Sistemas de Climatización: Tipos, Componentes y Criterios de Selección

Sistemas de Climatización: Tipos y Funcionamiento

Sistema VVT (Volumen y Temperatura Variable)

• Es el método más utilizado.
• Consiste en proporcionar el calentamiento de manera alternada, ya sea para frío o para calor, pero no simultáneamente.
• Generalmente, este sistema se implementa con equipos de expansión directa que pueden funcionar alternativamente para frío o para calor mediante una bomba de calor (el evaporador y el condensador se invierten).

Cajas Recalentadoras

• Se usan en edificios donde se requiere un ajuste más preciso y existen diferencias marcadas en los perfiles de temperaturas. En estos edificios, el sistema VVT no resulta satisfactorio.
• Se emplean cajas o baterías recalentadoras que pueden actuar simultáneamente con la de frío, y van a tener un mayor consumo energético que el sistema VVT.

Calefacción por Caldera a Gas Natural o Eléctrica

• El colector de mando puede estar conectado a una caldera donde se calienta el agua, y se lleva agua caliente desde la caldera a los distintos equipos terminales.

Cálculo de Cargas Térmicas

Calor Sensible - Cargas Externas 1: Ganancia de Calor por Transmisión y Efecto Solar en Muros o Techos

Muros exteriores:

Qt = A x K x Δte

• Qt = Cantidad de calor de transmisión (Kcal/h)
• A = Área transversal del muro (m²)
• K = Coeficiente de transmitancia térmica (Kcal/hm°C)
• Δte = Diferencia de temperatura equivalente (°C)

Muros interiores:

Qt = A x K x (t2 – ti)

• Qt = Cantidad de calor de transmisión (Kcal/h)
• A = Área transversal del muro (m²)
• K = Coeficiente de transmitancia térmica (Kcal/hm°C)
• t2 = Temperatura del local no acondicionado (°C)
• ti = Temperatura interior del local a acondicionar (°C)

Adoptar (t2 - ti) = 3°C

Calor Sensible - Cargas Externas 2: Ganancia de Calor a través de Vidrios

Transmisión en vidrios:

Qtv = A x K x (te – ti)

• Qtv = Cantidad de calor de transmisión en vidrios (Kcal/h)
• A = Área transversal del muro (m²)
• K = Coeficiente de transmitancia térmica (Kcal/hm°C)
• te = Temperatura exterior (°C)
• ti = Temperatura interior del local a acondicionar (°C)

Radiación solar en vidrios:

Qrv = A x I x c

• Qrv = Cantidad de calor por radiación solar (Kcal/h)
• A = Área del vidrio (m²)
• I = Intensidad de radiación solar (Kcal/hm²)
• c = Coeficiente de corrección por protección en vidrios

Calor Sensible - Cargas Internas

• Personas
• Iluminación (si es LED, 5 watts/m²)
• Motores
• Computadoras
• Disipaciones varias

Calor Latente Interior

• Personas
• Otras fuentes

Calor Latente Exterior

• Porcentaje de aire de renovaciones

Criterios para la Selección de Sistemas de Aire Acondicionado

1. Posibilidad de regulación de la temperatura.
2. Posibilidad de regulación de la humedad.
3. Posibilidad de filtrado.
4. Nivel de ruido.
5. Grado de integración con el edificio.
6. Inversión inicial.
7. Costo de funcionamiento.
8. Costo de mantenimiento: Origen del equipo y sus partes, costo del sistema, representantes técnicos oficiales del equipo para mantenimiento, prevenciones o reparaciones, grado de accesibilidad al espacio ocupado por el equipo.
9. Análisis de fallas.
10. Flexibilidad de uso.
11. Durabilidad, posibilidad de reparación o reposición.
12. Funcionamiento con características especiales: Continuidad de procesos, necesidades exigidas por cuestiones sanitarias (ej. quirófano), atmósferas de funcionamiento agresivo que puedan afectar los equipos (ej. ambientes con piletas de natación, el cloro puede afectar el equipo).

Tipos de Equipos de Aire Acondicionado

Split

• Casete (35 o 17 cm) 1, 2, 4 vías
• Consola
• Mural

MultiSplit

• Montado en techo casete, flujo doble, multi flujo, esquina.
• Empotrado en techo o en techo con ducto.

Pautas para el Diseño de Conductos

1. Espacio disponible.
2. Velocidad del aire: Antes de la caja: 800 m/min. Después de la caja: 400 m/min. Retornos: 200 m/min.
3. Nivel de ruido admisible.
4. Pérdidas o ganancias de calor: A través de la pared de los conductos cuando estos pasan por locales no climatizados o por dentro de cielorrasos o espacios no aislados con influencia de condiciones térmicas exteriores.
5. Fugas de aire: Hermeticidad en las uniones.
6. Pérdidas de presión en la red: A mayores pérdidas, mayor es la potencia que precisa el ventilador para contrarrestarlas y llegar a todas las zonas.

Tipos de pérdidas:

• Continuas por rozamiento, lineales a lo largo de los conductos: Por rugosidad de las paredes del conducto, por longitud del conducto.
• Parciales localizadas en los accidentes del recorrido: Por cambio de dirección y bifurcaciones, por cambio de sección, por obstáculos, por la forma de la sección del conducto (a medida que aumenta el perímetro, aumenta la pérdida de presión). La que más sirve es la de menor perímetro, así hay menos rozamiento.

Tipos de Ventiladores para Sistemas VAV

En los sistemas VAV, los ventiladores deben poder absorber las diferencias de presiones provocadas por el cierre de las compuertas.

• Ventilador con velocidad variable: Se puede emplear un ventilador de caudal variable, reduciendo el caudal de aire en relación directa con la disminución de la carga.
• Ventilador de velocidad constante: Es necesario instalar una compuerta o persiana by-pass para regular el flujo de aire.
• Ventilador regulando los álabes de aspiración: Se puede reducir el caudal mediante álabes colocados en la aspiración.

Compuertas con By-Pass

Se pueden emplear compuertas by-pass del tipo barométricas, en función de la diferencia de presión de entrada y salida del aire. Pueden utilizarse compuertas motorizadas, que accionan un motor modulante comandadas por un presostato a la salida del ventilador.