17.10.12

CÁLCULO DE INSTALACIONES DE ACONDICIONAMIENTO AIRE

El acondicionamiento del aire de un local implica controlar las cuatro características del mismo:
• Temperatura
• Humedad
• Movimiento
• Pureza
La importancia relativa de cada una de estas características del aire depende del uso del local. Así en una Sala de Ordenadores son importante la temperatura y humedad principalmente y en un hospital el parámetro fundamental es la pureza.
Los pasos a seguir para diseñar cualquier instalación de aire acondicionado son:
• Cálculo de las cargas térmicas de los locales.
• Elección del sistema a utilizar.
• Cálculo de las redes de distribución de los fluidos.
• Selección de unidades.
CÁLCULO DE LAS CARGAS En una instalación de acondicionamiento de aire se trata de mantener en los locales unas condiciones deseadas de aire en cualquier época del año; hemos de conocer las cargas (factores que alteran dichas condiciones) en las circunstancias más desfavorables de invierno, en que representan pérdidas de calor que hay que compensar y de verano, cuando suponen ganancias de calor a eliminar.
Las cargas para refrigeración presentan los siguientes componentes:
-Transmisión por los cerramientos debido a la temperatura más elevada en el exterior o en locales adyacentes sin acondicionar.
-Radiación solar que penetra por los huecos acristalados.
-Calor interno de personas, máquinas y alumbrado.
Debido a la transmisión, la máxima carga se dará cuando las condiciones del ambiente exterior sean más desfavorables (estadísticamente en el mes de julio a las 15 horas solares). La carga pro radiación solar es variable con la hora, el día y el mes del año, dependiendo de la situación geográfica y de la orientación del cristal. Por tanto necesitamos poder determinar la carga de cada local a cualquier hora, día y mes, lo que aumenta considerablemente su complejidad respecto a las cargas de calefacción.
Para realizar el cálculo se sigue un método similar al del Manual de Aire Acondicionado CARRIER que a modo de resumen sería:
1.-CONDICIONES EXTERNAS DE CÁLCULO:
2.-CONDICIONES INTERIORES DE CÁLCULO.
3.- AIRE DE VENTILACIÓN. (VER TABLA DE CAUDALES DE AIRE EXTERIOR EN L/S POR UNIDAD DE LA NORMA UNE 100-011-91)
4.- CARGAS:
Carga Sensible.
Carga latente.
Cargas punta y máxima simultánea.
En resumen para calcular la carga punta será preciso, al menos, calcular las Hojas de Carga correspondientes a todas las horas correspondientes entre el máximo de transmisión, que coincide con las condiciones exteriores más desfavorables (julio 15 H) y al máximo de ganancia solar (variable con la orientación).
Con la carga punta así calculada, se dimensionarán los elementos específicos de la instalación del local: conductos y rejillas de aire, unidades autónomas, tuberías, etc.
Pero los elementos comunes: grupo frigorífico, climatizadores, torres de recuperación, etc no deben proyectarse para la suma de las cargas puntas de los locales, salvo en el caso de que estas puntas se produzcan simultáneamente, sino para la carga máxima simultánea que es la máxima carga que se da a la vez en todos los locales.
Teóricamente, su cálculo exigirá definir las cargas de todos los locales en el mes y hora en que se dan cada una de las cargas puntas. En la práctica, el número de tanteos se reduce considerablemente evaluando previamente la contribución de cada local al total.
1. CÁLCULO DE LAS CARGAS TÉRMICAS DE LOS LOCALES. MÉTODO SIMPLIFICADO. CÁLCULO SIMPLIFICADO DE EQUIPOS DOMÉSTICOS
En el caso frecuente de tener que determinar los aparatos a instalar en viviendas, y dado que las gamas de fabricación de aparatos para estas aplicaciones son limitadas, pueden utilizarse métodos de cálculo aproximados, más rápidos de realizar que el Método expuesto anteriormente, si bien es necesario insistir en su carácter “aproximado“; en el caso de que haya alguna singularidad, bien constructiva (mucha superficie acristalada focos de calor...) o de uso, no deben utilizarse. Se adjunta modelo utilizado:
HOJA DE CÁLCULO DE CARGAS DE REFRIGERACIÓN EQUIPOS DOMÉSTICOS






2.- SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO CLASIFICACIÓN
En función de su instalación, podemos dividir los sistemas en:
UNITARIOS Son aquellos formados por aparatos tipo ventana o partidos, generalmente de tipo individual.
SEMICENTRALIZADOS comprenden las unidades autónomas de tamaño medio.
CENTRALIZADOS Son aquellas en los que la producción de calor y frío se realiza mediante generadores situados en locales específicos. Desde allí, el calor y el frío se distribuye al resto de la instalación.
En función del tipo de fluido encargado de llevar a cada local el frío, se pueden clasificar en:
TODO AIRE
TODO AGUA
AIRE-AGUA
OTROS
SISTEMAS UNITARIOS
La unidades de ventana no realizan estrictamente un acondicionamiento del aire, sino un enfriamiento del mismo, que puede ser también de calentamiento si se dotan de resistencias eléctricas.
Estos aparatos constan de unos elementos, montados en una envolvente común, que son los siguientes:
condensadores, evaporadores, circuito frigorífico, compresor, panel de control, filtro, ventilador y opcionalmente, resistencias eléctricas.
El evaporador está situado en el interior del espacio a acondicionar y el compresor y el condensador están situados en el exterior. El condensado producido por la deshumidificación se recoge en una bandeja situadas bajo el evaporador.
Puede tener también una pequeña compuerta para tomar aire exterior (TAE).
Una variedad de esta aparato de ventana es el tipo BOMBA DE CALOR.
Una evolución de las unidades de ventana son las unidades PARTIDAS, que constan de una o varias unidades interiores en las que van situados los evaporadores con ventiladores de tipo centrífugo muy silenciosos, y una unidad exterior condensando por aire, con el resto de elementos. La unidad exterior va unida a las interiores con líneas de refrigeración de cobre.
Las unidades interiores pueden ser de tipo consola, pared o techo y en las versiones más recientes cuentan con dispositivos electrónicos para control de temperatura, ciclos de paradas, direcciones del aire impulsado etc, lo que ha extendido su uso ampliamente. Se fabrican para solo frío o en bomba de calor.
SISTEMAS CENTRALIZADOS
Los equipos más característicos de estos sistemas son las unidades autónomas que son unidades compactas, con mayores potencias que los equipos unitarios y que se utilizan en instalaciones pequeñas y medianas.
Permiten el acoplamiento de conductos y, por lo tanto, una distribución racional del aire, si bien en el caso de dar servicio una máquina a espacios con necesidades diferentes solo es posible regular las condiciones en aquel donde se sitúe el control. En el resto de los locales es posible instalar resistencias de recalentamiento accionadas por un termostato.
Por la forma de eliminar el calor del condensador pueden ser de dos tipos:
-Condensadores por aire.
-Condensadores por agua.
Las unidades autónomas compactas condensadas por aire van situadas normalmente, fuera del espacio acondicionador, debiendo disponerse de un flujo de aire que permita la evacuación del calor de condensación, lo que puede hacer necesaria la utilización de ventiladores centrífugos si es necesario disponer de conductos para evacuarlos.
Otra instalación característica de estas unidades, es el falso techo del propio local acondicionado, condensando mediante conductos a las fachadas más próximas.
Las unidades autónomas compactas condensadas por agua utilizan este fluido para evacuar el calor de condensación.
Como el calor específico del agua es cuatro veces superior al del aire (1 y 0,24 respectivamente) necesitan mucho menos caudal volumétrico de agua.
En su montaje más característico van situadas en el propio espacio a acondicionar.
Allí se hace llegar el agua del circuito de condensación, que es impulsada mediante una bomba, hasta una torre de recuperación, donde se enfría. También pueden utilizarse otros fluidos, como el gricol, en cuyo caso, en lugar de torre de recuperación, se emplea un condensador cerrado para que no se evapore (condensador evaporativo).
La unidades partidas o spilt son variaciones de los sistemas autónomos compactos que resuelven la eliminación del calor de condensación desplazando el condensador fuera del espacio acondicionado.
CONTINUARÁ...