Conocimientos básicos para diseño de una instalación de aire acondicionado

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INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO
1.- Introducción
Existen multitud de tipos de instalaciones de aire acondicionado que
intentan controlar la temperatura, humedad y calidad del aire.
Cada una de ellas tiene unas características propias, y el control
ejercido sobre los parámetros (temperatura, humedad, pureza del
aire,…) no siempre se puede efectuar correctamente, especialmente
cuando el aire se distribuye para diferentes espacios, y unos tienen
carga positiva y otros negativa; o unos necesitan mayor porcentaje
de aire de renovación que otros.

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2.- Tipos de Instalaciones de AA
Los tipos se clasifican en función de los fluidos que transportan la
energía térmica (calor o frío) hasta los locales.
Bajo este criterio, las instalaciones se agrupan en cuatro grandes
grupos
• Instalaciones todo aire.
• Instalaciones agua-aire.
• Instalaciones todo agua.
• Instalaciones con fluido refrigerante.
Aunque es posible que en una misma instalación existan varias
instalaciones, por ejemplo una eliminando la carga térmica perimetral,
y otra la del “interior” del local.

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3.- Instalaciones todo aire (I)
• Instalaciones con un conducto y variación de la T y/o caudal: (I)
- Empleadas para zona única: resultan más económicas en instalación
y mantenimiento, la regulación de temperatura se hace por medio de
un termostato actuando sobre:
a) El compresor y/o la caldera, parando y deteniendo el fluido.
b) Un bypass hace que el aire de recirculación no pase por la batería.
c) Con regulación sobre la batería de postcalentamiento; ofrece un control
independiente T y humedad pero costes de instalación y operación
elevados.

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3.- Instalaciones todo aire (II)
• Instalaciones con un conducto y variación de la T y/o caudal: (II)
- Empleadas para zonas múltiples (I), la regulación de temperatura se
hace por medio de un termostato actuando sobre:
a) Con caudal constante y temperatura variable. El aire es tratado
centralmente, y posteriormente es terminado de acondicionar en una
batería para cada zona; tiene altos costes de instalación y de operación.
b) Con temperatura constante y caudal variable. El aire es tratado
centralmente, y en cada zona se regula el caudal introducido en función
de las necesidades; problema la interacción de caudales.

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3- Instalaciones todo aire (III)
• Instalaciones con un conducto y variación de la T y/o caudal: (III)
- Para zonas múltiples (II), la regulación de T con termostato.
c) Con temperatura y caudal variables; son la unión de los dos sistemas
anteriores, actúan primero sobre las compuestas hasta un cierto valor
límite preestablecido, y después sobre las baterías.
d) Con caudal variable y recirculación local; un climatizador central sirve a
varias zonas, en las que se toma aire de recirculación de la propia zona.
e) Con caudal variable, recirculación local y T variable; igual al anterior, paro
en cada zona además incorpora baterías propias.

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3.- Instalaciones todo aire (V)
• Instalaciones multizonas:
Funcionan con caudal constante y T variable.
Existe división del aire que entra, una parte
por la batería de frío y otra por la de calor, y en
función de la T deseada en cada zona, por un
sistema de compuertas se selecciona la
fracción introducida en el local.
• Instalaciones de doble conducto:
Todo el aire es tratado centralmente en dos partes, y enviado por dos
conductos (uno frío y el otro caliente) a todas las diferentes zonas, la
mezcla de aire se hace al final. Son instalaciones voluminosas al
requerir dos conductos, y de caro funcionamiento.

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3.- Instalaciones todo aire (V)
• Instalaciones de conducto dual.
Cada ambiente recibe dos flujos de aire totalmente independientes:
– Uno primario, con caudal constante y T variable.
– Otro secundario, a temperatura constante y caudal variable.
Las diferencias con respecto al sistema de doble conducto son que los
conductos son menores (los dos conductos pueden contribuir para
frío); la regulación de humedad se hace independiente de la T.

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4- Instalaciones todo aire-agua
Tienen una instalación central de aire que controla la calidad del aire
y otra de agua que elimina la carga térmica del local. Los conductos
de aire son menores, y no siempre tienen aire de retorno.
•Instalaciones de inducción
El aire primario tratado centralmente se envía a
los inductores instalados en los locales; el aire
primario induce a que parte del aire del local
(secundario) pase por una batería alimentada
con agua caliente o fría. A 2, 3 o 4 tubos.
•Instalaciones de fancoils con aire primario
Similares a las anteriores, cambiando el inductor por un fancoil. A 2,
3 o 4 tubos.
•Instalaciones de paneles radiantes y aire primario
Son instalaciones con aire primario de renovación y paneles
radiantes alimentados con agua para la carga térmica.

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5.- Instalaciones todo agua
•Fancoils
Aparatos instalados en el local, constan de una o dos baterías agua-
aire, hacia las que se manda desde una instalación central agua fría o
caliente. La temperatura se regula local por local. Son sistemas sin
renovación de aire. Normalmente incorporan un ventilador,
generalmente con tres velocidades distintas.
– a dos tubos, una única batería, es necesario parcializar las zonas con
distinto tipo de carga; ofrece un bajo coste de instalación
– a tres tubos: a cada fancoil le llegan dos tubos, uno con agua caliente y
otro con agua fría, el tercer tubo es de retorno
– a cuatro tubos: disponen de dos baterías, una de frío y otra de calor pero
realiza un retorno selectivo

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6.- Instalaciones con fluido refrigerante (I)
Acondicionamiento individualizado en cada local; bajo coste inicial, y
una fácil instalación, sobre todo cuando el edificio está ya construido;
pero su coste de operación y su mantenimiento son costosos.
Estos sistemas no aportan aire de renovación, y pueden tener un fuerte
efecto estético en la fachada del edificio.
•Equipos deshumidificadores
Consiste en hacer pasar aire del
habitáculo a deshumidificar mediante
un ventilador por el evaporador y
posteriormente por el condensador de
un aparato de refrigeración.

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6.- Instalaciones con fluido refrigerante (II)
•Equipos partidos (split) domésticos de aire acondicionado
Son unidades productoras de frío para el acondicionamiento de
pequeños espacios (salones de viviendas, despachos, pequeños
comercios,...). Constan de dos partes:
– Unidad interior o evaporadora (v. expansión o capilar, bandeja de
condensados). Adicionalmente una resistencia eléctrica y “filtros”
– Unidad exterior o condensadora, (compresor); si el equipo es bomba de
calor incluye la válvula de 4 vías y la botella antigolpe de líquido.

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6.- Instalaciones con fluido refrigerante (III)
•Equipos de aire acondicionado compactos
En una unidad incluyen todo el equipo frigorífico. Internamente están
divididos en dos partes independientes y aisladas térmicamente.
Pueden estar diseñados para instalarse directamente en el local o para
conectarse a conductos.
Dentro de este tipo de equipos se pueden destacar dos tipos:
– Que el condensador esté refrigerado por agua; suele llevar incorporada
una válvula presostática de agua.
– Que el condensador esté refrigerado por aire, necesita de una
conducción del aire para el condensador desde y hacia el exterior.

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7.- Plantas enfriadoras de agua (I)
Unidades destinadas a conseguir agua fría, el evaporador es un
intercambiador (mejor de tubos) en contracorriente.
Se han de evitar las congelaciones por lo que la temperatura de salida
del agua esté comprendida entre 4 y 6ºC. Si el agua lleva algún
anticongelante esta temperatura puede ser hasta -5ºC.
Si trabaja con acumulación de la planta enfriadora suele trabajar a dos
temperaturas distintas.
Tanque de acumulación en paralelo

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7.- Plantas enfriadoras de agua (III)
Tanque de acumulación en serie aguas abajo
Tanque de acumulación en serie aguas arriba

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8.- Climatizadoras o U.T.A.s (I)
Los climatizadores son espacios destinados al acondicionamiento
de aire para la climatización centralizada de locales. Constan de
varias partes entre las que podemos destacar:
•La toma de aire
Parte aire de recirculación, conductos de retorno.
Conviene que lleven rejillas y filtros para evitar que la
contaminación del aire de un local afecte a los otros.
Parte aire exterior o de renovación. La toma de aire
exterior ha de estar colocada en un lugar donde el aire
esté limpio, y ha de tener rejillas y pueden llevar
instalados filtros.
Zona de free-cooling, es un espacio de mezcla del aire
de recirculación y del aire exterior.
Puede instalarse un recuperador de calor entre el aire
expulsado al exterior y el introducido al interior.

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8.- Climatizadoras o U.T.A.s (II)
•La sección de entrada
Filtros, ventilador, para aspirar el aire e
impulsarlo a través del climatizador, y
batería de precalentamiento para evitar
que la humedad condense.
•La sección de acondicionamiento
Baterías y/o resistencias eléctricas, deshumidificador, usualmente es
una batería de frío, y humidificador y filtro anti gotas.
•La sección de salida
Ventilador y filtros.
Constructivamente: compuertas de
acceso, uniones flexibles, soportes
elásticos y compuestas corta fuegos.

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8.- Climatizadoras o U.T.A.s (III)

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8.- Climatizadoras o U.T.A.s (IV)

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9.- Circuitos hidráulicos para las baterías (I)
Las baterías normalmente son alimentadas por agua fría o caliente,
esto hace que se necesite un circuito hidráulico.
Usualmente una máquina enfriadora o calentadora alimenta a varias
baterías, esto requiere un circuito primario y varios secundarios, uno
para cada climatizador, o zona a climatizar.
Bombas centrífugas con uniones flexibles para evitar la transmisión de
vibraciones y ruidos a las mismas, ...
Es conveniente que las diferentes bombas de la instalación sean
iguales, para poder tener repuestos; en los circuitos primarios se
suelen colocar dos bombas iguales en paralelo, una en reserva.
El hecho de tener varios secundarios hace que el equilibrado
hidráulico del conjunto no sea una cuestión sencilla, para este fin se
colocan válvulas reguladoras de caudal.
Las máquinas productoras de agua caliente o fría requieren de una
cantidad mínima de agua para funcionar.

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9.- Circuitos hidráulicos para las baterías (II)
Para evitar repetidas y continuas paradas y puestas en marcha, se
ha de colocar un tanque de inercia.
Como los circuitos hidráulicos tienen diferentes temperaturas se
requiere la colocación de vasos de expansión.
Como el agua lleva aire disuelto, se hace necesario la colocación
de purgadores de aire en las partes altas del circuito.
Disponer la posibilidad de llenado y vaciado del agua de la
instalación, conexiones con la red de agua local.
Se han de colocar válvulas de corte, antes y después de cada
elemento que sea previsible que halla que cambiar.
Las tuberías de agua han de ir térmicamente aisladas.
A la entrada de las baterías de los climatizadores hay que colocar
válvulas de tres vías, controladas por termostato.
También se hace conveniente la disposición de filtros.

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9.- Circuitos hidráulicos para las baterías (III)

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