Es
el proceso que permite crear y mantener unas determinadas condiciones de
temperatura, humedad relativa y pureza del aire en ambientes cerrados. Este proceso se aplica habitualmente para
mantener un nivel de confort personal.
También se utiliza en el ámbito industrial para garantizar el correcto
funcionamiento de aparatos o máquinas que operan en condiciones ambientales
limitadas o para preservar el desarrollo de algunas fabricaciones industriales
particulares, como por ejemplo la soldadura, que producen notables cantidades
de calor que deben ser eliminadas de alguna forma.
Un
sistema de acondicionamiento del aire debe ser eficaz prescindiendo de las
condiciones climáticas externas, y se basa en el control de cuatro variables
fundamentales: temperatura, humedad, movimiento y calidad del aire.
El
acondicionamiento industrial habitualmente necesita una mayor precisión en el
control de la temperatura y la humedad. El principal proceso en el que se basa
la climatización (acondicionamiento del aire) es el intercambio de calor y
vapor de agua entre el ambiente externo y el interno y las personas dentro de
ese espacio.
Los principales
dispositivos que encontramos en el ámbito del acondicionamiento físico doméstico
o industrial son:
·
Acondicionadores
monoblock, split o multi-split para uso doméstico;
·
Bombas de calor domésticas.
·
Unidades shelter de
acondicionamiento para armarios de telefonía; Chiller y bombas de calor
industriales, unidades que producen agua fría o caliente usada después para
tratar el aire ambiente o introducida directamente en aparatos refrigeradores.
·
Estos se diferencian
notablemente por dimensiones, complejidad, capacidad frigorífica, que puede
pasar de algunos cientos de vatios a varios megavatios, componentes internos y
en general por la necesidad o no de efectuar las principales funciones que un
climatizador debe tener, por ejemplo:
·
Enfriamiento de aire
o agua.
·
Calentamiento de aire
o agua.
·
Deshumidifacion del aire.
·
Humectación del aire.
·
Filtrado/purificación
del aire.
·
Mezcla de aire
interior/exterior.
·
Ventilación.
Los acondicionadores domésticos, por ejemplo, toman el
aire principalmente de un ambiente en circuito cerrado en que consiste en el
enfriamiento provocando también una des
humectación ya que parte de la humedad del aire que se condensa dentro del
acondicionador (en forma de gotitas), se recoge y conduce al exterior por medio
de tuberías de goma.
En realidad, un sistema de acondicionamiento de aire de
confort debe mantener simultáneamente, dentro de un rango razonable, las tres
condiciones del aire que afectan la velocidad de la pérdida de calor del
cuerpo: temperatura, humedad y movimiento del aire. El sistema también debe
proveer calidad de aire a través de una adecuada ventilación y filtración del
aire interior.
Distribución
del aire
El sistema de distribución de aire en una habitación consta de las salidas de aire de alimentación y las entradas de aire de retorno en los espacios acondicionados del edificio. El movimiento del aire en una habitación se ve afectado por las aberturas a través de las cuales el aire acondicionado es suministrado: difusores o registros.
El sistema de distribución de aire en una habitación consta de las salidas de aire de alimentación y las entradas de aire de retorno en los espacios acondicionados del edificio. El movimiento del aire en una habitación se ve afectado por las aberturas a través de las cuales el aire acondicionado es suministrado: difusores o registros.
El mejor de los equipos se desempeñará sólo tan bien como
el sistema de distribución de aire que lo soporta. Un adecuado diseño del
sistema de conductos y aberturas de retorno es también importante, pero no
compensará los errores cometidos en la selección y distribución de los
difusores de alimentación.
Las aberturas de aire de retorno son normalmente llamadas
rejas de retorno. La capacidad de caudal de aire total de las rejas de retorno
debe ser por lo menos igual que la capacidad del caudal de aire total de los
difusores de alimentación, porque el aire retornado se vuelve aire de
alimentación después de ser acondicionado por la manejadora dé aire. Allí el
aire retornado del espacio acondicionado es mezclado con el aire exterior
(ventilado), filtrado y calentado o enfriado. El primer tratamiento que el aire
de retorno recibe cuando ingresa a la manejadora de aire es un mejoramiento de
su calidad mezclándolo con aire exterior.
VENTILACION:
El proceso de mezclar aire exterior con aire de retorno en una manejadora de aire y luego suministrarlo a los espacios del edificio es llamado ventilación mecánica. Así se diluyen olores y contaminantes en los espacios acondicionados del edificio. También se reemplaza el oxígeno utilizado por las personas.
El proceso de mezclar aire exterior con aire de retorno en una manejadora de aire y luego suministrarlo a los espacios del edificio es llamado ventilación mecánica. Así se diluyen olores y contaminantes en los espacios acondicionados del edificio. También se reemplaza el oxígeno utilizado por las personas.
La ventilación es considerada tan importante que algunos
sistemas comerciales son suplementados por un sistema separado que provee sólo aire
de ventilación. En cambio muchos sistemas residenciales carecen de ventilación
mecánica y confían a la ventilación natural esa tarea.
Filtración
Después de que el aire de retorno y el exterior son mezclados para brindar ventilación, un filtro lo purifica. Luego de la mezcla y la filtración, el aire está listo para ser calentado o refrigerado, y humidificado o deshumidificado.
Después de que el aire de retorno y el exterior son mezclados para brindar ventilación, un filtro lo purifica. Luego de la mezcla y la filtración, el aire está listo para ser calentado o refrigerado, y humidificado o deshumidificado.
CALEFACCION
Si
existe una carga de calefacción, se debe agregar calor al aire para compensar
por el calor perdido en la habitación. Una serpentina de calefacción dentro de
la manejadora de aire adiciona ese calor, elevando la temperatura del aire de
alimentación por encima dela temperatura de la habitación. El aire abandona los
difusores típicamente a una temperatura de 32ºC a 60ºC.
Hay cuatro métodos para calentar el aire dentro de una manejadora de aire. Una manera es pasar el aire a través de una serpentina de agua caliente que esté conectada a una caldera.
Otra es calentar el aire con una resistencia eléctrica, lo más habitual en este caso es usar una serpentina de bomba de calor. Finalmente, el aire puede ser calentado mediante una llama dentro del intercambiador de calor sobre el cual el aire fluye.
Hay cuatro métodos para calentar el aire dentro de una manejadora de aire. Una manera es pasar el aire a través de una serpentina de agua caliente que esté conectada a una caldera.
Otra es calentar el aire con una resistencia eléctrica, lo más habitual en este caso es usar una serpentina de bomba de calor. Finalmente, el aire puede ser calentado mediante una llama dentro del intercambiador de calor sobre el cual el aire fluye.
REFRIGERACION
Cuando existe una carga de refrigeración se debe suministrar aire a menor temperatura y humedad que las del aire en el espacio acondicionado. Esto permite que el aire de alimentación absorba calor y humedad mientras mantiene aceptables las condiciones del espacio. En efecto, el aire que se suministra absorbe el calor agregado por las cargas solar, de transmisión y de infiltración desde el exterior como así también de las personas, equipamientos y luces desde el interior. También absorbe la humedad añadida por la infiltración de aire exterior, más la humedad sumada desde el interior por las personas, comidas y bebidas calientes. La manejadora de aire debe retirar este calor y humedad de manera que el aire pueda ser utilizado para acondicionar el espacio nuevamente.
Cuando existe una carga de refrigeración se debe suministrar aire a menor temperatura y humedad que las del aire en el espacio acondicionado. Esto permite que el aire de alimentación absorba calor y humedad mientras mantiene aceptables las condiciones del espacio. En efecto, el aire que se suministra absorbe el calor agregado por las cargas solar, de transmisión y de infiltración desde el exterior como así también de las personas, equipamientos y luces desde el interior. También absorbe la humedad añadida por la infiltración de aire exterior, más la humedad sumada desde el interior por las personas, comidas y bebidas calientes. La manejadora de aire debe retirar este calor y humedad de manera que el aire pueda ser utilizado para acondicionar el espacio nuevamente.
Para lograrlo, el refrigerante frío o agua fluye a través
de la serpentina de la enfriadora, absorbiendo calor del aire que pasa por
encima de los tubos y aletas. La humedad es extraída del aire que fluye por
encima de la serpentina manejadora porque parte del vapor de agua en el aire se
transforma en líquido al entrar en contacto con la serpentina fría. A medida
que el vapor de agua se condensa, el aire es deshumidificado y el condensado
(agua líquida) se recolecta y se drena fuera de la manejadora de aire.
En resumen, cuando en un espacio hay una carga de
refrigeración, se circula aire frío, seco y limpio a través de la habitación,
donde absorberá calor y humedad. La misma cantidad de aire se suministra a la
habitación. Se regresa a la manejadora de aire. Allí se mezcla con aire de
ventilación exterior, cuando se provee ventilación, luego se filtra y se envía
a la serpentina enfriadora (evaporador), la cual extrae el calor y la humedad.
El agua condensada desciende por el drenaje y la serpentina enfriadora absorbe
el calor. Siempre que exista una carga de refrigeración en el espacio
acondicionado y se provea capacidad de refrigeración para coincidir con esa
carga, el ciclo se repite a sí mismo.
REFRIGERACION MECANICA
Este proceso utiliza un fluido volátil para absorber calor de un lugar donde no es deseado, elevando su presión y temperatura de manera que el calor pueda ser rechazado. La refrigeración mecánica es posible por la capacidad que posee un líquido de absorber una gran cantidad de calor latente a medida que cambia de estado a temperatura constante para transformarse en un vapor. En términos simples y cotidianos este es el proceso de ebullición, pero es llamado evaporación en la terminología de refrigeración mecánica.
Un compuesto químico, el refrigerante, es el fluido utilizado en el sistema de refrigeración mecánica para lograr esta transferencia de calor latente. El segundo principio que hace que la refrigeración mecánica sea posible es que modificar su presión puede modificar la temperatura de ebullición de un líquido. La escala de presión más comúnmente utilizada para medir refrigerantes es libras por pulgada cuadrada manométrica.
Este proceso utiliza un fluido volátil para absorber calor de un lugar donde no es deseado, elevando su presión y temperatura de manera que el calor pueda ser rechazado. La refrigeración mecánica es posible por la capacidad que posee un líquido de absorber una gran cantidad de calor latente a medida que cambia de estado a temperatura constante para transformarse en un vapor. En términos simples y cotidianos este es el proceso de ebullición, pero es llamado evaporación en la terminología de refrigeración mecánica.
Un compuesto químico, el refrigerante, es el fluido utilizado en el sistema de refrigeración mecánica para lograr esta transferencia de calor latente. El segundo principio que hace que la refrigeración mecánica sea posible es que modificar su presión puede modificar la temperatura de ebullición de un líquido. La escala de presión más comúnmente utilizada para medir refrigerantes es libras por pulgada cuadrada manométrica.
Tipos de sistemas de aire acondicionado
DOMÉSTICOS
De ventana: Una
caja cuadrada contiene todas las partes funcionales del sistema. Debe colocarse
en un boquete practicado a la pared de tal forma que quede una mitad del
aparato en el exterior y la otra mitad en el interior. Ventajas: Bajo costo de
instalación. Fácil mantenimiento. Inconvenientes: Suelen consumir un poco más
de electricidad. Son, por lo general, ruidosos y en algunas comunidades no se
permiten al tener que hacer un gran boquete en la pared del edificio.
Split (de pared): Son
los equipos que más se están instalando en la actualidad ya que presentan
muchas ventajas frente a los de ventana y son relativamente económicos. La
unidad que contiene el compresor se encuentra en el exterior del edificio y se
comunica con la unidad interior (evaporador - condensador) mediante unos tubos
por lo que el agujero que hay que practicar en la pared es relativamente
pequeño. La variedad de potencias ofertada es muy amplia. Ventajas: Los niveles
de ruido son muy bajos y son muy estéticos, sobre todo los de última
generación. El mantenimiento es sencillo. Inconvenientes: Las instalación es
más complicada que en los modelos de ventana por lo que su coste es mayor. Es
difícil de colocar en determinados sitios, como parades pre-fabricadas.
Split
(consola de techo): Su
funcionamiento es similar a los de pared aunque suelen ser de mayor capacidad.
Su instalación es mas costosa y compleja. Ventajas: Elevada capacidad en un
solo equipo (desde 36000 hasta 60000 BTU) muy indicados para grandes espacios.
Inconvenientes: Elevado coste de instalación. Suelen ser algo más ruidosos.
COMERCIALES
Split
(consola de pared): Este modelo resuelve necesidades en comercios y locales
pequeños como cibers-cafés, peluquerías, barberías, locales pequeños, etc.
Ventajas: fácil instalación y relativamente bajo costo de la misma.
Mantenimiento mas espaciado y relativamente fácil. Desventajas: Se deben
aplicar en locales con pocas separaciones pues no cuentan con un tiro de aire
muy fuerte. los locales deben tender a ser cuadrados en vez de muy
"rectangulares" (un pasillo muy largo por ejemplo). Baja capacidad.
Split (consola de techo): Es ideal en pequeños locales y comercios, como
panaderías, comercios con alta rotación de clientes y ambientes abiertos.
Ventajas: Instalación relativamente sencilla y de bajo costo para el tipo de
aplicación. Silencioso, y si queda bien instalado ayuda a la decoración de
muchos ambientes comerciales. Generalmente se puede aplicar en lugares que ya
se encuentran decorados sin afectar demasiado la apariencia del local.
Inconvenientes: Mantenimiento tiende a ser más periódico y frecuente en
aplicaciones de ambientes de alta rotación de personas.
Centrales
(compacto o tipo split usando fancoils):
Este
diseño se aplica con mucha frecuencia en locales donde se requiere de un
confort extra y de un mayor nivel de decorado. Ventajas: Da imagen de alto valor y diseño costoso. Alta
estabilidad térmica y mantenimiento relativamente espaciado en el tiempo. Inconvenientes: Altísimo costo de
instalación inicial, requiriendo de decoración y uso de plafones y techo rasos
de alto costo de instalación. Uso obligado de conductos.
Roof-Top: Las unidades Roof-Top destacan por su fácil
instalación. Al tratarse de una unidad compacta, se elimina el trabajo de
conexiones frigoríficas, y proporciona la máxima flexibilidad al permitir
seleccionar entre la desembocadura de los conductos lateral e inferior.
Agua
Helada
Los
sistemas de Agua Helada son la solución ideal para sus requerimientos de Aire
Acondicionado ya que se manejan capacidades desde 1.5 toneladas hasta más de
2000 toneladas, estos equipos tienen la capacidad para generar agua helada a
los diferentes equipos (Manejadoras, Fan & Coil, Evaporadores, a cualquier
distancia, por medio de un sistema de bombeo adecuado con tuberías, normalmente
se utilizan para el acondicionamiento de Edificios, y en procesos industriales.
Enfriadores de Agua Helada (Chiller´s)
Unidades
Manejadoras de Aire
Unidades
Fan & Coil
QUE ES UN CHILLER
Es un
sistema de aire acondicionado refrigerado por agua que enfría el aire del
interior de un espacio. Este equipo puede enfriar el agua hasta 6°C y es
más eficiente que la torre de enfriamiento. Pero posee costo mayor.
Las unidades
enfriadoras de líquido o generadoras de agua helada chiller son
la solución ideal para cubrir las necesidades de Aire Acondicionado en
edificios comerciales, hospitales, universidades, hoteles, instalaciones
gubernamentales, etc., ya que el costo de la energía para generar refrigeración
usando otros sistemas de aire acondicionado en los mismos serian bastante
altos. Estos equipos tienen la ventaja de llevar el agua
refrigerada a las manejadoras a cualquier distancia mediante el bombeo
adecuado.
Como funciona un sistema de enfriamiento por
Chillers
El
chiller se coloca en el exterior del edificio. En el interior del edificio se
colocará las unidades termo-ventiladas denominadas FAN-COIL que son similares a
las unidades interiores de un sistema de expansión directa. Las únicas
conexiones entre la unidad interna y la unidad externa es un circuito
hidráulico común cerrando un circuito.
El líquido tratado en la unidad exterior enfriado o
calentado y circulará impulsada por la bomba incluida en el sistema hidrómico,
por todas las unidades FAN-COIL. Finalmente el FAN-COIL utiliza el agua que
circula por él, enviando el resultante del intercambio térmico (Aire frío o
aire caliente), mediante un ventilador al ambiente según las demandas de
confort del usuario.
Algunas de las aplicaciones más comunes de los chillers
son:
– La industria HVAC
(calefacción, ventilación y aire acondicionado): A gran escala los sistemas de
aire acondicionado bombean el agua enfriada a las serpentinas en áreas
específicas. Los sistemas de manejo de agua para cada área, abren y cierran el
flujo de agua a través de áreas específicas manteniendo el aire en los cuartos
a la temperatura deseada.
Estos sistemas cuentan con estos elementos
importantes:
*Compresor: Suministra
la energía del sistema
*Condensador: El
condensador es un intercambiador de calor, en el que se disipa el calor
absorbido en el evaporador.
*Sistema de expansión: El refrigerante líquido entra en el
dispositivo de expansión donde reduce su presión. Al reducirse su presión se
reduce bruscamente su temperatura.
*Evaporador o Fancoil: El refrigerante a baja temperatura y presión
pasa por el evaporador, que al igual que el condensador es un intercambiador de
calor, y absorbe el calor.
VENTAJAS
DE LOS CHILLER:
La ventaja principal del chiller es que por ser
controlado en forma electrónica, provee el agua a una temperatura deseada con
más precisión, y puede bajar más la temperatura al agua en comparación con
otros equipos como torres de enfriamiento.
Por ser un circuito generalmente cerrado, el agua
se contamina menos y la reposición de esta es menor o seas no hay tanta perdida
por evaporación. -La instalación es relativamente reducida y el chiller
generalmente tiene gran cantidad de sensores de presión, temperatura, flujo,
voltaje, corriente, lo que lo hace muy útil en cuanto a la detección de
problemas en el sistema.
DESVENTAJAS
DE LOS CHILLER:
Como desventajas tenemos que el Chiller es un equipo sumamente caro,
consume mucha energía, y requiere de un mantenimiento más especializado por lo
que incrementa el costo del proceso Un buen análisis de los requerimientos de
enfriamiento así como una correcta elección de los sistemas centrales de
enfriamiento y superficies de transferencia de calor pueden arrojar resultados
asombrosos en ahorro de energía, simplicidad de operación, reducción de gastos
innecesarios de mantenimiento, contratación de personal externo, etc.
Imágenes complementarias
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