temperatura, la humedad, el movimiento y la limpieza del aire.
Si se controla sólo la temperatura máxima, se habla de acondicionamiento de verano o refrigeración. Cuando se controla únicamente la temperatura mínima, se trata de acondicionamiento de invierno o calefacción.
El equipo de acondicionamiento de aire se encarga de producir frío o calor y de impulsar el aire tratado a la vivienda o local.
Generalmente, los acondicionadores de aire funcionan según un ciclo frigorífico similar al de los frigoríficos y congeladores domésticos. Al igual que estos electrodomésticos, los equipos de acondicionamiento poseen cuatro componentes principales:

-Evaporador


-Compresor
-Condensador
-Válvula de expansión

Todos estos componentes aparecen ensamblados en el esquema del circuito frigorífico:




A continuación se presenta un equipo acondicionador con los componentes básicos integrados:




Análisis y selección de sistemas de aire acondicionado


Para conseguir que el aire de un ambiente esté acondicionado, se dispone de múltiples opciones que permiten responder a esta exigencia básica.

El escoger la mejor opción para cada instalación, depende de múltiples factores y criterios relacionados entre sí, que el proyectista ha de saber conjugar junto con la propiedad, para satisfacer los objetivos propuestos, explícitos o implícitos.

Algunos criterios que deben tenerse en consideración son:


 

  •         Temperatura

  •         Humedad

  •         Renovación de aire

  •         Filtración

  •         Nivel sonoro interior y exterior

  •         Presión

  •         Capacidad

  •         Redundancia

  •         Espacios disponibles

  •         Integración en el edificio

  •         Coste inicial

  •         Costes de funcionamiento

  •         Costes de mantenimiento

  •         Fiabilidad

  •         Flexibilidad

  •         Análisis del ciclo de vida

 

Debe considerarse que cada criterio está relacionado con todos los demás y que a la vez, estos criterios tienen valoraciones distintas según cada propiedad y aún según cada obra. Algunos criterios que básicamente dependen de la propiedad son, por ejemplo:



  •         Coste inicial respecto al coste del funcionamiento, frecuencia del mantenimiento necesario y si para efectuar el mantenimiento es necesario acceder en el espacio ocupado.

  •         Estimación de la frecuencia de fallos, impacto de los fallos y tiempo necesario para corregir los fallos

 

Además de los criterios básicos otros criterios pueden considerarse importantes o condicionantes:



  •         Si es una instalación que soporta un proceso, por ejemplo una sala de ordenadores.

  •         Si es una instalación destinada a una sala blanca o tiene otros condicionantes higiénicos.

  •         Si es condicionante para la venta.

  •         Si es condicionante para la obtención de beneficios.

 

La propiedad podrá valorar estos criterios, si el proyectista le da suficiente información sobre las ventajas e inconvenientes de cada opción. Pero del mismo modo que la propiedad normalmente no conoce las ventajas o inconvenientes de cada sistema, tampoco el proyectista conoce las valoraciones financieras o funcionales que puede dar la propiedad, por ello, esta debe estar involucrada en la selección del sistema.

 Es obvio señalar que el aire acondicionado no es más que un servicio con el que se dota a un edificio, y, por tanto, la instalación de aire acondicionado debe someterse por entero a las características del mismo, tratando de no influenciar, siempre que ello sea posible, al resto de los elementos que constituyen el edificio. Una buena instalación de aire acondicionado debería cumplir la condición, nada fácil, de pasar desapercibida. En otras palabras, se construyen los edificios, y, entre otros servicios, se les dota de aire acondicionado. No hay ningún edificio construido para ser acondicionado. Esta idea, simple y evidente, debe mantenerse siempre en mente, tanto por parte del proyectista como del agente técnico-comercial que ofrece la instalación.
Sistemas de aire acondicionado

  • Sistemas Centralizados


Son aquellos que disponen de maquinaria centralizada. El equipo se encarga de enfriar un medio (típicamente agua), que deberá ser transportado a los lugares a refrigerar, tratado o controlado por sus correspondientes unidades terminales.

Clasificación:



  1. Sistemas todo agua: ventiloconvectores (Fan coils) y paneles radiantes.

  2. Sistemas todo aire: unizonas, recalentamiento, volumen variable VAV, doble conducto, multizonas y volumen y temperatura variables VVT.

  3. Sistemas agua-aire: inductores, ventiloconvectores con aire exterior y paneles radiantes con aire exterior.

  4. Sistemas todo refrigerante: volumen refrigerante variable VRV y volumen refrigerante variable con aire exterior.

El sistema convencional, en su disposición más clásica (tratamiento único y centralizado de aire), ha quedado desplazado y reducido a determinadas instalaciones caracterizadas por el hecho de que el espacio acondicionado forma un solo ambiente o un solo volumen. Tal es el caso de salas de espectáculos: cines, teatros, etc., y cualquier edificio de características similares.

 Las instalaciones centralizadas han evolucionado en el sentido de disponer, en general, de un sistema frigorífico productor de agua fría, y otro calorífico, con producción de agua caliente, o bien una bomba de calor capaz de producir alternativamente agua fría o caliente en función de las necesidades, distribuyendo, mediante el agua como vehículo, el frío y el calor a las zonas a acondicionar, enfriando o calentando el aire correspondiente, in situ, generalmente con la debida zonificación, con Centrales de tratamiento de aire, Fan coils, etc.

El sistema convencional más en uso consiste en el empleo de acondicionadores no autónomos, o centrales tipos unizona y multizona, los cuales, situados en general en el lugar a acondicionar, permiten acondicionar en forma y régimen distintos las diferentes zonas del edificio.

Un caso clásico, corresponde a las plantas comunes de un hotel. Estas plantas, que suelen ser destinadas a: hall, comedores, bar, salas de fiestas, etc., deben ser acondicionadas de forma independiente por varios motivos obvios.

En primer lugar, el funcionamiento de las mismas no es simultáneo, y no sería, desde el punto de vista económico, una buena forma de proceder, acondicionar los comedores y las salas de fiestas en los momentos en que están desocupados. Por otra parte, una instalación central única de tratamiento de aire daría lugar a un funcionamiento insatisfactorio debido a que, mientras en algunas de estas zonas (hall), las necesidades frigoríficas debidas a la ocupación y a la iluminación son prácticamente constantes a lo largo del día, en el comedor o en la sala de fiestas varían de una forma importante según la cantidad de ocupantes, que como es evidente, no es constante.

En este tipo de aplicaciones (inclúyanse oficinas con fachadas a varias orientaciones, hospitales, zonas abiertas al público en bancos, etc.), es preciso realizar diversos tratamientos de aire, distintos e independientes para cada zona. Es preciso pues, recurrir á un sistema centralizado de producción de agua fría y caliente y a diversos acondicionadores, sean del tipo unizona, o del tipo multizona.

La economía del ejercicio de explotación es notoria, si se tiene en cuenta que las máquinas frigoríficas que enfrían agua son capaces de producir, en todo momento, solamente la potencia frigorífica que la instalación requiere.

Ello es particularmente real en las máquinas frigoríficas con turbocompresores equipados con el sistema de control de cantidad de refrigerante comprimido pre-rotation vanes (alabes de inclinación variable) o en los compresores de tornillo, con corredera de control de capacidad, que permiten en cada momento, comprimir exactamente la cantidad de refrigerante necesario, y, en consecuencia, el motor eléctrico de accionamiento absorbe el amperaje proporcional a esta potencia requerida por el compresor.

En las máquinas alternativas, la reducción de potencia no es gradual, pero tiene suficientes escalones de reducción como para que, a efectos prácticos, pueda considerarse el sistema con reducción gradual de potencia frigorífica y, por tanto, de potencia consumida. Por ejemplo, un compresor de 8 cilindros podrá trabajar con 100, 75, 50 ó 25 % de la potencia absorbida.

En lo referente a la central térmica, la reducción en el consumo de combustible es tan real como en la central frigorífica, ya que aquí, en general, la reducción se realiza por el tiempo de paro del quemador automático correspondiente.

Sentado ya que en la mayor parte de aplicaciones, por los motivos expuestos, es del todo necesario zonificar el tratamiento de aire realizaremos diversos comentarios sobre los tipos de instalaciones que permiten llevar esta zonificación a la última consecuencia: Fan-coils, Inducción y Volumen de aire variable

 En edificios con muchas habitaciones principalmente edificios de oficinas, es preciso considerar la aplicación de inductores, aunque este es un sistema que hoy no es muy popular debido a la complejidad de su instalación.

En general, la tendencia en hoteles, hospitales, y en todo tipo de aplicaciones en que algunas de las habitaciones pueden estar total o parcialmente desocupadas, considerando el punto de vista económico de explotación, es recurrir a los fan-coils.

La instalación de fan-coils, cuando no se usa una red de aire exterior pre-tratado, tiene la ventaja de un diseño simple y una explotación muy económica. Por contra, el fan-coil es un acondicionador que tiene un desgaste mecánico en el motor y en el ventilador, y su entretenimiento es más complejo que el de un inductor, que es un aparato totalmente estático, y cuyo entretenimiento consiste tan sólo en la limpieza de los filtros.

En cada caso particular, antes de tomar una decisión es preciso realizar una cuidadosa comparación entre las ventajas e inconvenientes de cada uno de los dos sistemas.

El diseño de la instalación de fan-coil o inducción, puede realizarse a dos o cuatro tubos. Para ello es preciso estudiar cuidadosamente las características térmicas del edificio.

Los sistemas VAV. (Volumen de aire variable) se usan, cuando para el control de la carga interna se escoge variar el caudal de aire en vez de la temperatura del aire de aportación.

La variación del volumen de aire se efectúa en función de la temperatura que detecta un termostato ambiente, y puede ser mediante la variación de una simple compuerta que regula el volumen de aire introducido en el local. Este accesorio puede estar situado en un conducto o en una caja terminal.

A continuación se detallan los diferentes sistemas centralizados.




  1. Sistemas todo agua

Son los que usan el agua para transportar la energía precisa hasta el local a acondicionar, donde una unidad terminal acondiciona ese fluido.

- Elementos del sistema:

- Unidades terminales: ventiloconvectores (Fan coils, apropiados en Granada)

Paneles radiantes: para calefacción

- Unidades centralizadas: enfriadoras de agua

Calderas


Equipos de producción de agua fría / caliente: bombas de calor

Pequeña unidad climatizadora todo agua






Batería



Ventilador Filtro




Agua Calor








Enfriadora







Bomba de agua fría

Bomba condensador Torre de enfriamiento
*Ventiloconvectores o Fan coils: consiste en una batería formada por tubos de cobre y aletas de aluminio por la que circula agua y un ventilador que impulsa aire consiguiéndose el intercambio. Tiene un filtro de aire, una bandeja de recogida de condensaciones y una carcasa estructural.

Agua fría / caliente retorno

Si existe sólo una batería: llega agua fría y caliente:

Instalación a dos tubos

Agua fría

Si existen dos baterías: llegan agua fría y caliente: retorno Agua caliente

Instalación a tres tubos

Agua fría Retorno de agua fría

Agua caliente Retorno de agua caliente

Instalación a cuatro tubos





Ventajas

Inconvenientes

Minimiza consumos

No control de humedad

Control individual de temperatura

No ventilación

Económico excepto el de cuatro tubos

Muchos desagües

Demandas opuestas frío-calor.

Mantenimiento disperso




Ruidos

*Paneles radiantes: para calefacción.





Ventajas

Inconvenientes

Mejor confort

Caro

Ausencia de ruidos

Interferencia con otras instalaciones

Mantenimiento central

Gran inercia

No necesita espacio

Dilataciones y contracciones importantes




No control de humedad




No ventilación


  1. Sistemas todo aire

Utilizan el aire para transportar la energía hasta el local a acondicionar, donde una unidad terminal lo distribuye adecuadamente. Las unidades que preparan el aire frío-caliente se denominan climatizadores o unidades de tratamiento de aire UTA. En estos equipos se filtra, enfría / calienta, deshumidifica/humidifica y se impulsa a los locales. A estos equipos llega el aire recirculado mezclándose con el aire exterior o pasando por una sección de Free-cooling, (con caudales mayores de 3 m/s).

Compuerta extracción A




aire Conducto de aire de retorno

exterior

Ventilador aire de retorno Conducto aire de impulsión






Compuerta de Terminal de

Aire de retorno aire de impulsión



Rejilla de retorno

Batería

Aire frío

Aire

Ventilador aire de impulsión Espacio a acondicionar

Compuerta aire exterior



Filtro


Tuberías de agua



Enfriadora de agua Torre de ventilación










Bomba de agua fría Bomba condensador


Ventajas

Inconvenientes

Control de humedad y ruido

Altura. Falsos techos

Control de ruido

Caro

Recuperación de calor, 0 posible

Free cooling



Demandas simultáneas imposible según que

solución se adopte.



Facilidad de mantenimiento.

Integración dificultosa

en edificio a veces.



Ventilación




  1. Sistemas agua aire

Usan el aire o el agua para transportar la energía hasta los locales a climatizar. Son una mezcla de los todo agua y los todo aire. Los elementos que usan son Fan coils que se recargan y climatizadores que aportan el aire de ventilación a los locales normalmente ya tratados. Se usan cuando hay necesidad de ventilar y/o imposibilidad de tomar aire exterior para Fan coils.

Compuerta extracción A




aire Conducto de aire de retorno

exterior

Ventilador aire de retorno Conducto aire de impulsión






Terminal de

aire de impulsión



Rejilla de retorno

Batería

Aire frío

Aire

Ventilador aire de impulsión Espacio a acondicionar

Compuerta aire exterior



Filtro

Tuberías de agua

Enfriadora de agua Torre de ventilación










Bomba de agua fría Bomba condensador
*Inductores: es una unidad terminal que posee una entrada de aire de alta velocidad, una batería, un filtro de aire, unas toberas y una carcasa. Se basa en el efecto que produce el aire a gran velocidad al pasar junto al aire de la batería. Al salir por las toberas aumenta la velocidad y origina corriente entre el ambiente y el inductor pasando por la batería. Así se suministra aire primario para ventilación, así como la potencia frigorífica necesaria para acondicionar la sala mediante la batería y el aire secundario. Elimina el ventilador del Fan coils y con él averías.


Sistemas agua aire en: inductores.




Ventajas

Inconvenientes

Control individual

Posibles ruidos

Mantenimiento central.

Muchos desagües

Posible free-cooling

Caro.

Poco espacio

Difícil implantación

Ventilación




*Ventiloconvectores con aire exterior: similar a los ventiloconvectores normales pero poseen un climatizador donde se prepara aire exterior en condiciones neutras, resolviéndose así la ventilación. Posibilita el control de humedad.

*Paneles radiantes con aire exterior: incluyen climatizador de aire exterior.


  • Sistemas descentralizados: autónomos.

También llamados de expansión directa. Son los que disponen de una máquina para cada uno de los locales a acondicionar. Se clasifican por:

  • Tipo de condensación: por aire o por agua.

  • Número de muebles: compactos o partidos.

  • Número de funciones: sólo frío o reversibles (bomba de calor).

En el mercado hay múltiples sistemas y equipos para la climatización, a continuación se describen algunos de los más conocidos:

 

 El acondicionador de ventana


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