sistemas artificiales de control de ambientes

SISTEMAS DE CONTROL DE

AMBIENTES Y VENTILACIÓN

UCREscuela de ArquitecturaInstalaciones en los edificios AQ-300

NORMATIVAS

SISTEMAS DE AIRE

ACONDICIONADO

EXTRACCIÓN

DUCTOS Y ACCESORIOS

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

ESTUDIOS DE CASO

REPRESENTACIÓN GRÁFICA

Catalina Jovel Quirós B33623David Guindon Badilla B02873Alejandro Quesada Víquez B35500

NORMATIVAS Y REGULACIONES

REGLAMENTO DE SEGURIDAD E HIGIENE DEL TRABAJO(2 de enero 1967, MTSS)

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES(17 al 22 de marzo, 1983)

ART.21Calidad de vida y seguridad de los empleados

ART.VIII 10

ART. IX 3.4

Factores según uso del edificio

Análisis según cada casoManuales de Bioseguridad para laboratorios clínicos de la CCSSReglamentos de instalaciones de las empresas

EJS:

NORMATIVAS Y REGULACIONES

ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers)

(Según Art. XI.21 del REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES)

Según ART.XI 21Normalización internacional de estándares

PLAN NACIONAL DE NORMALIZACIÓN(Implementado por Instituto de Normas Técnicas de CR)

LEY 7223

Eficiencia energética – Acondicionadores de aire tipo ventana, tipo dividido y tipo paquete –Requisitos (CTN 28 SC 01 GT 03).

Reglamento de control de sustancias agotadoras de la capa de ozono (SAO)

• Sirve para enfriar todos los ambientesde un edificio por igual

• En sistemas de edificaciones grandes, cuya climatización es esencialmenteregular.

• Se puede regular individualmente porcada ambiente por medio de termostatos digitales conectados a difusores que regulan el paso de aire de acuerdo a la temperatura del cuarto, porejemplo. Sin embargo, el sistema no es tan “personalizado” como el de un aire acondicionadounitario.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

SISTEMA CENTRALIZADO

Chiller

• Es un dispositivo con el fin de helar el aguaque sirve para climatizar un edificio. Con ayuda de la torre de enfriamiento, crean un ciclo de enfriamiento para climatizar edificiosde gran tamaño.

• Los dos grandes tipos de chiller son loschillers con enfriamiento de aire y los chillers con enfriamiento de agua.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A.

Chiller enfriado por agua

• Mayor mantenimiento

• Mayor instalación requerida (pues depende de la torrede enfriamiento para funcionar).

• Menor en tamaño, pues el condensador no require tantoespacio.

• Puede ir en interiores (sótano), no necesariamente enexteriores

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A.

• Mantenimiento mínimo

• Necesita estar en exteriores

• Menor instalación requerida, pues no depende de torres de enfriamiento ni de ningún otro equipo, funciona por sí solo.

• Mayor tamaño, porque los ventiladoresrequieren mayor espacio que el condensador.

• Son más communes en edificios de tamañomedio por no requerir otros equipos.

Chiller enfriado por aire

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A.

Torres de enfriamiento

• Forma parte del sistema de chiller enfriado por agua

• Se encarga de enfriar el agua que el chiller utiliza para, a su vez, helar el agua que va hacia losaires acondicionados de la edificación.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

B.

• Ciclo continuo de flujo de agua fría.

• Agua caliente viene del chiller y esesparcida por un área extensa para facilitarenfriamiento. Un gran ventilador ayuda a que el agua siga enfriando y expulse el vapor de agua hacia el exterior.

• El agua debe irse reemplazandopaulatinamente para compensar por lapérdida en el vapor de agua y paragarantizar eficiencia del Sistema.

• El agua fria vuelve al chiller para serenfriada a una temperatura de 2 a 7 gradoscentígrados.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A. Torres de enfriamiento

• El tamaño y la capacidad de latorre de enfriamiento depende dela demanda del edificio: si eledificio es muy grande o sidemanda mucha climatización(industriales) se puede optar porvarios modulos de torres deenfriamiento con igual número dechillers, o bien, torres de granescala como las industriales.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

B. Torres de enfriamiento

• Unitario oindividualizado, sonaquellos dispositivosque se puedencolocar paraclimatizar el espacioque sea necesario.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A. SISTEMA UNITARIO

• La invasividad varía, pueden serminimamenteinvasivos como los portátiles, o querequiera unainstalación invasivacomo el empotrado(tipo ventana).

• Además de ayudarcon el confort térmico,debe tambien tenerpropiedades de filtro yser confortable a nivelsonoro.

Tipo Ventana• Unidades diseñadas para climatizaci

ón de áreas individua-les. Estas unidades se consideran semiportátiles, ya que sepueden mover con facilidad de una habitación a otra o de un edificio a otro.

• Proporcionan enfriamiento, deshumidificación, filtrado y ventilación.

• Su instalación requiere una perforación especial en la pared o de utilizar una ventana o perforación ya existente.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A.

El Mini Split de pared y Piso/Techo

• Es un tipo de equipo de aire acondicionado para instalación permanente. Fue diseñado para serinstalado en habitaciones en las que resulta poco práctico o económico instalarun sistema de tipo ventana. Es necesario hacer una abertura en la pared exterior para la interconexión de la evaporadora y condensadora.

• Estas unidades son eficientes, silenciosas y fáci-les de instalar. Unidades para climatización de áreas individuales.

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

B.

Portátil• Versátiles unidades móviles para climatizar virtualmen

-te cualquier ambiente no importando su ubicación física. No gotea puesto quecuenta con un recipiente para drenado interno

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

A.

EXTRACCIÓN DEL AIRE

“Los extractores de aire son aparatos que ayudan a la buena ventilación de losespacios cerrados, asegurando que el aire se encuentre en buenas condiciones yque no resulte peligroso e incómodo respirar en ese espacio. Un extractor de airefunciona a través de un mecanismo similar al de un ventilador, es decir, a partirde un juego de hélices conectado a un motor que lo mantiene en movimiento.”NAKOMSA

TIPOS DE EXTRACCIÓN

1. AXIAL 2. CENTRÍFUGA

DUCTOS

Son los elementos através de los cuales sedistribuye el aire portodo el sistema. De ladecisión entre un tipo uotro de ducto de aireacondicionado dependeel comportamientoacústico y energético detoda la instalación. Sepueden clasificar porsus cualidadesmateriales, acústicas yde forma.

Ductos de aire acondicionado

LÁMINA METÁLICA

FIBRA DE VIDRIO

FLEXIBLES

A.B.

C.

A.

B.C.

DUCTOS

LÁMINA METÁLICAA.

La geometría de estos ductos está hecha con láminas metálicas (acerogalvanizado o inoxidable, cobre, aluminio, etc.).Se aíslan térmicamente al exterior con fibra de vidrio que se reviste de aluminiocomo barrera de vapor.Se puede colocar una capa de fibra de vidrio interior como aislante acústico y refuerzo.

DUCTOS

FIBRA (LANA) DE VIDRIOB.

Estos ductos están conformados por “paneles de lana de vidrio de alta densidad, aglomerada con resinas termoendurecibles.” (ISOVER p.16) los paneles son cortados y doblados para conseguir configuración deseada. Exteriormente se revisten de aluminio reforzado que proporciona estanqueidad, Interiormente se revisten de aluminio o de fibra de vidrio de acuerdo a las cualidades que se busquen obtener.

DUCTOS

DUCTOS FLEXIBLESC.

Ductos conformados por dos tubos de aluminio y poliéster dentro de los cuales se ubica un fieltro de lana de vidrio para aislamiento térmico.

Generan una gran pérdida de carga y problemas acústicos por lo que se utiliza entre el conducto principal y las rejillas y difusores (unidades terminales)

ACCESORIOS

DIFUSORES

ACCESORIOS

REJILLAS

De retorno

De inyección

ACCESORIOS

COMPUERTAS

ACCESORIOS

FILTROS

Filtro tipo HEPA para uso hospitalario de alto rigor

Filtro de pliegue sintético en caja de lámina galvanizada de eficiencias variables.

ACCESORIOS

DRENAJE DEL CONDENSADO

Los equipos de climatización sub producen condensados que deben ser evacuados. Los condensados pueden ser drenados mediante la gravedad o bien mediante bombas de condensado.

CONEXIONES

COPLES

REDUCCIONES

CRUCES

INJERTOS

CONEXIONES

DERIVACIONES

TRANSFORMACIONES

CODOS

DUCTOS

Dimensionamiento de DuctosCaudal: cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo

Carga térmica: suma de la carga ambiental (calor intercambiado entre el hombre y el ambiente) y el calor generado por los procesos metabólicos

conce

pto

s

DUCTOS

Dimensionamiento de DuctosDonde C es el caudal de inyección

al ambiente en m3 por minuto pormetro cuadrado del espacio, QRS esla carga térmica y la constante 210corresponde a una relación entrepeso y calor específico del aire,diferencia de temperatura entre airede impulsión y aire de local y unfactor de conversión de unidades.

cálc

ulo

DUCTOS

Dimensionamiento de DuctosSeguidamente, se multiplica el

caudal por el área del espacio y se divide por la cantidad de rejillas o difusores que se vayan a colocar. cá

lculo

DUCTOS

Para calcular el diámetro apropiado y velocidad

correspondiente para un conducto se utiliza la siguiente tabla en donde se toma en cuenta el caudal y el dato de la pérdida de carga.

En las rayas azules punteadas se suministran las pérdidas de carga típicas para: I: Instalaciones residenciales II: instalaciones de oficinas, tiendas pequeñas, clínicas, restaurantes, plantas de tipo hotel u hospitales, etc.III: Grandes almacenes y bancos, cafeterías, comedores, naves de trabajo, etc.

cálc

ulo

DUCTOS

Las velocidades y diámetros se especifican para ductos de sección circular por lo que la siguiente tabla relaciona diámetros con las dimensiones equivalentes en ductos de sección rectangular.

cálc

ulo

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

Sistemas Centralizados (tradicionales)

A.

B.

C.

D.A.

GENERACIÓN

DE CALOR

TRANSMICIÓN

DEL CALOR

REGULACIÓN

ALIMENTACIÓN

ENERGÉTICA

B.

C.

D.

A. Generación del calor

CALDERAS (tanque intermediario)

Agua / Vapor Combustibles fluidos, sólidos;de condensación, con quemador

Caldera Biomasa Caldera de Condensación

TERMOTANQUE (Central) GENERADOR DE AIRE CALIENTEA gas / a energía eléctrica

(ALTERNO: Paneles solares, Energía geotérmica)

Espacios (volúmenes) grandes

Combustible / Energía eléctrica / Gas

A. Generación del calor

De pie / para colgarDiferentes proveedores

A gas, de colgar Central (alta recuperación)

Termotanques solares

Generdor de aire caliente (Biomasa)

B. Transmisión del calor

RADIADORES (emisores)

Hierro fundido / Acero / Aluminio

Tubulares

Radiadores en un sistema por colector (CICLO)

Radiador de acero Radiador vertical de aluminio Radiador tubular

B. Transmisión del calor

PISO RADIANTE (losa, pared)

Losa radiante en unsistema por colector (CICLO)

Adaptabilidad a varios sistemas constructivos

Circulación de agua caliente por tubos instalados en el entrepiso

Instalación del sistema

B. Transmisión del calor

Sistemas Individualizados

CALENTADORES DE AIRE POR CONVECCIÓN FORZADA

Principio corriente de convección

Alimentados por un sustrato de calor (agua (centralizada)) / aire / vapor / resistencia eléctrica

Calefactor de resistencia eléctrica

C. Sistemas de control

Válvulas termostáticas: Paso de agua caliente vs. temperatura deseada

Termostatos ambiente: Informe de la temperatura ambiente.

Sonda exterior: Temperatura externa vs. demanda energética del sistema

Valvulas termostáticas (Digital y Analógica)

Según ASHRAE: Sala limpia/ estéril (cleanroom): Son utilizadas en aislacionismo de pacientes y cirugías donde existen riesgos mayores de infección. Se procura que la concentración de partículas en suspensión en el aire sea la menor posible.

Sistema aparte del sistema centralizado del edificio, así como en laboratorios, salas de cuidados intensivos, salas de partos.

Permite:● Funcionar independiente cuando el sistema centralizado tiene fallas o requieran mantenimiento.

● Reduce costos de energía, pues se pueden regular los caudales cuando la sala no esté en uso.

ESTUDIO DE CASO

QUIRÓFANO

Según la clasificación “Cleanroom” de ASHRAE:• Clase 1

Exigencias muy elevadas: Quirófanos, pabellón de maternidad, habitación de inmunodepresiones, laboratorios.

La clase 2• Exigencias habituales, así

que dichas habitaciones pueden depender únicamente del sistema centralizado de ventilación del edificio: Emergencias, salas de espera, cuidados de prematuros, pasillos, rayos X,...

ESTUDIO DE CASO

QUIRÓFANO

CLASE 1Temperatura y humedad: Control automático con termostatos.

Debe conservar una alta humedad relativa de entre 40 y 60% para ayudar a reducir la posibilidad de una explosión. Las chispas se forman con mayor facilidad si la humedad es baja. La Temperatura se debe conservar entre 18 a 24°C

Conductos de aire se colocan en el techo o en lo alto de la pared. Se utilizan filtros específicos, así comoluz ultravioleta germicida para limpiar el aire de impurezas peligrosas: el 99% de las partículas de 3 micrómetros o más son filtradas.

ESTUDIO DE CASO

QUIRÓFANO

Conductos de aire se colocan en el techo o en lo alto de la pared. Se utilizan filtros específicos, así como luz ultravioleta germicidapara limpiar el aire de impurezas peligrosas: el 99% de las partículas de 3 micrómetros o más son filtradas.

Filtros recomendados por la ASHRAE:

-Aspiración de UMA : prefiltro MERV 6

-1ra cama : MERV 8

-2da cama : MERV 17 (99,97% retención en 0,3 µm)

La normativa UNE (Europea) tiene nombres diferentes para los filtros pero cumplen la misma función.

ESTUDIO DE CASO

QUIRÓFANO

Diferencia entre el flujo laminar unidireccional y el flujo turbulento

ESTUDIO DE CASO

QUIRÓFANO

ESTUDIO DE CASO

QUIRÓFANO

Los aspectos fundamentales del diseño del sistema de ventilación en un edificio de oficinas son:

Control de temperatura (confort térmico)Circulación de aire frescoFiltración de aire contaminadoSilencioso y no invasivo

ESTUDIO DE CASO

EDIFICIO DE OFICINAS

Se utiliza ya sea chiller con torre de enfriamiento para edificios de gran tamaño o bien un sistema de aire acondicionado centralizado compacto para edificios pequeños.

ESTUDIO DE CASO

EDIFICIO DE OFICINAS

ESTUDIO DE CASO

EDIFICIO DE OFICINAS

ESTUDIO DE CASO

INDUSTRIAS

Sist. de extracción general Sist. de extracción localizadoVentilación por presión positiva

ESTUDIO DE CASO

ESTACIONAMIENTOS (VENTILACIÓN)

La ventilación puede hacerse mediante sistemas de inyección de extracción o mixtos.

El principal compuesto que se busca disolver el elmonóxido de carbono.

REPRESENTACIÓN GRÁFICADE LOS ELEMENTOS (VENTILACIÓN, EXTRACCIÓN, RECAMBIO)

REPRESENTACIÓN GRÁFICADE LOS ELEMENTOS (VENTILACIÓN, EXTRACCIÓN, RECAMBIO)

PREGUNTAS ¿Qué función tiene el CHILLER en un sistema de aire acondicionado centralizado?

Para el dimensionamiento de ductos, se toma en cuenta dos conceptos: CAUDAL, CARGA TÉRMICA. ¿En qué consiste cada uno?

¿Qué función tiene el RADIADOR en un sistema de calefacción centralizada?