Sistemas de refrigeración

Los métodos de refrigeración que se utilizan generalmente son de compresión mecánica que consiste en la realización de un proceso cíclico de transferencia de calor interior de un edificio al exterior, mediante la evaporación de sustancias denominadas refrigerantes como el freón, las que actualmente están siendo reemplazados por refrigerantes alternativos que no afectan el medio ambiente y la capa de ozono.

Clasificación de los equipamientos

Los equipamientos de refrigeración se utilizan para enfriar y deshumidificar el aire que se requiere tratar o para enfriar el agua que se envía a unidades de tratamiento de aire que circula por la instalación, por ello, se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Expansión Directa. Expansión Indirecta (agua fría).

Expansión Directa

Artículo principal: Expansión directaLa expansión seca –o expansión directa- es el método mediante el flujo másico de refrigerante suministrado al evaporador está limitado a la cantidad que pueda ser completamente vaporizado en su recorrido hasta el extremo final del evaporador, de tal manera que sólo llegue vapor a la línea de succión del compresor. Estos evaporadores son los más comunes en sistemas frigoríficos y son ampliamente utilizados en sistemas de aire acondicionado, refrigeración de media y baja temperatura, mas no son aconsejables en instalaciones de gran volumen para esta última.

Los evaporadores de expansión seca son algo menos eficientes que los de tipo inundados y los con sobrealimentación de líquido, sin embargo son, por lo general, mucho más simples en su diseño, de menor costo inicial, requieren menor carga de refrigerante y tienen menos problemas que los otros respecto de la migración de aceite en el sistema. Por estas razones el evaporador de expansión seca es el más popular.

Expansión Indirecta

Utilizan una unidad enfriadora de agua, la cual es distribuida a equipos de tratamiento de aire donde el serpentín trabaja con agua fría, denominados fan-coil; (ventilador-serpentín), que puede ser del tipo central constituido por un gabinete que distribuye el aire ambiente por medio de conductos o individuales verticales que se ubican sobre pared o bajo ventana u horizontales para colgar bajo el cielorraso.

El enfriador de agua ó chiller es un caso especial de máquina de refrigeración cuyo cometido es enfriar un medio líquido, generalmente agua. En modo bomba de calor también puede servir para calentar ese líquido. El evaporador tiene un tamaño menor que el de los enfriadores de aire, y la circulación del agua se proporciona desde el exterior mediante bombeo mecánico.

Son sistemas muy utilizados para acondicionar grandes instalaciones, edificios de oficinas y sobre todo aquellas que necesitan simultaneamente climatización y agua caliente sanitaria (ACS), por ejemplo hoteles y hospitales.

El agua enfriada, se usa posteriormente para:

Refrigerar maquinaria industrial. Plantas de procesos químicos y de alimentos. Procesos de acondicionamiento de aire en grandes instalaciones. El agua -generalmente fría- es

conducida por tuberías hacia una Unidad manejadora de aire y/o hacia unidades terminales denominadas Fancoils o ventiloconventores.

Producir agua para duchas y calentar piscinas.

Una unidad manejadora de aire o climatizador es un aparato de acondicionamiento de aire que se ocupa de mantener caudales de aire sometidos a un régimen temperatura preestablecida. También se encarga de mantener la humedad dentro de valores apropiados, así como de filtrar el aire.

Por sí mismos no producen calor ni frío; este aporte les llega de fuentes externas (caldera o máquinas frigoríficas) por tuberías de agua o gas refrigerante. También puede haber un aporte de calor mediante resistencias eléctricas de apoyo.

Consta de una entrada de aire exterior, un filtro, un ventilador, uno o dos intercambiadores de frío/calor, un separador de gotas (para verano) y un humidificador (para invierno).

En la normativa española se llama U.T.A. (Unidad de tratamiento del air

Objetivo y funcionamiento

La unidad manejadora de aire es capaz de velar por los tres parámetros elementales de la calidad del aire acondicionado que se resumen en: bajo particulado en suspensión, humedad relativa bajo control y temperatura de confort. El objetivo de la UMA es suministrar un gran caudal de aire acondicionado para ser distribuido por una red de ductos a través de la instalación en la cual se encontrará emplazada. Para dicho efecto estará constituida, y varía según fabricante y solicitación, de la siguiente manera.

Elementos adicionales

La máquina enfriadora de agua necesita de elementos adicionales que le permitan funcionar:

Redes de tubería y colectores. Distribuyen el agua enfriada hacia donde se necesita. Bombas de circulación. Generalmente dos en paralelo para asegurar que al menos una funciona, así

como dar operaciones de mantenimiento a otra. Vaso de expansión. Compensan la dilatación de la red de tubería. Elementos de control, presostatos y sondas de temperatura. Depósito de inercia. Válvula de llenado y válvula de vaciado. Decantadores.

Funciones que deben cumplir los equipos de climatización

Las funciones que deben cumplir los equipos de aires acondicionados consisten en:

En verano: enfriamiento y deshumectación. En invierno: calentamiento y humectación. Comunes en invierno y verano: ventilación, filtrado y circulación.

Estos procesos deben realizarse:

Automáticamente. Sin ruidos molestos. Con el menor consumo energético.

Ventilación

La función de ventilación, consiste en la entrada de aire exterior, para renovar permanentemente el aire de recirculación del sistema en las proporciones necesarias a fin de lograr un adecuado nivel de pureza, dado que como el resultado del proceso respiratorio, se consume oxígeno y se exhala anhídrido carbónico, por lo que debe suministrarse siempre aire nuevo a los locales para evitar que se produzcan viciamientos y olores.

El aire nuevo del edificio o aire de ventilación penetra a través de una reja de toma de aire, en un recinto llamado pleno de mezcla, en él se mezcla el aire nuevo con el aire de retorno de los locales, regulándose a voluntad mediante persianas de accionamiento manualmente o eventualmente automáticas.

Filtrado

La función de filtrado se cumple en la batería de filtros. Consiste en tratar el aire mediante filtros adecuados a fin de quitarle polvo, impurezas y partículas en suspensión. El grado de filtrado necesario dependerá del tipo de instalación de acondicionamientos a efectuar. Para la limpieza del aire se emplea filtros que normalmente son del tipo mecánico, compuestos por substancias porosas que obligan al aire al pasar por ellas, a dejar las partículas de polvo que lleva en suspensión. En las instalaciones comunes de confort se usan filtros de poliuretano, lana de vidrio, microfibras sintética o de metálicos de alambre con tejido de distinta malla de acero o aluminio embebidos en aceite. En las instalaciones industriales o en casos particulares se suelen emplear filtros especiales que son muchos más eficientes.

Enfriamiento y deshumectación

La función de refrigeración y deshumectación, se realiza en verano en forma simultanea en la batería de refrigeración, dado que si no se realiza, el porcentaje de humedad relativa aumenta en forma considerable, provocando una sensación de molestia y pesadez. La humedad contenida en el aire que circula se elimina por condensación, porque se hace trabajar la batería a una temperatura inferior a la del punto de rocío

En instalaciones industriales que se requiere gran posición puede aplicarse un sistema separado empleando para la deshumectación agentes absorbentes como la silica-gel.

Calentamiento

El calentamiento del aire se efectúa en invierno en la batería de calefacción, por medio de una batería agua caliente o vapor vinculadas con cañerías a una planta de calderas o intercambiadores a gas o eléctricos. Para aplicaciones de confort en instalaciones de agua fría se suele emplear la misma batería que se usa para refrigerar y para calefacción haciendo circular agua caliente por la misma, en la época de invierno. El sistema de expansión directa también se puede emplear la misma batería haciendo funcionar el sistema en el ciclo de bomba de calor.

Humectación

En invierno, si se calienta el aire sin entregarle humedad, la humedad relativa disminuye provocando resecamiento de las mucosas respiratorias, con las consiguientes molestias fisiológicas.

La función de humectación, que se ejecuta en invierno en el humectador, debe colocarse después de la batería de calefacción dado que el aire más caliente tiene la propiedad de absorber más humedad.

Existen aparatos que evaporan el agua contenida en una bandeja, por medio de una resistencia eléctrica del tipo blindado, la cual es controlada por medio de un humidostato de ambiente o de conducto. En los casos de grandes instalaciones, se recurre a baterías humidificadoras que incorporan al aire agua finamente pulvarizada y, como cumplen además una función, suelen llamarse también lavadores de aire.

Circulación

La función de circulación la realiza el ventilador dado que es necesario un cierto movimiento de aire en la zona de permanencia con el fin de evitar su estancamiento, sin que se produzca corrientes enérgicas que son perjudiciales. Se emplean ventiladores del tipo centrífugo, capaces de hacer circular los caudales de aires necesarios, venciendo las resistencias de frotamiento ocasionadas en el sistema con bajo nivel de ruidos.

Consumo energético

El costo que actualmente representa la energía eléctrica es de vital importancia en una especialidad como el aire acondicionado que requiere un elevado consumo, por lo que su reducción representa una de las premisas básicas en los criterios de diseño.

Otras formas de ahorrar energía consiste en la recuperación de calor de condensación aprovechando que los equipos frigoríficos desprenden en su funcionamiento gran cantidad de calor que convenientemente recuperada puede ser empleada para otros servicios o zonas frías del edificio o también el almacenamiento de energía enfriando agua o produciendo hielo en las horas de la noche cuando la tarifa energética es más económica, el que está destinado a recortar los picos térmicos diarios, permitiendo reducir de esa manera, el tamaño de los equipos acondicionadores.

Control Automático

El automatismo se realiza básicamente mediante un termostato que comandan el funcionamiento de los equipos y un humidistato para el control de la humedad. Esto constituye uno de los aspectos primordiales, dado que si bien el diseño de la instalación se efectúa en función de las condiciones más desfavorables o críticas, el sistema debe efectuar correctamente adaptándose a todas las variables climáticas y de utilización que se requieren por lo que se debe contar con los controles automáticos adecuados, especialmente en el caso de necesidades reducidas o parciales.

Adicionalmente a la optimización del consumo en cada una de las instalaciones en grandes edificios, es conveniente adoptar un sistema de gestión integral que posibilite la operación y regulación de toda la instalación del consumo energético, así como una disminución de los costos de mantenimiento.

TIPOS DE AIRE ACONDICIONADO

En el mercado existen multitud de tipos de sistemas de aire acondicioando, aquí trataremos los más comunes explicando su forma y funcionamiento, intentando detallar cuales pueden ser sus ventajas e inconvenientes. Esta descripción no debe tomarse como absoluta ya que para cada tipo existen diferentes variantes y siempre depende del lugar donde se vaya a realizar la instalación.

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 paredes 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.

Portátil: Incorporan todo el sistema en una caja acoplada con ruedas de tal forma que se puede transportar facilmente de una estancia a otra. Dispone de una manguera flexible que expulsa el aire caliente hacia el exterior. Ventajas: No requiere de instalación. Se transportan con facilidad y emiten muy poco ruido. Inconvenientes: Suelen ser bastante caros si tenemos en cuenta la relación calidad-precio. No son muy potentes.

Centrales (compacto o tipo split usando fancoils): La idea es la misma que en los de tipo Split pero la instalación es mucho mayor. Se utiliza en acondicionamiento completo de edificios. Su coste es muy alto pero ofrecen un alto nivel de confort. Ventajas: Agrega mucho valor a la vivienda que cuenta con ellos. El mantenimiento es sencillo y espaciado en el tiempo. Inconvenientes: Alto coste de instalación, utilización de conductos, plafones y techos rasos.

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 mas 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.

Roof Top ELECTRA HA Alta Gama Francesa. Capacidades de 6, 7,5 y 10 TR.

Características Generales

Descarga y retorno por el mismo lateral. Ventilador de inyección de dos velocidades en unidades 35 y 43. Ventilador de inyección accionado por correas (unidades 50 y superiores). Poleas de diámetro ajustable.Ventilador de condensación de dos velocidades. Compresores herméticos alternativos. Doble circuito de refrigeración (unidad 95). Válvula de expansión termostática. Flujo Vertical.

SISTEMA DE CONTROL INTELIGENTEVisualizador de cuatro cifras. Fácil acceso a toda la información de estado, alarmas y sensores. Control del compresor PI para optimizar el nivel de comodidad. Optimiza el descongelamiento del condensador. Memoria de las 10 últimas alarmas aún después de un corte eléctrico. Sistema de prueba de todos los modos de funcionamiento. Conexión para termostato de contacto seco.

OPCIONALESRefrigerante ecológico R-407C.

Diseñados y fabricados para 50 Hz.

Características destacadas

Línea de Autocontenidos "Rooftop" ELECTRA HA - Alta Gama Francesa Condensados por aire, frío calor por bomba Capacidades de 6, 7-1/2 y 10 TR. Motocompresores herméticos alternativos Sistema de control inteligente. Acceso a toda la información de estado, alarmas y sensores Sistema de prueba de todos los modos de funcionamiento.