m6-icv

FORMACIÓN PROFESIONAL ESPECÍFICA

TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO

DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR

MÓDULO 6:Instalaciones de climatización y ventilación

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

Tomo 1

MÓDULO 6INSTALACIONES

DE CLIMATIZACIÓN Y

VENTILACIÓN

CICLO FORMATIVOMONTAJE Y MANTENIMIENTODE INSTALACIONES DE FRÍO,CLIMATIZACIÓN YPRODUCCIÓN DE CALORGRADO MEDIO

Tomo 1

AUTORES:César González Valiente / Rafael Ferrando Pérez

Edita

Conselleria de Cultura, Educación y DeporteCámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación de Valencia

Autores Expertos

César González Valiente / Rafael Ferrando Pérez

Dirección y coordinación del proyecto

Cámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación de Valencia

Isabel Galbis Cordova, Directora de la Escuela de Negocios Lluís Vives

Antonio Carmona Domingo, Subdirector de la Escuela de Negocios Lluís Vives

Julián Moreno Calabria, Coordinación de Programas

Máximo Moliner Segura, Coordinación General del Proyecto

Ilustración de portada: José María Valdés

Fotografías e ilustraciones de interior: Autores del módulo

Diseño y maquetación: Rosario Mas Millet

Todos los derechos reservados. No está permitida la reproducción total ni parcialde esta publicación, ni la recopilación en un sistema informático, ni la transmisiónpor medios electrónicos, mecánicos, por fotocopias, por registro o por otros métodos,sin la autorización previa y por escrito del editor.

ISBN: 978-84-96438-44-6

978-84-96438-47-7

CONTENIDO DEL MÓDULO SEIS

TOMO 1

U.D. 1 Repaso de unidades y magnitudes físicas relacionadas

con la climatización y ventilación ..................................... 5

U.D. 2 Instalaciones de ventilación .............................................. 43

U.D. 3 Conductos de distribución de aire ................................... 101

U.D. 4 La técnica de difusión del aire ......................................... 183

U.D. 5 Cálculo de cargas térmicas................................................ 229

TOMO 2

U.D. 6 Técnica de la refrigeración y la bomba de calor

aplicada a la climatización ................................................ 293

U.D. 7 El climatizador autónomo................................................. 355

U.D. 8 Instalaciones centralizadas, distribución con agua y

refrigerante ........................................................................ 445

U.D. 9 Instalaciones de regulación y control............................... 531

U.D. 10 Trabajo final de curso. Estudio y oferta para la

climatización de un local................................................... 569

Glosario del Módulo ......................................................................... 595

MÓDULO SEIS INSTALACIONES DECLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN

U.D. 1 REPASO DE UNIDADES Y MAGNITUDESFÍSICAS RELACIONADAS CON LA CLIMATIZACIÓNY VENTILACIÓN

M 6 / UD 1

MÓDULO SEIS INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN

U.D. 1 REPASO DE UNIDADES Y MAGNITUDES FÍSICAS RELACIONADAS CON LA CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN

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ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 9

Objetivos ........................................................................................ 11

1. La temperatura........................................................................ 13

2. El calor o energía calorífica.................................................... 16

2.1. Modos de transmisión del calor ...................................... 17

2.2. Calor latente ..................................................................... 18

2.3. Calor Sensible................................................................... 19

3. La potencia calorífica ............................................................. 21

4. Rendimiento............................................................................ 23

5. Presión ..................................................................................... 24

6. El vacío ..................................................................................... 27

7. El caudal .................................................................................. 29

8. Magnitudes eléctricas.............................................................. 33

8.1. Placas de características de motores y equipos............... 33

8.2. Conexión de equipos a la red de alimentación ............. 34

8.3. Medidas eléctricas ............................................................ 35

8.4. Líneas de alimentación a equipos................................... 35

Resumen ........................................................................................ 37

Cuestionario de autoevaluación................................................... 39

Laboratorio.................................................................................... 41

1. Medir temperaturas ......................................................... 41

2. Medir temperaturas de un equipo climatizador

funcionando ..................................................................... 41

3. Medir la velocidad de salida de aire con un

anemómetro ..................................................................... 41

4. Cálculo del COP aproximado de un equipo

climatizador ...................................................................... 41



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INTRODUCCIÓN

Para el estudio del presente módulo se hace necesario tener ciertosconocimientos como base de partida; esta unidad didáctica hace unrepaso de los conocimientos de física y matemáticas adquiridos en cursosanteriores.

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OBJETIVOS

El alumno, al final de está unidad didáctica, conocerá las magnitudesfísicas que trataremos relacionadas con la climatización; son principalmentelas siguientes:

• Temperatura: °C, °F, °K

• Energía: Julios, CV, Calorías.

• Potencia, Rendimiento.

• Presión: Pascales, Kg/cm2, Bar, mmHg, mm.c.a

• Caudal: L/s, m3/h

• Parámetros de la corriente eléctrica: Intensidad, Voltaje, Potenciaeléctrica.

Conceptos de la geometría necesaria para el estudio del presente módulo:

• Longitud de la circunferencia.

• Perímetro de secciones básicas.

• Sección de círculo, rectángulo, trapecio, etc.

• Cálculo de superficies irregulares y volúmenes.

• Fórmulas de utilidad.



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1. LA TEMPERATURA

Físicamente, la temperatura de un cuerpo no es más que el nivel devibración de sus moléculas; cuanto más vibran, más caliente está el cuerpo,y más energía calorífica tiene. A nivel sensorial todos somos capaces dedistinguir si un cuerpo está más caliente que otro, es decir podemosapreciar su temperatura relativa respecto a la de nuestro cuerpo.

La temperatura se mide con las unidades siguientes:

• Escala de grados Celsius o Centígrados con los puntos de referenciasiguientes:

– 0° C: congelación de agua a presión atmosférica.

– 100° C: ebullición del agua a presión atmosférica.

• A nivel científico se utilizan los grados Kelvin:

– 273° K: congelación del agua.

– 373° K: ebullición del agua.

• Los países anglosajones utilizan grados Fahrengeiht:

– 32° F: congelación de agua a presión atmosférica.

– 212° F (32 + 180): ebullición del agua a presión atmosférica.

Para convertir grados de una unidad a otra recordemos las fórmulas:

Para pasar de grados F a C se utiliza:

Para pasar de grados C a F se utiliza:

Por ejemplo:

Si la temperatura es de 30° C, en grados Fahrengeiht: será de 86° F.



Como vemos, latemperatura en ° Fsiempre es un valorsuperior a ° C.Los grados K sonsimilares a los ° C,pero sumándoles 273.100° C = 373° K

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El aparato que mide la temperatura se denomina Termómetro.

Los termómetros se construyen en diferentes formas comerciales segúnsu uso:

Termómetros de cristal con mercurio

Consisten en un tubo de cristal cuyo interior se llena con mercurio, elcual se dilata o contrae con la temperatura. Son muy precisos y fiables,pero de respuesta lenta.

Termómetro de mercurio

Termómetros de reloj con bimetal

Consisten en dos metales distintos unidos por la punta, de forma que alcalentarse o enfriarse, y dilatar una longitud diferente, se tuerce elconjunto hacia un lado. Mediante unas palancas se amplifica estemovimiento y se lleva a una aguja indicadora. Se usan mucho eninstalaciones con líquidos, calefacción y agua caliente. No son muyprecisos, pero son económicos, y de visualización rápida.

Termómetros con sonda a distancia por termopar

El termopar es una pequeña soldadura de dos metales distintos que tienela propiedad de producir una pequeña tensión eléctrica (mV) al cambiarla temperatura. Esta tensión se amplifica y se lleva a una escala graduada.Son muy utilizados en instrumentos portátiles y en sondas de temperaturade equipos, por su rapidez y precisión.



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Termómetros sin contacto por radiación

Miden la temperatura con la radiación que emite todo cuerpo caliente(como el fuego). Alcanzan poca distancia (1 m), y son muy rápidos, peropoco precisos. Actualmente son muy utilizados en procesos de manteni-miento para medir partes de una máquina en funcionamiento, sin riesgospara el operador.

Termómetro por infrarrojos



Termómetro con termopar

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2. EL CALOR O ENERGÍA CALORÍFICA

Es frecuente confundir el calor con la temperatura entre las personassin conocimientos técnicos, o asociar el calor con una temperaturaelevada.

El calor es la energía que posee un cuerpo debida a su temperatura.

El calor es la energía que fluye de un cuerpo caliente a uno frío, es decirdel cuerpo de mayor temperatura al de menor. Las moléculas vibrantesdel cuerpo caliente activan con sus choques a las del cuerpo frío,calentándolo, es decir, trasmitiéndole calor.

A nivel práctico podemos equiparar la temperatura como el nivel delagua de un recipiente. El agua siempre discurre de un nivel alto a unobajo. El caudal de agua sería el calor, y la temperatura el nivel del agua,de forma que las calorías fluyen de un cuerpo caliente a uno más frío.

Símil hidráulico de la transmisión de calor

La unidad de medida del calor es la caloría, que se define como:

La cantidad de calor necesaria para elevar un grado Centígrado un gramode agua.



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Al ser una unidad tan pequeña, se suele usar la Kcal (kilo caloría) iguala 1.000 calorías.

Una Kcal es, por lo tanto, el calor necesario para elevar un gradoCentígrado un kilogramo de agua, o un 1 Litro de agua.

Por ejemplo, para calentar 1 m3 de agua de 15° C a 60° C, la cantidadde calor necesaria será:

1000 kg de agua x (60 – 15) = 1000 x 45 = 45.000 Kcal.

Como el calor es una energía, también se mide en Julios, que es la unidaddel sistema Internacional, y los países anglosajones utilizan la BTU (BritishTermal Unit).

Las equivalencias son:

1 caloría = 4,186 Julios.

1 Kcal. = 0,00396 BTU

1 BTU = 253 Kcal

Cuando se calculan pérdidas de calor, es decir la extracción de calormediante equipos frigoríficos, a la Caloría se le denomina Frigoría (Frg).

A todos los efectos una Frigoría es una Kcaloría.

Ejemplo:

Calcular las Frigorías necesarias para enfriar 20 kg de aire de 36° C a30° C

Q = M x Ce x (t2 – t1) = 20 x 0,24 x (36 – 30) = 28,8 Frigorías.

2.1. Modos de transmisión del calor

El calor se transmite de tres maneras:

• Conducción: cuando hay un contacto directo entre dos cuerpos. Porejemplo, al tocar un objeto caliente o frío.

• Radiación: calentamiento a distancia. Por ejemplo, el calor del sol,o el que desprende el fuego o una estufa se transmite sin contacto,pero podemos sentir el calentamiento a una cierta distancia.



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• Convección: el calor es transportado por un fluido que se calienta yse desplaza hasta tocar el otro cuerpo. Por ejemplo, el secador depelo, o una estufa tipo convector.

En climatización se utiliza principalmente el sistema de convección, yaque normalmente se utilizan fluidos en casi todos los equipos.

2.2. Calor latente

Para hacer hervir agua es necesario aportar mucho calor. Podemoscomprobarlo en casa, colocando un cazo con agua al fuego, y muy prontovemos cómo elevamos su temperatura hasta el punto de ebullición(100° C); pero cuando se pone a hervir, precisa mucho tiempo paraevaporarse totalmente, y además, mientras hierve, la temperatura semantiene en 100° C, por mucho o poco fuego que le proporcionemos.

Este fenómeno aparece cuando un cuerpo cambia de estado (líquido,sólido o vapor).

Cuando el agua pasa de líquido a vapor precisa una cantidad grande deenergía que denominamos calor latente de vaporización, que en el casodel agua es de 540 Kcal por cada kg que se evapora. Es decir, para elevarel agua de 0 a 100° C, precisamos 100 kcal/kg, y para que cada kg deagua se evapora, 540 Kcal. Kcal.

Gráfico temperatura- calor absorbido- cambio de estado



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Por otra parte, para que el vapor de agua pase a líquido, es decir secondense, libera la misma cantidad de energía (540 Kcal/kg). El vaporde agua caliente mucho al condensarse (podemos apreciarlo cuando enuna cafetería nos calientan un vaso de leche con vapor, cómo en unossegundos calientan la leche, mediante el calor latente del vapor de agua).

El calor latente lo calculamos con la fórmula:

CL es el factor de calor latente, en Kcal/kg.

Cada material tiene un factor de calor latente propio. Otro factor latentees el de solidificación/fusión; es decir, para pasar de fase líquida a sóliday viceversa (agua/hielo), que es distinto del de vaporización.

Posibles cambios de estado

2.3. Calor sensible

Calor sensible es el que toman o ceden los cuerpos para cambiar sutemperatura.

Cuando un cuerpo cambia de temperatura, la cantidad de calor que hatomado o perdido se calcula con la ecuación:



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Siendo:

Q = calor en Kcal.

M = masa en kg

C e = Calor específico en kcal/kg/°C

t 2 – t 1= Temperaturas inicial, final en °C

El factor Ce es un factor que depende de cada material.

Valores de C e: Agua = 1; Aire= 0,24; Aceite= 0,29; Acero= 0,12.



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3. LA POTENCIA CALORÍFICA

La potencia sabemos que es la cantidad de energía que se transmite porunidad de tiempo.

La potencia de una máquina nos indica su capacidad para producirtrabajo. Si una máquina es más potente que otra, realiza el mismo trabajoen menos tiempo.

Por ejemplo: para ir de casa al colegio hace falta una cantidad de energía.Si tenemos dos motos, una más potente que otra, ¿con cuál llegaremosantes?

La moto de más potencia realiza el mismo trabajo (la energía) en menostiempo.

La potencia en el sistema internacional se mide en Watios.

La energía calorífica se puede medir en Watios o en Kilocalorías/hora.

La Kcal/h es la potencia de una máquina capaz de mover 1.000 caloríasdurante una hora de trabajo. Es la unidad más frecuente en climatización,aunque en la actualidad se tiende a utilizar cada vez más el Watio, porunificar todas las unidades al sistema internacional.

Por ejemplo: calcular la potencia de una llama capaz de calentar unrecipiente de 100 L de agua de 20 a 60° en 2 horas:

Energía necesaria: M x C e x (t 2 – t 1) = 100 x 1 x (60 – 20) = 4.000 Kcal.

Potencia = Energía / tiempo = 4.000 Kcal / 2 horas = 2.000 kcal/h

La conversión más frecuente que realizaremos durante el curso es la depasar de Kcal/hora a Watios y viceversa, ya que hay numerosos catálogos



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y hojas de características que utilizan indistintamente Watios y Kcal/h,y debemos saber realizar la conversión sin consultar.

Para pasar de Kcal/h a W, multiplicamos por 1,16.

Para pasar de W a Kcal/h multiplicamos por 0,86.

Recuerda que una misma potencia expresada en Watios es un valor superior al

de Kcal/h. 3000 Kcal/h = 3.480 Watios.

Otra unidad utilizada ampliamente es el BTU/hora, que es mayor quela Kcal/h. Si:

Muchos modelos de climatizadores utilizan las siglas ..12.. para referirsea un equipo de 3.000 Kcal/h de potencia (12 BTU/h).

Los valores de potencias en equipos climatizadores más encontrados enel mercado son los de la tabla siguiente:

Del mismo modo, las necesidades de calor o frío de un local, es decir lapotencia necesaria para climatizarlo, se expresan en W o Kcal/h.

Esta conversión W a Kcal/h es fundamental para la práctica diaria enclimatización, y por ello deberemos memorizarla.



BTU/h Kcal/h7 19009 220012 300018 450024 600032 800036 900040 1000048 12000

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4. RENDIMIENTO

El rendimiento es la relación entre la potencia útil o aprovechable pornosotros, y la que absorbe la máquina.

El rendimiento se simboliza con la letra (mu), y nos indica el tanto porciento de energía que se aprovecha, es decir no indica si la máquina esadecuada al trabajo que realiza.

El rendimiento es un valor entre 0 y 1. Una máquina muy eficiente tieneun rendimiento cercano a 1 (por ejemplo = 0,95). Una máquina pocoeficiente tiene un rendimiento bajo ( = 0,4).

El rendimiento se indica a veces en tanto por ciento, que lo mismo queen rendimiento simplemente multiplicado por 100.

Por ejemplo: si una caldera rinde 30.000 W de potencia, y consume34.000 W de energía eléctrica, su rendimiento será de: 30.000 / 34.000= 0,88 ó del 88%

Por ejemplo, si para ir al colegio utilizamos un camión, tendremos unrendimiento inferior que si vamos con un ciclomotor, pues el camiónconsume más combustible que el ciclomotor para el mismo trayecto.

En equipos de climatización la potencia calorífica útil es mayor que laeléctrica suministrada al equipo, ya que a la potencia útil se le suma laenergía tomada del exterior. A este rendimiento se le denominaCoeficiente de prestaciones COP, y su valor suele oscilar entre 2 y 4.



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5. PRESIÓN

La presión es la relación entre una fuerza y la superficie de aplicaciónde la misma.

Si apretamos un taco de acero contra un trozo de carne, ésta se apretaráun poco, pero si la apretamos con un cuchillo, con la misma fuerza, lapartiremos.

Siendo la fuerza la misma, en el segundo caso la presión que recibe lacarne es mucho mayor, dado que la superficie de contacto es muypequeña.

Presión = 10 N / 0,000005 m2 = 2.000.000 N/m2

Podemos imaginar la presión como el sufrimiento del material debidoa las fuerzas que se le aplican. Si la presión es muy grande, el materialpuede deformarse o romperse. Si la presión es pequeña, resiste sindeformarse.

Presión – superficie

Por el mismo concepto, si tenemos una presión pequeña, pero la superficiees grande, la fuerza resultante puede ser muy peligrosa.

El concepto de presión es muy importante en Climatización, y las unidadesson muy variadas, pero utilizaremos normalmente las siguientes:

• Pascal = 1 Newton / metro cuadrado. Símbolo Pa.

• Kp/cm2 (o kg/cm2) = Kilopondio / centímetro cuadrado.

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• Metro de columna de agua m.c.a.

• Milímetro de columna de agua mm.c.a.

• Milímetros de mercurio mm.hg.

• Bar y milibar = 0,001 Bar.

Puente de manómetros

En la práctica habitual, para cuando no se necesita mucha precisión, esmuy corriente realizar la simplificación siguiente:

1 kp/cm2 = 1 Atmósfera = 1 bar = 100 kPa

1 kg/cm2 = 10 m.c.a.

En la tabla siguiente se pueden encontrar las equivalencias exactas entrelas unidades de presión mencionadas.

Kpa. Kg/cm2 m.c.a. Psi. mm.hg Atm.Kpa. ----------- 0,0102 0,00102 0,149 7,36 0,00987kg/cm2 102 -- -------- 10 14,7 736 0,968m.c.a. 98,1 0,1 ------------- 1,49 73,6 0,0968Psi. 6,8 0,068 0,68 --------- 50 14,7mm.hg 0,133 0,00136 0,00136 0,0199 ----------- 760Atm. 101,3 1,033 10,33 15,18 736 ----------

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Unidades de presión Anglosajonas

En equipos fabricados en países anglosajones se utilizan otras unidadesde presión, de manera que deberemos saber la conversión a unidadesdel sistema internacional para poder realizar de forma conveniente sumantenimiento.

Libras por pulgada cuadrada o PSI. Muchos manómetros o instruccionesde equipos indican las presiones en psi.

1 Libra = aproximadamente 0,5 kg.

1 Pulgada = 25,4 mm.

1 kp/cm2 = 14,7 psi.

Es preciso memorizar las conversiones prácticas siguientes:

Para pasar de psi a kp/cm2 debemos de dividir por 15.

Para pasar de KPa a kp/cm2 o bar, dividimos por 100.

1 kg/cm2 equivale a 10 m.c.a.

1 Pulgada = 25,4 mm.

En resumen:

La presión de los equipos frigoríficos se suele expresar en KPa ó kp/cm2.

La presión de ventiladores o conductos de aire en mm.c.a. ó mbares.

La presión en tuberías de agua en Bar ó kg/cm2.

El aparato que mide la presión se denomina Manómetro, y suele ser unaesfera parecida a los termómetros. Tiene un tubo muy fino que conectacon el recipiente cuya presión queremos medir. La presión empuja unfuelle, que está conectado con la aguja indicadora.

También hay manómetros con indicación digital.

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6. EL VACÍO

El concepto de vacío es también fundamental en los equipos frigoríficos.

Por vacío se entiende presiones inferiores a la atmosférica, que es de1.013 mbar o 760 mm.hg

Significa que extraemos la casi totalidad del aire de un recipiente, aunquees imposible sacar todo el aire por completo.

El vacío se mide de varias formas:

• En milímetros de mercurio (mm.hg), de 0 a 760.

• En milibares, de 0 a 1000.

• Psi de vacío de 0 a 30. (cada psi de vacío vale la mitad).

Los manómetros suelen medir presiones relativas, es decir el cero es lapresión atmosférica, pero algunos indican presiones absolutas, siendo1 la presión atmosférica; por ello hay que tener cuidado con las susindicaciones, pues nos puede llevar a errores de 1 bar.

En las instalaciones frigoríficas se deben mantener siempre presionessuperiores a la atmosférica, para evitar la entrada del aire ambiente enel circuito y evitar su contaminación.

El aparato que mide el vacío también se le denomina Vacuómetro. Y esun manómetro con la escala de 0 a 1 atm.

Vacuómetro Bomba de vacío

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Para realizar el vacío en una instalación ésta debe estar completamentecerrada, y conectarle una bomba de vacío, que es un aparato que aspiratodos los gases del interior del circuito.

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7. EL CAUDAL

El caudal nos indica el volumen de un fluido que circula por unidad detiempo, es decir la cantidad de líquido o de gas que está pasando por unconducto o tubería.

El caudal de un líquido o gas se mide normalmente en Litros por segundo(L/s), o metros cúbicos por hora (m3/h).

Vemos que es la relación entre un volumen y el tiempo:

Muchas veces no conocemos el volumen, pero sí sabemos la velocidaddel fluido y la sección (área) del conducto, y entonces podemos calcularel caudal mediante la fórmula:

Velocidad en conductos de aire

La sección de un conducto es su superficie interior, perpendicular alsentido de circulación, que medimos en m2 ó cm2. Recordemos que parapasar de cm2 a m2 debemos de dividir por 10.000.

Por ejemplo:

Calcular el caudal de agua que circula por una tubería de 20 cm dediámetro, sabiendo que la velocidad del agua es de 2 m/s:

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Sección del tubo de 0,2 m de diámetro.

S = x D2 / 4 = 3,14 x 0,22 / 4 = 0,0315 m2

El caudal será:

Q = S x V = 0,0315 m2 x 2 m/s = 0,06 m3/s = 60 L/s.

Para medir el caudal se utilizan aparatos denominados caudalímetros.El contador de agua y gas de nuestra vivienda es un caudalímetro, ya quenos indica el volumen de agua o gas que hemos consumido.

Pero en Climatización generalmente no podemos medir el directamenteel caudal de una tubería o conducto de aire, sino que medimos lavelocidad del fluido, la sección interior del conducto, y calculamos elcaudal circulante mediante la fórmula anterior.

La velocidad de circulación de un gas la medimos con un anemómetro,y la de un líquido con un molinete o Venturi, normalmente enmetros/segundo (los metros que recorre en un segundo).

Hay que tener cuidado con las unidades:

Para pasar de L/s a m3/h se utiliza:

Fórmulas para calcular las secciones usuales de conducciones

Área

Para calcular secciones circulares de tuberías utilizamos la expresión:

Siendo D = diámetro interior.

Q [m3/h] = Q [L/s] x 3.600/1.000

1 L/s = 3,6 m3/h

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Para secciones rectangulares:

Siendo A y B = lados interiores.

También podemos calcular el caudal que circula por un conductomediante tablas conociendo el diámetro y la velocidad. (Ver tabla al finaldel tema)

Perímetro

Es la longitud total del contorno de un conducto:

Para conductos circulares: P = x D

Para conductos rectangulares: P = 2 x (A + B)

Medida de velocidades en conductos

Para tomar medidas de caudal debemos proceder de la forma siguiente:

• En conductos circulares, tomar cuatro medidas: centro, 1/4 del radio,1/2 del radio, 3/4 del radio.

• En conductos rectangulares tomar al menos 6 medidas, tres arribay tres abajo.

• En rejilla medir la velocidad a unos 10 cm de la boca en 4 puntosdistintos.

• En difusores circulares, tomar la lectura tocando el difusor en cadaanillo.

Medición de velocidad

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En medidas de flujo horizontal de aire, colocarse a un lado, y mantenerel molinete más elevado que la mano, y en medidas de flujo vertical,colocar el molinete horizontal, de forma que la mano, o nuestro cuerpo,no perturbe el flujo de aire y modifique la medición. En todos los casos,sacar la media aritmética de todas las mediciones.

X medio = (X1 + X2 + X3 + ... + Xn) / n

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8. MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Las magnitudes eléctricas mínimas que hay que conocer para lasinstalaciones de Climatización son las siguientes:

• Tensión, también llamada Voltaje, que es la diferencia de potencialentre dos conductores. Se mide en Voltios. El aparato de medida sedenomina voltímetro. Para medir lo conectaremos a dos conductoresdel circuito.

• Intensidad aparente, o cantidad de corriente que circula. Se mide enamperios. El aparato de llama amperímetro (pinzas amperimétricas).Se suele medir haciendo pasar el conductor por dentro de la pinza.

• Tipo de corriente: contínua o alterna. Monofásica o trifásica.

La tensión eficaz usual en la red de distribución europea es de 400Voltios entre fases, y 230 entre fase y neutro.

• Factor de potencia o cos : nos indica la parte de intensidad activadel total medido o aparente que utiliza el motor. Su valor suele serentre 0.8 y 0,9.

• Potencia eléctrica: se mide en Watios o Kilowatios (1.000 Watios).

Para calcular la potencia absorbida por un receptor se utiliza la fórmula:

Watios = V (tensión en voltios) x I (intensidad en Amperios) x cos

Si el receptor es trifásico:

Watios = V (entre fases) x I (Amp) x –3 x cos

8.1. Placas de características de motores y equipos

Todos los receptores eléctricos llevan una placa donde se indica el tipode corriente que precisa, la tensión e intensidad nominal y máxima.

Clase II, 400V 50Hz

3.750 W

In = 6,77 A, Cos 0,85

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En motores antiguos se indicaba la potencia en caballos (CV o HP).Recordemos que un CV son 736 Watios:

1 CV = 736 Watios

1 CV = 0,736 KW

Los motores hasta 2 KW suelen ser monofásicos, a partir de esta potenciasuelen ser trifásicos.

En circuitos de control de los equipos de climatización es frecuenteutilizar corriente continua a 12 ó 24 Voltios, que se consigue medianteun pequeño transformador de tensión. Hay que tener precaución de noconectar la tensión de línea a conductores de control, pues suele quemarsela placa electrónica del equipo.

8.2. Conexión de equipos a la red de alimentación

Se llama “Línea” o “Alimentación eléctrica” al conjunto de conductoresque suministra corriente desde la red a una máquina eléctrica o receptor.

Las líneas usuales en instalaciones pueden ser:

Monofásicas

Tensión 230 V.

Frecuencia: 50 Hz.

Conductores:

1 de Fase, color normalmente marrón. Símbolo “L” (Line).

1 de neutro, color azul. Símbolo “N” (Neutral).

1 de protección denominado “Tierra”, color verde-amarillo. Símbolo “T”o “G”.

Trifásicas

Tensión 400 V. (En grandes potencias 700 o 1000 V).

Frecuencia: 50 Hz.

Conductores:

3 de Fase, colores marrón, gris y negro. Símbolo R, S y T.

1 de neutro, color azul. Símbolo N.

1 de protección denominado “Tierra”, color verde-amarillo. Símbolo “T”o “G”.

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Para conectar un receptor monofásico 230V a una línea trifásica 400V,deberemos conectar:

Neutro con neutro (color azul).

Fase con una de las fases de línea (marrón, gris o negro).

Si conectamos un receptor a una tensión mayor de la de diseño, es decir400V donde se precisan 230V, con toda seguridad resultará dañado.

8.3. Medidas eléctricas

La tensión compuesta de la red la medimos con un voltímetro pinchandocon las dos puntas dos conductores activos de la misma.

La intensidad la medimos con un Amperímetro, normalmente de pinzatoroidal, separando uno de los conductores y midiendo:

• En líneas monofásicas la fase o el neutro.

• En líneas trifásicas, una de las fases.

Medición de la intensidad de corriente

8.4. Líneas de alimentación a equipos

Para conectar equipos climatizadores a una red eléctrica, deberemosdimensionar el conductor para que soporte la intensidad máxima delequipo.

La tabla siguiente nos indica el conductor mínimo a seleccionar segúnnos indica el vigente Reglamente Electrotécnico para Baja Tensión, segúnel tipo de colocación, y el número de cables.

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La tabla siguiente resume la anterior para conductores trifásicos de PVCo PE de 0,7 kV, montaje bajo tubo aislante empotrado en pared o suelo(columna 2). Este conductor es el adecuado para realizar líneas bajotubo a equipos de climatización en interior de edificios.

Sección conductor en mm2 Intensidad máxima A. Sección conductor enmm2 Intensidad máxima A.1,5 11,5 50 942,5 16 95 1004 21 120 1256 27 150 15010 3716 4925 6435 77

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RESUMEN

En la presente unidad hemos repasado los conceptos previos necesariospara afrontar el estudio de este modulo. La comprensión y el repaso delos mismos nos servirán como base de partida.

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CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN

Unidades de temperatura

1. ¿Cuántos ° C son 512° F?

2. ¿Cuántos ° F son 250° C?

3. Pasa 465° K a ° C y a ° F

Unidades de calor, energía y potencia

4. Un aparato de climatización tiene una potencia de 23.000 Kcal/h.¿Cuántos KW son?

5. El modelo de un climatizador es GW18. ¿Cuántas frigorías tendrá?

6. Un depósito de agua de 2000 L se llena con agua del grifo a 15°C.Para calentarlo a 95°C, ¿cuántas kcal se precisan? Si esto queremosque se realice en 3,5 horas, ¿de qué potencia será el calentador?Calcularlo en Kcal/h y en Watios.

Unidades de presión

7. Una bomba eleva el agua a 20 m de alto. ¿Qué presión en bar marcaráel manómetro de la bomba? ¿Y si está en kPa?

8. Un ventilador debe impulsa aire con una presión de 125 mm.c.a,¿Cuánto es en kPa? ¿Y en mm.Hg?

9. Un pilar de una nave industrial se apoya una placa de acero de 20 x20 cm. Si el pilar soporta una carga de 40 toneladas, ¿qué presión enkg/cm2 soporta la placa? ¿Y en kPa?

10. Un compresor aspira gas de un circuito cerrado para producir vacío,y el manómetro marca 750 milibares. Si la presión atmosférica ese díaes de 770 mm.hg, ¿qué presión esta venciendo en m.Hg.? ¿Y en Kpa).

Caudal

11. Un ventilador impulsa 400 m3/h a un local. ¿Cuántos L/s son? Sicolocamos dos ventiladores en paralelo, ¿cuántos l/s impulsarán entotal?

12. Por un conducto de 30 x 60 cm interiores, circula aire a una velocidadde 1 m/s. Calcula el caudal en m3/h y L/s.

13. Tenemos un conducto circular de 60 cm de diámetro. Si circulamosaire por su interior a 6 m/s, ¿qué caudal pasará en m3/h?

14. Una rejilla de aire mide 1 m x 2. Si tiene que pasar 10.000 m3/h. ¿Aqué velocidad en m/s atravesará el aire la rejilla?

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Electricidad

15. Un motor monofásico consume 6 Amperios. Si la tensión es de 230 V,¿qué potencia en Watios absorbe? ¿Y en caballos? Suponer cos = 0,8.

16. La potencia de un motor eléctrico es de 10 CV, con cos = 0,85, yconectado a una red de 400 V trifásica, ¿qué intensidad de la líneaserá la normal?

17. Un equipo climatizador tiene una regleta de conexión que indica:con tres fichas rotuladas con L N E$. ¿Es un equipo trifásico omonofásico? ¿Cuál será su tensión de alimentación, 230 ó 400 V?

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LABORATORIO

1. Medir temperaturas de:

• Interior aula en: cerca de las paredes, centro del aula, a 0,3 m delsuelo, a 1 m, a 2 m. Sacar la media.

• Exterior aula. Patio a la sombra, al sol.

• Aparatos. Radiadores del aula, una estufa

2. Medir temperaturas de un equipo climatizador funcionando, entradasy salidas de aire. Medir en varios puntos y calcular la media.

3. Medir la velocidad de salida de aire con un anemómetro en variospuntos de un equipo climatizador.

• Medir y calcular la sección del conducto o rejilla de salida delaire.

• Calcular el caudal de salida en m3/h.

4 Cálculo del COP aproximado de un equipo climatizador

En un equipo climatizador de tipo ventana o compacto se deberántomar los datos siguientes:

A) Localizar la placa de características del equipo e identificar enella los datos siguientes: Tensión, Intensidad Nominal, Cos ,Potencia en W.

B) Medir la tensión de la red de alimentación, y con una pinzaamperimétrica la intensidad aparente.

C) Temperatura de entrada del aire.

D) Temperatura de salida del aire.

E) Velocidad de salida del aire.

F) Sección de salida del aire

Pasos:

1° Calcular la potencia absorbida por el equipo con las medidaseléctricas.

2° Calcular el caudal en m3/h.

3° Calcular la potencia térmica con:

P (Kcal/h) = Q(m3/h) x 1,2 (densidad aire) x 0,24 (Ce aire) x(T2 – T1)

4° Pasar todas las unidades a Watios y calcular el COP.

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Otras prácticas

• Medir Presiones en tubería de agua. Cambiar de unidades Bar, PA,mmHg.

• Medir presiones en equipo frigorífico. Medir vacío.

Ejecución de las prácticas

Las medidas deberán realizarse con un termómetro con sonda, evitandoque el alumno interfiera con su cuerpo la medida.

Al finalizar cada práctica se redactará una Memoria conteniendo losapartados siguientes:

1. Objetivo de la práctica.

2. Proceso a seguir.

3. Instrumentos y materiales utilizados, cantidad, coste.

4. Resultados.

5. Conclusión: Valoración, dificultades encontradas.


U.D. 2 INSTALACIONES DE VENTILACIÓN

M 6 / UD 2



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ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 47

Objetivos ........................................................................................ 49

1. Generalidades.......................................................................... 51

1.1. Necesidad de ventilación................................................. 51

1.2. El aire contaminado......................................................... 52

1.3. El edificio enfermo .......................................................... 53

1.4. Ventilación y ahorro energético...................................... 53

1.5. Normativa ......................................................................... 56

2. Instalaciones de ventilación, componentes principales........ 58

2.1. Componentes ................................................................... 59

3. Parámetros físicos.................................................................... 60

3.1. Caudal ............................................................................... 60

3.2. Velocidad .......................................................................... 60

3.3. Presiones........................................................................... 60

3.4. Sección.............................................................................. 63

3.5. Rugosidad ......................................................................... 63

4. Cálculo de la ventilación necesaria en un local .................... 64

4.1. Norma UNE...................................................................... 64

4.2. Renovaciones/hora.......................................................... 65

4.3. Método Olf ....................................................................... 66

4.4. Ventilación natural........................................................... 67

5. Tipos de ventilación................................................................ 68

5.1. Por sobre-presión ............................................................. 68

5.2. Por depresión ................................................................... 68

5.3. Extracción localizada ....................................................... 69

5.4. Extracción centralizada ................................................... 70

6. El ventilador y sus tipos........................................................... 72

6.1. Curva característica de un ventilador ............................. 73

6.2. Clasificación de los ventiladores ..................................... 75

6.3. Componentes de un ventilador....................................... 79

6.4. Mando de ventiladores .................................................... 82

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6.5. Agrupación de ventiladores............................................. 83

6.7. Leyes de los ventiladores ................................................. 85

7. Selección de ventiladores. Rendimiento, nivel sonoro ........ 88

8. Averías y mantenimiento de instalaciones de ventilación .... 89

Resumen ........................................................................................ 93


Laboratorio.................................................................................... 97

Bibliografía .................................................................................... 99





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INTRODUCCIÓN

Con este tema podemos introducirnos de forma más fácil en la materia,fijando las instalaciones de ventilación y sus equipos.

Aprenderemos a distinguir los diferentes tipos de ventiladores, su uso ymantenimiento.

También calcularemos las necesidades de ventilación de diferentes localesde acuerdo con la normativa, y aprenderemos a realizar la instalaciónmás conveniente en cada caso.

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OBJETIVOS

Conocer los componentes y sistemas de ventilación, su cálculo, montajey mantenimiento.

Saber calcular y diseñar instalaciones de ventilación en locales públicos,industriales, y extracciones localizadas.



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1. GENERALIDADES

En la unidad didáctica anterior hemos recordado qué es el caudal y lapresión. Estos conceptos los vamos a aplicar para realizar instalacionesde ventilación.

1.1. Necesidad de ventilación

Las personas, para vivir, necesitamos respirar continuamente aire quenos aporte oxígeno para nuestro metabolismo. Este aire debe tener unacalidad suficiente y estar libre de contaminantes que afecten negativamentea nuestro organismo; en los locales cerrados el aire se vuelve inaceptablepara el consumo humano con el paso del tiempo: humos, polvo, personasrespirando, etc. La técnica que controla y procura un cambio del aireinterior polucionado por otro nuevo de mejor calidad es la “ventilación”.

El aporte de aire para las personas depende mucho de la actividad físicaque realicen: si están sentados, caminando, o realizando un trabajo físico.A mayor trabajo físico, mayor cantidad de aire se necesita.

Las instalaciones de ventilación se encargan de extraer o introducir airenuevo en un ambiente o zona interior, evitando la formación de ambientesinsalubres.

Dibujo local ventilado



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La ventilación forzada es completamente necesaria en los recintoscerrados, sobre todo cuando en el exterior hace frío o calor, y se cierrantodas las puertas y ventanas.

Un buen instalador de climatización nunca olvida dotar al local acondi-cionado con una ventilación suficiente.

1.2. El aire contaminado

El aire que respiramos está compuesto de.

• Oxígeno, 20%

• Nitrógeno, 78%

• Vapor de agua, 1,5%

• Otros gases, 0,5%

Por contaminantes entendemos las partículas o gases existentes en elaire, que pueden perjudicar nuestra salud.

Los contaminante los podemos clasificar en

• Humos y polvos. De muy pequeño tamaño.

• Aerosoles: formados por partículas líquidas en suspensión.

• Bio aerosoles: bacterias, virus, hongos, polen, etc. Generadas poranimales o plantas.

• Gases: butanos, alcoholes, disolventes. Generados en procesosindustriales o de limpieza.

• Vapores: por la respiración y transpiración de personas, y procesosde evaporación de agua. Baños, piscinas, cocinas, vestuarios.

• Contaminantes industriales: metales, fibras textiles o minerales, gasesde soldadura.

Las consecuencias de la contaminación del aire van desde simples sinusitisy tos a enfermedades pulmonares graves.

La respiración de las personas convierte el Oxígeno presente en el aire(O2), en dióxido de carbono (CO2), y la transpiración (por respiracióny sudor), genera vapor de agua, olores y aumento de la temperatura.

El aire contiene un 0,03% de CO2, que al ser respirado por el organismohumano sale a 37°C con un 4% de CO2. Asimismo, el ser humano enreposo absorbe 25 litros de Oxígeno por hora, equivalentes a 400 litrosde aire por hora, consumo que crece con la actividad.



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Por ejemplo, en una habitación cerrada herméticamente con personasen su interior respirando, el aire se va enrareciendo.

Cuando la presencia de CO2 es del 2%, la gente presenta un estado deexcitación.

Si se llega al 3% de CO2, observaremos un estado de depresión generalque puede llegar al desfallecimiento.

El límite máximo de CO2 recomendado es del 0,1%.

Midiendo la concentración de CO2 también podemos tener una ideabastante exacta de la calidad del aire en recintos con personas, y del nivelde ocupación del mismo (el número de personas presentes).

1.3. El edificio enfermo

Por síndrome del edificio enfermo se describe las consecuencias quetiene en los ocupantes de un edificio la falta de una adecuada ventilación.

Sea por la falta de limpieza, mantenimiento o diseño inadecuado de lasinstalaciones de ventilación, en los edificios enfermos se producenacumulaciones de contaminantes del aire interior, que se vuelve insano,sufriendo sus ocupantes de forma habitual en los periodos de estanciadolores de cabeza, enfermedades respiratorias, malestar físico, picoresde ojos, toses, etc. Desapareciendo los síntomas en los periodos en quelos ocupantes no frecuentan el edificio, por ejemplo los fines de semanay en vacaciones, si se trata de un edificio de oficinas.

Todas estas molestias y enfermedades son consecuencia de la malaventilación y/o filtración del ambiente del edificio. Los ocupantes nosuelen darse cuenta de ello, aunque habitan locales que están diseñadospara mantener una temperatura adecuada, la calidad del aire resultadeficiente, suelen ser edificios que por su construcción no permiten laapertura de las ventanas o si lo permiten resulta molesto por la entradadel aire exterior frío de invierno o caliente de verano.

1.4. Ventilación y ahorro energético

Normalmente la ventilación provoca un consumo extra de energía enlos edificios climatizados, pero no siempre es así, llegando incluso enocasiones a ser un elemento de ahorro energético considerable a teneren cuenta en el diseño de la instalación.

Lo que determina que la ventilación sea un coste energético o un ahorroes la comparación entre las entalpías del aire del interior y el del exterior,en la siguiente tabla se resumen los casos posibles.



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Tabla comparación de consumo energético según condiciones interiores, exteriores.

Las dos técnicas de ahorro energético más extendidas son el freecolingy los recuperadores entálpicos.

Uso del freecoling

Si observamos una instalación de climatización en modo verano veremosque la temperatura del ambiente interior de diseño es de 25 °C y que suuso es para las 24 horas del día.

A lo largo del día nos encontraremos con temperaturas mayores de 25 °Cy también con temperaturas inferiores (tarde, noche, madrugada).

La función del sistema freecoling es reducir al mínimo necesario laventilación cuando la temperatura exterior es superior a la ambiente yaumentar la ventilación al máximo cuando la temperatura exterior esinferior a la de ambiente.

Con esas dos premisas se conseguirán importantes ahorros energéticos.



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ITE 02.4.6 Enfriamiento gratuito por aire exterior

“Cuando el caudal de un subsistema de climatización sea mayor que3 m3/s y su régimen de funcionamiento sobrepase mil horas por año enque la demanda de energía pudiera satisfacerse gratuitamente con lacontenida en el aire exterior, será obligatoria la instalación de un sistemade aprovechamiento de la citada energía.”

Uso de los recuperadores entálpicos

La función de un recuperador entálpico en invierno es la de calentar elaire exterior de ventilación antes de ser introducido en el local, usandoel calor del aire que sacamos del local. En verano se pretende lo contrario,ceder el calor del aire introducido del exterior al que se extrae del local.

Suelen ser intercambiadores de calor de placas que crean un flujo cruzadoentre el aire de ventilación que entra del local y el que sale.



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ITE 02.4.7 Recuperación de calor del aire de extracción

“Cuando el caudal de aire de renovación de un subsistema de climatizaciónsea mayor que 3 m3/s y su régimen de funcionamiento superior a 1.000horas anuales de utilización del local o zona a climatizar, se diseñará unsistema de recuperación de la energía térmica del aire expulsado alexterior por medios mecánicos, con una eficiencia mínima, en calorsensible, del 45 por 100 referida al aire exterior, en las condicionesextremas de diseño de verano.”

1.5. Normativa

La ventilación de los locales está regulada por el RITE, el cual establecela obligatoriedad de cumplir la norma UNE 100011, que establece loscaudales mínimos de cada local, en función de su uso y ocupantes.

En la tabla siguiente se resume dicha norma:



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CAUDALES DE AIRE INTERIOR MÍNIMO DE VENTILACIÓN(SEGÚN NORMA UNE 100011)-

Caudales de aire exterior en l/s por unidadTipo de localPor persona Por m2 Por local Otros

Almacenes 0,75 a 3Aparcamientos 5Archivos 0.25Aseos públicos (1) 25 (12)Aseos individuales 15Auditorios 8Aulas 8Autopsia 2.5Bares 12 12Cafeterías 15 15Canchas para el deporte 2.5Comedores 10 6Cocinas (2) (3) 8 2Descanso, Salas de 20 15Dormitorios colectivos 8 1.5Escenarios 8 6Espera y recepción (Salas) 8 4Estudios Fotográficos 2.5Exposiciones (Salas de) 8 4Salas de fiestas 15 15Sala de fisioterapia 10 1.5Gimnasios 12 4Gradas de recintos deportivos 8 12Grandes almacenes (14) 8 2Habitaciones de hotel 15Habitaciones de hospital 15Imprentas, reproducción y planos 2.5Salas de juegos 12 10Laboratorios (6) 10 3Lavanderías industriales (1) (3) 15 5Vestíbulos 10 15Oficinas 10 1Paseos de centros comerciales 1Pasillos (15)Piscinas (7) 2.5Quirófanos y anexos 15 3Salas de reuniones 10 5Salas de recuperación 10 1.5Supermercados (14) 8 1.5Talleres:- En general.- En centros docentes- De reparación automática (5)

3010

33

7.5Templos para culto 8Tiendas:En generalDe animales (8)Especiales (10)

10--

0.7552

UVIS (8) 10 1.5Vestuarios (8) 2.5 10 (13)

(*) Notas de la norma que se ven en cada caso.

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2. INSTALACIONES DE VENTILACIÓN

Las instalaciones de ventilación se encargan de extraer o introducir airedel exterior en un ambiente o zona interior.

La ventilación es necesaria en los recintos para:

• Aportar aire nuevo con oxígeno para la respiración de las personas.

• Extraer el aire viciado producido por la respiración, humos, gases ,etc.

• Rebajar la temperatura interior en locales no climatizados.

La ventilación también se realiza en las zonas de trabajo para extraergases o apartarlos de la respiración del operario.

Ejemplo de usos de la ventilación:

• Extracción de humos en cocinas.

• Extracción de humos en garajes de automóviles.

• Extracción de gases en zonas de pintura.

• Extracción de aire en zonas de soldaduras.

• Renovación de ambientes en locales cerrados, cines, auditorios,discotecas.

• Ventilación en granjas para rebajar la temperatura del ambiente.

• Ventilación en automóviles.



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2.1. Componentes

Los componentes de una instalación de ventilación son:

• Ventiladores: máquinas que hacen moverse el aire al generar unapresión.

• Conducciones: por donde circula el aire de un local a otro.

• Elementos de difusión: rejillas o bocas de entrada y salida de aire.

• Elementos accesorios: compuertas, mandos, reguladores.



60

3. PARÁMETROS FÍSICOS

Los parámetros para dimensionar un sistema de ventilación son:

3.1. Caudal

El Caudal (Q): es el volumen o la masa de aire desplazado por unidadde tiempo, lo medimos normalmente en m3/hora (m3/h) y Litros porsegundo (L/s).

La equivalencia que mantienen estas dos unidades es:

3.2. Velocidad

La velocidad de aire (V): es la rapidez con la que circula el aire por elinterior del conducto. Se mide en metros por segundo (m/Seg.).

En la medida que aumenta la velocidad en los conductos de aire el ruidotransmitido es mayor y aumenta la pérdida de carga en los conductos.

3.3. Presiones

La presión aumenta con la longitud el conducto, y también con lavelocidad. Las unidades más habituales para medir la presión son:

• Milímetro de columna de agua: mm.c.a

• Milímetro de columna mercurio: mm.Hg

• Pascal: Pa.

Recordemos las equivalencias:

• Pa. = 1 N/m2.

• mm.c.a = 9,80665 Pa.

• 0,76 mm.hg = 9,8 Pa.



hm

SegL 36,3.1 =

= segmTiempoLongitudVelocidad

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La presión necesaria o disponible P: es la presión que el ventilador debede vencer para hacer circular el aire en una red de conductos.

La presión estática Pe actúa en todos sentidos dentro del conducto. Semanifiesta en el mismo sentido y en el contrario de la corriente.

Si queremos poner un ejemplo de lugares en los que sólo exista presiónestática, podríamos enumerar un balón de fútbol; un local completamentecerrado y sin nada de movimiento de aire tendría como presión estáticala equivalente a la presión atmosférica.

Si en un conducto la presión estática es positiva y existe un agujero enel mismo, el aire que circula por su interior tiende a salir del conducto.

Si por el contrario, la presión estática es negativa, el aire del local tiendea entrar en el conducto.

La presión dinámica Pd actúa en el sentido de la velocidad del aire. Suexpresión es:

Siendo:

V = Velocidad en m/seg.

Pd = Presión Dinámica en Pascales.

Ejemplos

Una cometa se mantiene en el aire gracias a la componente de presióndinámica.

Los aerogeneradores eléctricos que vemos en los montes producenenergía aprovechando la energía dinámica del viento.

Como se observa, la presión es función del cuadrado de la velocidad,esto explica de una forma clara que los automóviles disparen su consumo,cuando la velocidad aumenta.

La presión total es la suma de la presión dinámica + estática.



162VPd =

62



Presiones en conducto con caudal

Presiones del conducto sin caudal

El aire, al atravesar los conductos y rejillas, sufre una pérdida de presión.Al aumentar la velocidad, aumenta el roce con las paredes y hay máspérdida de presión (pérdida de carga). El ventilador es el que tiene queproporcionar esta presión.

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3.4. Sección

Es el área o superficie interior del conducto, medida de forma perpen-dicular al paso del aire.

En conductos rectangulares la sección es:

S = Superficie en m2

L = Longitud en m.

A = Ancho en m.

En conductor circulares:

S = Superficie en m2

D = Diámetro en m.

R = Radio en m.

Hay que tener cuidado con las unidades, si nos dan las dimensiones encentímetros o milímetros, lo mejor es pasarlas todas a metros, y despuésaplicar la fórmula.

3.5. Rugosidad

Si el interior del conducto es liso, el aire circulará con facilidad, y conpoco ruido, pero si el interior del conducto es rugoso (irregular) el airese frenará, y el ventilador necesitará más presión para un mismo caudal.

ALS ×=

22

4 RDS ×=×=

64



4. CÁLCULO DE LA VENTILACIÓN NECESARIAEN UN LOCAL

4.1. Norma UNE

La cantidad de aire para la ventilación un local depende del nivel deactividad física de los ocupantes, ya que al realizar ejercicio físico, comobailar, o caminar, se consume más oxígeno que si se permanece sentadoen reposo.

También depende del tipo de local, ya que la ventilación necesaria esdistinta en una tienda que en una discoteca.

La Norma UNE 100011 detalla para cada actividad la ventilación necesariaen L/s por ocupante, y en m3/h por m2 de local.

Es decir, multiplicamos el total de personas que quepan en el local, porel factor que nos indica la norma, y obtenemos el caudal total de ventilacióndel local en L/s.

Estos caudales se consideran mínimos a efectos de ventilación y máximosa efectos de ahorro de energía.

Donde:

Q = Caudal necesario en Litros por segundo [L/seg.]

n = número de ocupantes.

F= Factor de la tabla.

En locales donde no conozcamos los ocupantes, multiplicaremos los m2

de superficie del local por el factor de la norma, y obtenemos igualmenteel caudal total de ventilación.

Donde:

Q = Caudal necesario en Litros por segundo [L/seg.]

S = Superficie del local en [ m2 ]d.

F= Factor de la tabla.

Siempre tomaremos la mayor de las dos cifras resultantes.

FnQ ×=

FSQ ×=

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Podemos resumir la norma con el criterio siguiente:

• En locales con ocupantes sentados (cines, auditorios), tomar 8 L/s/ persona.

• En locales con ocupantes de pie (bares, vestíbulos), tomar 12 L/s /persona.

• En locales con ocupantes de haciendo ejercicio (discotecas, recintosdeportivos), tomar 18 L/s / persona.

Por ejemplo:

En una sala de fiestas de 32 x 15 m de planta, y 4 m de alto, donde secalcula una ocupación de 1 persona cada 2 metros cuadrados de local.

Según la norma UNE100011

Por superficie resulta:

Superficie = 32x15= 480 m2.

Caudal = S x F = 480 x 15= 1.800 L/seg = 6.480 m3/h.

Por ocupantes:

Ocupación = 480 m2 x 1 Persona/ 2 m2 = 240 Personas.

Caudal = n x F = 240 x 15 = 3.600 L/seg = 12.960 m3/h.

Es criterio del instalador el adoptar un valor u otro, pero siempre esrecomendable utilizar como mínimo el valor de la ocupación.

4.2. Renovaciones / hora

Todo local cerrado tiene un volumen que podemos calcular:

Donde:

V= Volumen del local [m3]

S= Superficie del local [m2]

H= Altura [m]

Por ejemplo:

Si un local tiene 200 m2 de superficie y su altura es de 3 m, su volumenserá de

hSV ×=

66



Si instalamos un extractor de 600 m3/h, será capaz de vaciar y renovartodo el aire del local en 1 hora. Si fuese de 1200 m3/h, renovaría el airedel local dos veces en una hora.

El concepto de renovaciones/hora se refiere a una extracción capaz deaportar varias veces el volumen del local, es decir renovamos su airecompletamente varias veces cada hora.

Se utiliza principalmente en locales industriales, talleres, cocinas, etc.,donde la ventilación no depende de los ocupantes.

Siendo el volumen del local V = Superficie en planta x Altura

Para obtener n = 10 renovaciones/hora el caudal resultante será:

4.3. Método Olf

Se trata de un método europeo reciente basado en la percepción de lacontaminación corporal (el olor desagradable que producen las personas).

Un Olf es la contaminación que emite una persona en un recinto ventiladocon caudal de aire de 10 l/s.

.6003200 2mhSV =×=×=

67



Otros valores de olf:

Persona haciendo ejercicio ligero 4 olf

Persona haciendo ejercicio fuerte 10 olf

Niño pequeño jugando 1,2 olf

Niño grande 1,3 olf

Los edificios también necesitan una ventilación:

Edificios viejos: 0,1 olf/m2

Edificios nuevos: 0,2 olf/m2

El porcentaje de personas que están satisfechas con el ambiente de unlocal depende de la ventilación por Olf, y está tabulado en la gráficasiguiente:

Se suele tomar la proporción del 20% de insatisfechos, que equivale a7,5 L/s y Olf.

La ventilación necesaria será:

Q (L/s) = Olfs en el local x L/s y olf (grafica)

Ejemplo:

Una sala de baile moderna de 200 m2 lo ocupan 25 personas. Calcularla ventilación para un nivel de descontentos del 15%.

El total de olf es 45 personas x 4 olf persona = 100 olf

Para el local: 200 m2 x 0,1 olf/m2 = 20 olf

Total 120 olf

Caudal por Olf según gráfico para el 15% = 10 L/s y olf.

Caudal necesario = 120 olf x 10 L/s = 1.200 L/s

Equivalente a 1.200 x 3,6 = 4.320 m3/h

4.4. Ventilación natural

Si en un local existen ventanas suficientes, puede no ser necesario instalarun sistema de ventilación forzada, ya que las personas abrirán las ventanassi es necesario.

En locales con personas se exige que la superficie de ventanas practicablessea como mínimo = superficie del local / 30, o mayor.

En las viviendas particulares es suficiente con la ventilación natural, peroen locales públicos, es mejor instalar una ventilación forzada, ya quemuchas veces nadie se preocupa de abrir y cerrar ventanas.

68



5. TIPOS DE VENTILACIÓN

¿Extraer o impulsar?

Muchas veces al instalador se la presenta la duda entre extraer al airedel local o impulsar al mismo aire del exterior.

En general podremos pensar que si un local está en sobrepresión respectoa otro o al exterior, la posibilidad de introducir contaminantes delsegundo al primero se reduce.

Hay que tener en cuenta que en recinto cualquiera no se fabrica ni sedestruye aire. Para extraer aire por una abertura, tendrá que entrar elmismo caudal por otra.

5.1. Por sobre-presión

En locales o zonas donde impulsamos aire del exterior al local ocurreque el aire interior saldrá por rejillas o puertas.

El local estará en sobrepresión.

Muchas veces la presión del aire en el local provocará que las puertascuesten de abrir y que cierren violentamente.

5.2. Por depresión

Si instalamos un extractor, el local estará en depresión.

Si sacamos aire del local, el aire exterior puede entrar dejando algunaventana entreabierta, o colocando rejillas de entrada de aire.

69



En ambos casos deberemos asegurar otra abertura para la entrada osalida libre del aire, o la instalación no realizará su cometido.

En grandes locales de reunión, se debe instalar un extractor y un impulsor,para asegurar con exactitud la circulación de aire bajo cualquier supuesto.Es este caso lo llamamos extracción completa.

5.3. Extracción localizada

En muchos locales industriales se realizan procesos que generan emisionesde gases u olores. Si estos procesos se realizan en una zona concreta, lomejor es realizar una extracción localizada, para evitar que se expandanpor todo el recinto.

La extracción localizada consiste en arrastrar la contaminación medianteuna velocidad mínima del aire, y para ello deberemos de calcular elcaudal en función de la superficie de la campana, con la fórmula delcaudal:

70



Q = caudal del ventilador en m3/s

S = superficie de la campana em m2

V = velocidad mínima en m/s (cocinas = 1 m/s, soldaduras = 1,5 m/s)

Ejemplo:

Calcular el extractor de una cocina de restaurante cuya campana mide3 x 0,6m.

Caudal = 1 m/s x (3x0,6) = 1,8 m3/s

En una hora serán:

Caudal = 1,8 m3/s x 3.600 Segundos/Hora = 6.480 m3/h

5.4. Extracción centralizada

En caso de edificios divididos en estancias separadas y algunas de lascuales no tienen ventanas, caso de edificios de oficinas, o centroscomerciales, se instala un sistema de ventilación para todo el edificio,que llamaremos ventilación centralizada.

Mediante una red de conductos comunicaremos con todos los locales,asegurándonos de que también el aire pueda salir mediante otra red alexterior.

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Recomendaciones

• En locales con muchas personas es mejor impulsar aire del exterior,para asegurar que el aire que aportamos es nuevo.

• En locales con peligro de incendio es mejor extraer (garajes,almacenes).

• Siempre que haya un foco de contaminación, humos, etc., es mejoruna extracción localizada.

• Si los locales adyacentes pueden ser peligrosos o sucios, es mejorventilar por sobre-presión.

Extracción centralizada

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6. EL VENTILADOR Y SUS TIPOS

Se denomina ventilador una máquina que, sumergida en un fluidogaseoso, lo fuerza a desplazarse, con una presión menor de 20 kPa.

Los ventiladores provocan una corriente de aire y normalmente sonaccionados por un motor eléctrico. En nuestra vida cotidiana tenemosmuchos ventiladores: en el secador de pelo, en la aspiradora, en lacampana de la cocina, en el ordenador, etc.

Por su configuración, los ventiladores pueden ser de tres tipos:

Axiales, o helicoidales

El flujo se induce en la dirección del eje por presión de las palas. Ejemplo:los ventiladores de techo.

Ventilador axial

Centrífugos

El flujo se induce dentro del rodete, y sale perpendicular al eje, porcentrifugación.

Ejemplo: algunos secadores de pelo tipo caracol.

Ventiladores Centrífugos

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Tangenciales

El flujo atraviesa el rodete perpendi-cular al eje. Ejemplo: los ventiladoresde los climatizadores domésticos.

6.1. Curva característica de unventilador

La curva característica de un ventiladores similar a la de las bombas centrífugasde agua. Nos muestra la presión queimprime al aire un ventilador paradiferentes caudales de aire. En el ejede abcisas aparece el caudal, y en el deordenadas la presión. Ventilador Tangencial

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Punto de funcionamiento ó de trabajo de un ventilador

Si a un ventilador le cerramos la salida de aire, notaremos cómo aumentala presión, y al mismo tiempo baja el caudal de aire.

Cuando el caudal aumenta, la presión disponible disminuye.

Cuando estrangulamos el paso del aire disminuimos el caudal, y la presiónaumenta.

Si conocemos la curva de un ventilador, podemos obtener el caudal quenos suministrará para una determinada presión. También entrando conun determinado caudal obtenemos la presión disponible.

El máximo caudal se da con presión cero, lo que se denomina “descarga

libre”.

La presión máxima se da con caudal cero, es decir con la salida taponada.

En los catálogos comerciales se dan curvas con más parámetros, comola potencia absorbida, el rendimiento, revoluciones, etc.

Si el motor del ventilador tiene varias velocidades, aparecen varias curvas,una para cada velocidad.

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Curvas de un ventilador

6.2. Clasificación de los ventiladores

Los ventiladores utilizados en instalaciones de ventilación son muyvariados, y dentro de cada tipo hay multitud de variaciones adaptadas asus utilización, montaje, alimentación, accionamiento, etc.

6.2.1. Por su construcción

Según el sistema empleado en mover el aire, los clasificamos en tresgrupos principales:

• Axiales: elevado caudal, muy baja presión.

• Centrífugos: bajo caudal, alta presión.

• Tangenciales: muy bajo nivel sonoro.

Comparativa de diferentes tipos de construcción.

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Axiales

Se llaman así por que el flujo de aire tiene la misma dirección que el eje.El aire es aspirado en la dirección del eje, es acelerado en el rodetemediante las palas, y sale avanzando y girando. Si tras las palas giratoriasse instalan otras fijas, el aire sale en dirección axial, y con mayor presión.

Tipos de ventiladores axiales:

De pala libre. Son el típico ventilador de mesa, o los ventiladores colgantesdel techo, con sus palas girando sin protección.

Ventiladores Axiales, tipos

Ventiladores murales o de pared. Trabajan a descarga libre, es decir sinningún conducto. Pueden ser de pala ancha o estrecha. Los de palaancha son más silenciosos y se deben de colocar en lugares donde elruido sea condicionante. Los de pala estrecha dan más presión y caudal,pero producen un ruido como el de una sirena, por lo que deben deusarse sólo en locales industriales. Se utilizan en extracciones pequeñas,o donde se requiere un gran caudal, como naves, polideportivos, etc.

Se denominan de acuerdo con su diámetro (300, 400, 600).

Su presión disponible va de 10 a 30 mm.c.a.

Ventiladores tubulares. Son ventiladores axiales con una envolventetubular, que canaliza el flujo. Producen una mayor presión con grandescaudales.

Se utilizan principalmente en garajes y extracciones localizadas con unpequeño conducto.

En general son adecuados para mover grandes caudales de aire conpresiones bajas o medias. En grandes tamaños pueden tener las palascon posibilidad de variar su ángulo de ataque, para ajustarlo mejor a lapresión necesaria.

Su presión disponible va de 10 a 25 mm.c.a.

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Centrífugos

El aire entra en el rodete, y sale centrifugado hacia la salida.

Se fabrican en cajas de forma cúbica. El rodete lleva los álabes inclinadoshacia delante o hacia atrás.

Una forma especial son los ventiladores de tejado: se utilizan para realizarextracciones de aire en cubiertas de edificios, trabajando permanente-mente las 24 horas del día. Por ello giran a bajas revoluciones, y estánfabricados para soportar la intemperie.

Ventiladores Centrífugos

6.2.2. Por su presión

Baja presión: presión de 10 a 100 mm.c.a.

Dan un gran caudal, son los más habituales.

Se denominan de acuerdo con las medidas del rodete, ancho por diámetro(20/20 = 20 cm ancho y 20 cm de rodete).

Pueden construirse envueltos por una caja, denominándose cajas deventilación.

Media presión: de 100 a 800 mm.c.a.

Tienen un rodete de mayor diámetro y son más estrechos.

Se utilizan en extracciones localizadas y para aspirar o arrastrar partículas.

Alta presión: presiones hasta 1500 mm.c.a.

Se utilizan en aplicaciones de transporte de polvos y otras aplicacionesindustriales.

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Ventiladores con diferentes presiones

6.2.3. Por sus condiciones de funcionamiento

Ambientes normales:

Cuando el aire a mover es el normal.

Ambientes agresivos:

Construidos con materiales capaces de resistir el gas a mover, comovapores ácidos, corrosivos, partículas, etc.

Ambientes de alta temperatura:

Para mover humos y gases a alta temperatura.

También los empleados en garajes y túneles, deben de soportar unatemperatura en caso de incendio de 400° C durante 2 horas.

Ventiladores con diferentes condiciones de funcionamiento

79



6.2.4. Por su accionamiento

Accionamiento directo: llevan el motor eléctrico acoplado al eje derotación del ventilador.

Transmisión por correas: el motor eléctrico está desplazado, y mediantedos poleas, transmite su potencia al ventilador.

Forma de accionamiento de ventiladores

6.3. Componentes de un ventilador

Los componentes de un ventilador son:

• Motor de accionamiento, generalmente eléctrico.

• Rotor con forma de hélice o de rodete con álabes.

• Envolvente o carcasa, de tipo caracol o tubular.

6.3.1. Motores

Los motores eléctricos de accionamiento de los ventiladores son de lostipos siguientes:

Monofásicos de espira en sombra

Motores de baja potencia 10 a 200 W. El arranque es débil, sin necesidadde mecanismos ni condensador.

Se utilizan en pequeños refrigeradores.

Monofásicos con condensador de arranque

Motores de potencia media 200 a 1000 W. El arranque es fuerte. Estánconstituidos por un bobinado principal u otro auxiliar.

80



Trifásicos

Estos motores pueden ser de 500 a 10 ó 20 kW. Al ser trifásicos el arranquees muy fuerte.

Los motores de poca potencia pueden conectarse a una red monofásicaintercalando un condensador en una de las fases.

Tipos constructivos de motores eléctricos

Los motores pueden construirse con varios niveles de cierre:

• Abiertos: se puede apreciar el bobinado. El aire está en contacto conel motor.

• Cerrados normales: para ambientes normales o con polvo.

• Protección IP-65: para ambientes húmedos y mojados.

Frente a la temperatura pueden ser:

• Alta temperatura: para hornos.

• Resistir 400° C durante 2 horas: para garajes y túneles.

Inversión de giro

Todos los motores trifásicos pueden invertir su sentido de rotaciónintercambiando la conexión de dos fases.

Antes de arrancar un ventilador trifásico hay que verificar que el sentidode giro es el correcto, pues en caso de girar al revés, el caudal será muyinferior y el ruido mayor de lo normal. El sentido de giro se verifica aldesconectar el motor, mirando el rodete antes de que se pare porcompleto.

En los motores monofásicos con condensador debe invertirse la fase delcondensador.

6.3.2. Rotores o rodetes

El rotor transmite al aire una velocidad y presión.

Los parámetros principales son:

• Numero de palas (4, 6, 10).

• Ángulo de ataque. Inclinación de las palas.

• Ancho y forma de las palas: anchas, estrechas.

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Rodete ventilador centrifugo

El material de las palas suele ser chapa de acero, aluminio, poliéster, oplásticos.

El número de palas y su forma dependen del tipo de ventilado, pero engeneral los rotores de alta velocidad tienen las palas más estrechas quelos de baja.

El ángulo de ataque está calculado para el caudal nominal del ventilador,de forma que el aire, al entrar en la pala, va con la dirección de su filo,pero si variamos el caudal de aire o la velocidad del rotor, el aire entrarácon un ángulo diferente, y producirá una turbulencia que provocaráruido y bajo rendimiento de la máquina.

Los ventiladores centrífugos tienen un rodete en forma de jaula deardilla, con dos anillos laterales y la palas paralelas al eje, alrededor delos anillos. Los anillos se montan sobre unos cojinetes, o rodamientos,y la rotación se imprime por medio de una polea y una correa.

6.3.3. Envolventes

La envolvente de los ventiladores es la carcasa fija que canaliza el aireimpulsado por las palas hacia la salida.

En los ventiladores axiales es circular y cubre las palas por el exterior.También puede tener forma de tubo.

En los ventiladores centrífugos canaliza el aire centrifugado por las palashacia la ventana de salida. Tiene forma de caracol, y suele ser de chapade acero galvanizada.

Los ventiladores pueden recubrirse exteriormente con una caja paraamortiguar el ruido interior, o para conectar con los conductos de airede entrada y salida, y entonces se denominan “Cajas de ventilación”, portener forma de caja cúbica o prismática.

82



6.3.4. Transmisión

En los equipos pequeños el motor está unido al rotor, y se dice que esde “acoplamiento directo”. En equipos más grandes el motor no estaacoplado directamente al rotor, y se dice que existe una “transmisión”,que suele ser mediante una correa trapezoidal y dos poleas. Estatransmisión requiere de un “tensado” y una “alineación”, para quefuncione correctamente.

Variando los diámetros de las poleas podemos variar la velocidad derotación de ventilador. Estos ventiladores son más versátiles que los deaccionamiento directo, ya que cambiando las poleas podemos ajustarloexactamente al caudal necesario.

Si caudal del ventilador baja, es probable que la correa esté resbalando,y precise de tensado.

Si los cojinetes que soportan los ejes se calientan excesivamente, puededeberse a un problema de alineación y deben ajustarse.

6.4. Mando de ventiladores

Los ventiladores como cualquier máquina eléctrica necesitan de unaalimentación eléctrica, que incluya una protección y un sistema de mandoo accionamiento.

6.4.1. Alimentación eléctrica

Los ventiladores se accionan generalmente mediante un interruptoreléctrico para la marcha o paro.

En equipos más grandes se utilizan contactores de dos o cuatro polos,según sea el ventilador monofásico o trifásico, con un relé térmico deprotección.

Mandos y regulación de ventiladores

83



También pueden instalarse variadores de velocidad electrónicos quepermiten ajustar las revoluciones, y adaptar el ventilador al que se preciseen el local.

6.4.2. Regulación

El mando automático de una instalación de ventilación puede hacersede varias formas:

• Funcionamiento permanente durante la actividad: se debe dimensionaradecuadamente, y colocar un interruptor propio, o estar conectadoa la máquina o sistema de iluminación del local (se utiliza en fábricas,aseos, etc.).

• Funcionamiento intermitente: su arranque o paro lo gobierna untemporizador, cuyo intervalo se ajusta según las necesidades (se usaen almacenes, garajes, salones, etc.).

• Funcionamiento según la ocupación del local: se instala un medidorde nivel de CO2, que nos indica si el ambiente precisa ser renovado.Se instala en grandes salones públicos, discotecas, cines, etc. Hay quemantener el nivel de CO2 inferior a 0,1%.

6.5. Agrupación de ventiladores

Agrupar ventiladores es instalar varios para un mismo trabajo.

Los ventiladores se pueden acoplar en serie o en paralelo.

• En Serie: se conecta la descarga en un ventilador con la aspiraciónde otro, es decir el aire atraviesa primero un ventilador, el local ydespués el otro ventilador.

Cuando instalamos ventiladores en serie, las consecuencias son:

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Mismo caudal y doble de presión.

Gráficamente, vemos cómo aparecen una curva sobre la otra, sumandola presión de ambos. Para un mismo caudal la presión es el doble quecon un solo ventilador.

• En paralelo: se instala un ventilador junto a otro, aspirando ydescargando del mismo local. El resultado es de:

Misma presión, y doble de caudal.

Es decir, los caudales se suman, pero la presión disponible es la misma.

En la gráfica vemos otra curva con el doble de caudal para la mismapresión.

85



6.7. Leyes de los ventiladores

Si a un ventilador le variamos la velocidad de giro, cambiará el caudal,la presión disponible, y la potencia absorbida por el motor.

También si cambiamos el diámetro del rodete o las palas, cambiará elcaudal y la presión.

Esta variación se puede calcular mediante un conjunto de ecuacionesque se denominan LEYES DE LOS VENTILADORES, y nos permitenajustar un ventilador al punto de funcionamiento deseado.

6.7.1. Variación de la velocidad de giro

Si variamos la velocidad de un ventilador, mediante un reguladorelectrónico en la línea de alimentación eléctrica, o variando las poleasde transmisión, el ventilador cambiará su curva de funcionamiento deforma que aparecerá una curva casi paralela situada por encima o pordebajo de la inicial.

Las fórmulas que nos dan las nuevas características son:

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Leyes de los ventiladores

Al subir la velocidad, el caudal sube proporcionalmente, la presión subeal cuadrado, y la potencia al cubo.

Extracción.

Ejemplo: un ventilador tiene las características siguientes:

Caudal: 5.000 m3/h.

Presión 25 mm.c.a.

Velocidad 2.500 r.p.m.

Se desea que el caudal baje a 4.000 m3/h siendo la presión similar.

Solución variando la velocidad: Q = Q 0 . N / N0

Despejando: N = N0 . Q/Q 0

N = 2500 x 4000 / 5000 = 2.000 r.p.m.

6.7.1. Variación del diámetro del rodete o palas

Variar el diámetro del rodete se denomina “recorte del rodete”, y consisteen tornearlo rebajándolo unos pocos milímetros, de forma que bajarásu caudal y presión.

Se realiza en ventiladores con accionamiento directo.

Las ecuaciones son:

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Leyes de los ventiladores

Ejemplo 1: Un ventilador tiene las características siguientes:

Caudal= 5.000 m3/h

Presión= 25 mm.c.a

Diámetro de palas= 300 mm

Se desea que el caudal baje a 4.500 m3/h siendo la presión similar.

Solución variando el diámetro: Q = Q0 . (D / D0)3

Despejando: D = D0 . (Q/Q0)1/3

D = 300 x (4500 / 5000)1/3 = 218 mm.

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7. SELECCIÓN DE VENTILADORES. RENDIMIENTO,NIVEL SONORO

Para seleccionar un ventilador deberemos disponer de un catálogotécnico de un fabricante, si es posible con curvas de los diferentes modelos.

Primeramente tenemos que elegir el tipo de ventilador:

Para altos caudales o bajas presiones: Axiales.

Para presiones medias o altas: Centrífugos.

Antes de elegir el ventilador tendremos que calcular el caudal necesario,y la presión que tiene que aportar el ventilador.

Para calcular con exactitud el punto de funcionamiento de un ventilador,deberemos calcular las pérdidas de carga de la instalación con el caudalinferior al necesario, y repetir el cálculo con otro caudal mayor.

En la gráfica del ventilador seleccionado, representaremos estos dospuntos (caudal-presión) y los unimos con una recta.

El punto de funcionamiento es la intersección entre esta recta llamada“curva resistente del sistema”, y la curva del ventilador.

Si queremos que el sistema tenga un caudal determinado, buscaremosen curvas de diferentes ventiladores la que más se aproxime.

Rendimiento

También observaremos el rendimiento del ventilador que se lee en unaslíneas auxiliares de la curva del ventilador.

Debemos elegir un ventilador que tenga el máximo de rendimiento ypor lo tanto el mínimo consumo.

Nivel sonoro

En los datos técnicos del ventilador se indica el nivel de ruido que produceel ventilador.

El ruido se mide en Decibelios A, dBA.

Hay que tener en cuenta que la escala de dBA es de tipo exponencial,y cada 3 dBA el ruido es el doble.

En su lugar de trabajo hay que vigilar que el nivel sonoro del ventiladorsea aceptable. A partir de 35 dBA el ruido es apreciable, y más de 60 dbAes molesto.

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8. AVERÍAS Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONESDE VENTILACIÓN

Las principales averías en los sistemas de ventilación son producidas por:

Suciedad.

Desequilibrado y vibraciones.

Averías eléctricas.

Suciedad

La suciedad es una acumulación de partículas arrastradas por el aire quese depositan en los elementos de la conducción.

Las instalaciones de ventilación se ensucian mucho por la gran cantidadde aire que desplazan, sobre todo las bocas de captación y descarga, queconviene limpiar a menudo.

Aparte del problema sanitario que conlleva estar respirando un aire queatraviesa elementos sucios, la suciedad acumulada en piezas giratoriasprovoca su desequilibrio y la aparición de vibraciones en el ventilador.

Desequilibrios y vibraciones

Si se desequilibra el rotor por suciedad, desgaste, o romperse algún trozo,aparecen las vibraciones, que provocan ruido, el desgaste de los cojinetesdel rotor y su rotura o agarrotamiento.

Los equipos de ventilación, al ser máquinas en rotación, puedendesequilibrarse y vibrar. Para evitar que esta vibración se transmita alresto de la instalación o al edificio, se instalan sobre soportes elásticosdenominados amortiguadores o “silent-blocks”, que pueden sercompuestos de caucho o muelles metálicos.

Los rodetes de los ventiladores se equilibran con unos contrapesos, perola suciedad que se acumula con el uso, puede desequilibrarlos, y provocarvibración.

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Operaciones de mantenimiento

La tabla siguiente resume las operaciones de mantenimiento habitualesen instalaciones de ventilación:

Seguidamente damos un cuadro con las averías más frecuentes en lasinstalaciones de ventilación.

Periodicidad

Cuando se veansucias

Anual o cuandovibre

Cada 5 años

Anual

Anual

Semestral

Trabajos

Aspirar la pelusa con unaspirador.

Soplar lamas con aire a presión.

Pasar un trapo por las lamas.

Con la alimentacióndesconectada, colocar un palopara trabar el rodete. Pulverizarcon desengrasante. Limpiar conpaño o con agua a presión. Dejarsecar.

Realizada por empresaespecializada

Con la alimentacióndesconectada, colocar un palopara trabar el rodete. Conengrasador, llenar de grasa.

Verificar el sistema de arranquepor temporizador o sensor de CO2

Si lleva correas de transmisión,verificar el tensado.

Operación

Limpieza de rejillas

Limpieza de rodetesy palas

Limpieza deconductos

Engrase decojinetes

Controlar arranqueautomático

Tensado de correas

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Posible causa

Falta corriente.

Ha saltado el interruptor automático o el relé térmico del contactor.

El condensador de arranque está cortado. Cambiar.

El bobinado del motor esta cortado.

Motor agarrotado.

Rotor trabado.

Motor quemado.

Motor derivado a tierra.

Condensador quemado.

Motor o caja de conexiones mojadas.

Se ha confundido el neutro por la tierra.

Correa de transmisión floja o rota.

Chaveta de la polea rota.

Cojinetes agarrotados por falta de engrase.

Chaveta del rotor o pasadores rotos.

Correa de transmisión floja.

Cojinetes agarrotados.

Rodete desequilibrado.

Rodamientos gastados.

Chapas o rejillas sueltas.

Antivibradores rotos.

Ejes del ventilador desalineados.

Poleas desalineadas.

Falta engrase en los cojinetes.

Filtro muy sucio.

Rodete muy sucio o liso por suciedad o pelusa.

Correa de transmisión floja, tensar.

Puede estar girando al revés, por haber invertido dos fases de la alimentacióneléctrica.

Abertura en el conducto que provoca by-pass.

Obstrucción interior del conducto (trozo de panel, tabica desprendida,etc.).

Palas rotas o dobladas.

Polea del motor demasiado pequeña.

El motor no puede con el ventilador.

Motor pequeño, cambiar o cambiar polea por otra menor.

Poca pérdida de carga y excesivo caudal. Estrangular el conducto.

Avería

El ventilador noarranca

Salta el interruptormagnetotérmico.

Salta el interruptordiferencial

El ventilador haceruido pero no gira.

El ventilador valento

El ventilador haceruido

Los cojinetes estáncalientes

El ventilador soplapoco caudal

El ventilador va perosopla poco

El motor eléctricose calienta

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RESUMEN

La ventilación es una parte fundamental en cualquier sistema declimatización y confort; no siempre ha sido visto de esa manera y laexperiencia ha demostrado que olvidar la ventilación en cualquierproyecto o instalación ha llegado a producir problemas y enfermedadesen las personas que habitan esos locales.

Cualquier técnico que se aprecie deberá tener en cuenta la ventilacióny su componente de ahorro energético o gasto en cada caso.

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1. Calcular el caudal de ventilación mínimo, en m3/h, de una discotecacon capacidad para 600 personas, y cuyas dimensiones son de80 x 40 x 4 m de alto.

2. Calcular la ventilación de un taller de soldadura de 15 x 5 m de plantay 4 de altura.

3. Calcular el extractor de una cocina de un restaurante de 6 x 4 m deplanta y 3 de altura.

4. Calcular el diámetro del conducto de extracción para el caso anterior,si la velocidad mínima ha de ser de 10 m/s. Suponiendo una pérdidade carga de 2 mm.c.a por metro de conducto, averiguar la pérdidade carga total si la longitud hasta el tejado es de 15 m. Elegir unventilador centrífugo adecuado conociendo que las pérdidas de cargaen el filtro de la campana son de 15 mm.c.a.

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LABORATORIO

1. Con un ventilador centrífugo o axial realizar un conducto en la bocade salida de 0,5 m de longitud, y dimensiones adecuadas al mismo.Colocar una rejilla regulable en la salida. Conectar el ventilador a lared. Ajustar la compuerta de la rejilla desde abierta total a cerradatotal, tomando en al menos 5 posiciones los datos de caudal y presión.Dibujar la curva característica del ventilador con una hoja milimetradao con una hoja de cálculo.

2. Montar un ventilador y un conducto de aire en forma de T, con undifusor en cada extremo. Fijar el ventilador a un soporte con cuatrosilent-blocks.

5. Limpiar y engrasar un ventilador centrífugo. Tensar las correas ycomprobar el sentido de giro. Comprobar cómo se desequilibra alcolocarle un pequeño peso en un álabe.

6. Realizar una extracción de aire con un ventilador centrífugo, unconducto de chapa con un codo y bocas de entrada y salida. Suspenderel ventilador con un soporte y los conductos con varillas roscadas yabrazaderas.

7. En la práctica 1 conectar el ventilador mediante un variador defrecuencia. Repetir la práctica a diferentes velocidades de giro,verificando las leyes de los ventiladores.

8. En un ventilador, medir la intensidad consumida cerrando el pasoal aire (caudal 0); repetir abriendo el paso del aire. Verificar que laintensidad aumenta con el caudal.

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BIBLIOGRAFÍA

Catálogos de la empresa Mitsubishi Electric.

Manual de ventilación de la empresa SOLER&PALAU ySalvador Escoda S.A.

Prontuario de la empresa CIATESA S.A.


U.D. 3 CONDUCTOS DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE

M 6 / UD 3



103

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 105

Objetivos ........................................................................................ 107

1. Conductos de aire ................................................................... 109

2. Parámetros de un conducto ................................................... 110

2.1. Sección de paso.............................................................. 110

2.2. Rugosidad....................................................................... 110

2.3. Velocidad ........................................................................ 110

2.4. Presión ............................................................................ 111

2.5. Caudal............................................................................. 112

3. Régimen del flujo.................................................................... 114

4. Pérdida de carga ..................................................................... 115

4.1. Concepto ........................................................................ 115

4.2. Pérdida de carga unitaria .............................................. 116

4.3. Pérdida de carga total.................................................... 116

5. Nivel sonoro. Nivel máximo según su uso............................. 118

6. Fórmulas para el cálculo de conductos.

Ábacos, pérdida unitaria adoptada ........................................ 119

7. Pérdida de carga en codos y accesorios................................. 123

8. Cálculo de redes de conductos de aire de ventilación ......... 124

8.1. Proceso de la red............................................................ 125

8.2. Esquema de la red.......................................................... 126

8.3. Caudal por rejilla ........................................................... 127

8.4. Suma de caudales........................................................... 127

8.5. Hallar diámetros ............................................................ 127

8.6. Transformar en rectangular .......................................... 128

8.7. Dimensionar rejillas ....................................................... 128

8.8. Hoja de cálculo de conductos ....................................... 130

8.9. Ejemplo de cálculo de una red de conductos de aire . 131

9. Cálculo del material necesario para el conducto .................. 133

10. Conductos con chapa de acero .............................................. 135

11. Conductos con tubos flexibles ............................................... 138

104

12. Conductos especiales y accesorios ......................................... 140

13. Proceso de instalación de conductos de aire.

Elementos de fijación y unión................................................ 143

14. El mantenimiento de los conductos de aire.......................... 149

15. Trazado con conductos de fibra............................................. 151

15.1. Tramos rectos ................................................................. 154

15.2. Reducción a una cara .................................................... 155

15.3. Curvas ............................................................................. 155

15.4. Derivación horizontal y vertical .................................... 157

15.5. Pantalón.......................................................................... 158

15.6. Embocaduras.................................................................. 159

15.7. Métodos con tramos rectos ........................................... 160

15.8. Ensamblaje de tramos de conductos ............................ 161

16. Controles y medidas en instalaciones de ventilación............ 163

16.1. Velocidad en conductos................................................. 163

16.2. Velocidad en salidas de aire .......................................... 163

16.3. Presión estática, dinámica, total.................................... 164

16.4. Nivel sonoro ................................................................... 166

17. La seguridad en el montaje y mantenimiento de

conductos de aire .................................................................... 167

Resumen ........................................................................................ 169

Anexos (ábacos y tablas para el cálculo de conductos).............. 171


Laboratorio.................................................................................... 179

Bibliografía .................................................................................... 181





105

INTRODUCCIÓN

Los conductos de distribución de aire son una parte muy importante delos conocimientos que debe tener un instalador de climatización. Eneste tema abordamos las nociones fundamentales para el cálculo, diseñoy montaje de una instalación tipo de conductos.

107

OBJETIVOS

Saber diseñar y dimensionar redes de distribución de aire medianteconductos de fibras y chapa.

Saber dimensionar las bocas de salida y entrada de aire con una difusiónóptima.

Obtener la pérdida de carga total, para poder seleccionar el ventiladoradecuado.

Conocer el sistema de montaje y mantenimiento de los conductos dedistribución de aire.



109

1. CONDUCTOS DE AIRE

Son conducciones por cuyo interior fluye el aire, y que se utilizan paratransportarlo de un lugar a otro, mediante sobrepresión o depresionesgeneradas por un ventilador.

Como hemos visto anteriormente, las instalaciones de ventilación constande tres partes principales: ventilador, conductos de distribución y bocasde salida.

Los conductos de aire son los encargados de distribuir el caudal generadopor el ventilador por distintos espacios o zonas. Es decir, el ventiladorgenera mediante presión un caudal de aire en el interior de un conductoprincipal, que generalmente se va dividiendo en ramas, de forma que deel aire se va repartiendo por las diferentes salidas.

Formas de conductos

Clasificación:

• Según su forma: rectangulares, circulares, ovalados.

• Según su material: de chapa de acero, de fibras minerales, de obra,de polisocionurato.

• Según su presión: de alta, media o baja presión.

• Según su instalación: preformados, realizados in situ.

• Según su función: conducto principal, ramales y derivaciones a rejillas.



110

2. PARÁMETROS DE UN CONDUCTO

Un conducto de aire queda definido por los parámetros siguientes:

2.1. Sección de paso

Es el área interior perpendicular al paso del aire.

Se mide en m2.

En el caso de conductos circulares es:

S= Superficie en m2.

D = diámetro interior en m.

En los conductos rectangulares es:

Siendo

S= Superficie en m2.

A= ancho en m.

B = Alto en m.

2.2. Rugosidad

La rugosidad nos indica si el interior de un conducto es más o menosliso. Es el tamaño medio de los salientes o entrantes de la superficie.

Es claro que el aire circulará más fácilmente si el conducto es más liso,y peor si el conducto es más rugoso.

Los conductos de chapa y plástico son poco rugosos. Los conductos deyeso o de obra son muy rugosos.

2.3. Velocidad

La velocidad de circulación del aire por el interior del conducto se mideen m/s.

La velocidad máxima depende del tipo de conducto. Un aumento de lavelocidad por encima de los valores recomendados aumentará el nivelde ruido y la pérdida de carga en los conductos.



111

Los conductos también se clasifican en función de la velocidad:

Alta velocidad: velocidades mayores de 10 m/s

Media velocidad: de 6 a 10 m/s

Baja velocidad: menor de 6 m/s

La velocidad del aire la medimos con un aparato denominadoanemómetro.

2.4. Presión

La presión en el interior de un conducto tiene dos componentes:

• Presión estática.

• Presión dinámica.

Se mide normalmente en Pa ó mm.c.a mediante un manómetro.

Como las presiones en los conductos son muy pequeñas se suele medirla diferencia de presiones, entre el interior y el exterior del conducto,con un manómetro diferencial.



Anemómetro

112

Recordemos que la equivalencia entre unidades de presión es:

1 mm.c.a. = 9,8 Pa.

1 mmHg = 13,59 mm.c.a.

1 mmHg = 133,32 Pa.

2.5. Caudal

El caudal, como vimos en la unidad didáctica 1, es el volumen de airepor unidad de tiempo, y se mide en Litros/segundo y en m3/hora.

Como el caudal resulta difícil de medir se calcula de forma indirectaconociendo la sección de paso (midiendo el interior del conducto), y lavelocidad del aire con un anemómetro.

Siendo:

Q= Caudal en m3/seg.

S = Sección en m2.

V= Velocidad en m/seg.

Para pasar a m3/h multiplicaremos el caudal por 3.600 (60 x 60 segundosque tiene una hora).

Ejemplo

Si tenemos un conducto de 20 x 500 mm. con una velocidad del aire4 metros por segundo. Calcular el caudal en m3/h.



Manómetro diferencial de aire

113

Sección = 0,2 m x 0,5 m = 0,1 m2

Caudal = S . V = 0,1 m2 x 4 m/s = 0,4 m3/s.

Caudal = 0,4 m3/s x 3600 s/h= 1.440 m3/h.

Ejemplo:

Calcular el caudal en m3/h. de un conducto circular de 300 mm dediámetro con una velocidad 10 m/s.

Sección = x D2/4 = x 0,32/4 = 0,0706 m2

Caudal = 0,0706 m2 x 10 m/s x 3600 = 2.544 m3/h



114

3. RÉGIMEN DEL FLUJO

Dependiendo de la velocidad y forma del conducto, el régimen del fluidopuede ser:

• Laminar: si todas las partículas van paralelas. Caso de velocidadesbajas. En aire aparece en velocidades menores de 1 m/s. El régimenlaminar es inaudible.

• Turbulento: en el flujo aparecen movimientos de rotación y remolinos.Es el flujo normal en conductos de ventilación. Se oye circular el airecon mayor o menor ruido.



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4. PÉRDIDA DE CARGA

4.1. Concepto

Al circular el aire por un conducto se provocan choques y rozamientoscon las paredes que provocan su frenado.

Cuanto mayor sea dicho roce y la fuerza de los choques, mayor presiónnecesitará aportar el ventilador para que circule el caudal necesario, esdecir el roce provoca una pérdida de presión o de carga.

Esta pérdida de carga se mide igual comparando la presión existente alprincipio del tramo a medir y la presión del final.

La pérdida de carga depende de:

• La velocidad del aire. A más velocidad, más pérdida de carga.

• La forma del conducto. Cuanto más circular menor pérdida.

• El material del conducto. A mayor rugosidad, más pérdida.

Medición de perdida de carga

La presión en un conducto de aire va bajando a medida el aire varecorriendo dicho conducto, de forma lineal.

La pérdida de presión en un tramo depende de su longitud y de losfactores mencionados.



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4.2. Pérdida de carga unitaria

Es la caída de presión en un metro lineal de conducto.

Se expresa en Pa/m (pascales por metro), o mm.c.a/m. Se denomina J.

En algunas gráficas se expresa en Pa/100 m (Pascales por 100 m deconducto)

4.3. Pérdida de carga total

Conociendo la pérdida de carga unitaria “J” de un conducto, podemossaber la pérdida total en un tramo de longitud “L”.

Siendo:

(P2 – P1) = Pérdida de carga en el tramo en Pascales

P2 = Presión en el punto n° 2 en Pascales.

P1 = Presión en el punto n° 1 en Pascales.

J = Perdida de carga unitaria en P/m.

L = La longitud en m.

También podemos saber la pérdida unitaria a partir de la pérdida totaly la longitud. Despejando:

Siendo:

P2 – P1 = caída total de presión Pa.

L = longitud del conducto m.

J = Pérdida de carga unitaria Pa/m.

Ejemplo

Si en un conducto de 50 m de longitud la presión cae desde 10 hasta5 mm.c.a., ¿cuál es la pérdida unitaria?:

Solución

Pérdida total de presión en el tramo = 10 – 5 = 5 mm.c.a.

L = 50 m.

J = 5 / 50 = 0,1 mm.c.a/m.



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Ejemplo

¿Qué pérdida de carga tendrá un conducto de 60 m de longitud, si lapérdida de carga unitaria es de 50 Pa/m?

Solución

(P2 – P1) = J x L

(P2 – P1) = 50 x 60 = 3.000 Pa.



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5. NIVEL SONORO

Es el nivel de ruido que produce la circulación del aire en conductos orejillas, se mide en decibelios dBA, mediante un instrumento llamadosonómetro.

La escala de decibelios es de tipo logarítmico, ya que el oído humanotiene una sensibilidad muy amplia. Algunos valores de ejemplo son:

Nivel de percepción en silencio absoluto: 20 dBA.

Frigorífico doméstico a 1 m: 30 dBA.

Climatizador 30 a 34 dBA

Calle durante el día 40 a 60 dBA.

Conversación dos personas: 60 dBA.

Discoteca nivel alto: 90 dBA

Nivel doloroso: 120 dBA.

En el caso de los conductos de aire, el nivel sonoro es determinante parasu cálculo, y dependiendo de su uso, no sobrepasaremos unas velocidadesmáximas, para evitar molestias en el local donde se instalen.

Es decir, deberemos elegir la velocidad máxima del aire en función delnivel máximo de ruido admitido en el local. Para ello podemos tomar:

• Viviendas < 35 dBA.

• Locales < 40 dBA.

• Grandes locales < 50 dBA

Hay que tener en cuenta, al ser la escala de los decibelios de tipoexponencial, 3 dBA pueden significar un nivel del doble del inicial.Dicho de otra forma, dos equipos que emiten un ruido de 40 dBA cadauno, hacen juntos un ruido de 43 dBA.

El ruido de un conducto es bastante proporcional a la pérdida de cargaunitaria del mismo.



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6. FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DE CONDUCTOS

Para el cálculo de la pérdida de carga en conductos se utiliza la fórmulade Darcy-Weisbach, que en conductos circulares es:

Siendo:

• K coeficiente numérico según unidades empleadas.

• f factor de fricción que depende del material interior y del régimende flujo.

• Q caudal de aire.

• L longitud el tramo.

• D diámetro interior.

Una fórmula muy utilizada para conductos lisos es:

Expresados:

P en Pascales

Q en m3/s.

L en metros.

D en metros.

Para simplificar los cálculos se suelen utilizar ábacos con los que podemosaveriguar la pérdida unitaria (por cada metro lineal de conducto) quenos produce un conducto por el que pasa un determinado caudal.

En el gráfico siguiente, si conocemos el caudal y el diámetro del conducto,hallaremos la pérdida de carga unitaria. Y si lo multiplicamos por lalongitud del tramo, obtendremos la pérdida de carga total.

Ejemplo

Si tenemos un conducto con:

Caudal 1500 m3/h.

Diámetro 360 mm.



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Hallar la caída de presión si el conducto tiene 50 m de longitud.

Usando el gráfico

1° Entramos por el caudal de 1500 m3/h, hasta tocar la línea inclinadadel diámetro de 360 mm.

2° Bajamos y en el eje horizontal obtenemos una pérdida de carga de0,045 mm.c.a.

Luego:

Pérdida total = 0,045 x 50 m = 2,25 mm.c.a.

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Sin embargo, si conocemos el caudal que pasa, y lo que queremos esaveriguar las dimensiones que tiene que tener un conducto de aire, loque haremos es fijar una pérdida de carga unitaria J por metro de

conducto, que dependerá del lugar donde se instale el conducto (viviendas,locales, grandes locales). Partiendo del caudal, hallaremos el diámetrodel conducto necesario (ver flecha de la figura superior).

La pérdida unitaria que fijamos depende del nivel sonoro máximoadmitido en el local:

Viviendas: 0,05 mm.c.a./m (50 Pa)

Locales: 0,06 mm.c.a./m (60 Pa)

Grandes centros comerciales: 0,8 mm.c.a./m (80 Pa)

Ejemplo

Dimensionar un conducto de aire para una vivienda que transporte1300 m3/h.

Solución

Con el gráfico anterior:

1° Partimos del caudal de 1300 m3/h y nos desplazamos en horizontalhasta la raya vertical de 0,05 mm.c.a/m.

2° En ese punto, la raya inclinada del diámetro es de 360 mm. Adoptamosun conducto de 360 mm.

Para calcular una red de conductos de aire con fijaremos una pérdidade carga unitaria igual para todos los tramos. Una vez dimensionada, lapresión necesaria será igual a la pérdida unitaria que hayamos fijado,multiplicada por la longitud hasta el punto más alejado del conducto.

L = longitud del recorrido más largo la red.

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Este sistema de calcular conductos se denomina “pérdida de carga

constante”.

Imagen de una red indicando el recorrido mayor

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7. PÉRDIDAS DE CARGA EN CODOS Y ACCESORIOS

En las curvas, en las bifurcaciones y en los cambios de sección de losconductos se producen pérdidas de carga adicionales, que deberemossumar para hallar la pérdida de carga total.

Las rejillas de toma y salida de aire también producen pérdidas queencontraremos en los catálogos de selección de los fabricantes.

Al final de la unidad didáctica se han adjuntado unas tablas para hallarestas pérdidas adicionales.

Longitud equivalente

Es la longitud de un conducto que ocasionaría una pérdida de cargaigual al accesorio considerado.

De esta forma sumamos a la longitud del conducto la longitud equivalentede codos y accesorios, y calculamos el conducto con los gráficos normales.

Ejemplo

Un conducto de 60 m tiene una pérdida unitaria de 50 Pa/m y tiene doscodos con una longitud equivalente de 10 m cada uno. Hallar la pérdidade carga total.

Solución

Longitud total = 60 m conducto + 10 + 10 (codos) = 80 m.

Pérdida total

(P2 – P1) = J . L

(P2 – P1) = 80 m . 50 Pa/m = 40.000 Pa.

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8. CÁLCULO DE REDES DE CONDUCTOS DE AIREDE VENTILACIÓN

El cálculo de conductos de aire tiene por objeto determinar lasdimensiones de cada uno de los tramos, conocer su pérdida de carga, yverificar que el ventilador es capaz de generar la suficiente presión paraque circule el aire requerido en el proyecto.

Las redes de conductos de distribución de aire pueden ser simples, conun solo tramo, o con muchos ramales, curvas, reducciones, etc., pues enla mayoría de casos deberemos adaptarnos al edificio en el que se instalen.

Discurren por los espacios que han previsto en el proyecto, desde elequipo climatizador o ventilador, hasta las diferentes estancias delestablecimiento.

Vamos a describir un sistema sencillo para su cálculo y dimensionado,tramo por tramo.

Aunque hay varios métodos para calcular conductos de aire, vamos adescribir únicamente el método de la pérdida de carga constante queantes hemos explicado.

Con este método fijamos una pérdida de carga constante para todos lostramos del conducto, en Pa por metro, independientemente de sutamaño. Es decir, en todos los tramos de la red de conductos la pérdidaunitaria es igual.

La pérdida total de la red de conductos será la longitud máxima hastala rejilla más alejada, multiplicada por la pérdida por metro adoptadapara toda la red.

Ejemplo

La longitud del conducto desde el ventilador hasta la última rejilla es de25 m. El conducto se ha dimensionado con una pérdida unitaria de40 Pa/m. Calcular la pérdida de carga total.

Pérdida unitaria 40 Pa/m.

Pérdida total = 40 Pa/m x 25 m = 1000 Pa.

Seguidamente sumaremos lar pérdidas localizadas en rejillas, codos, etc.,o habremos sumado sus longitudes equivalentes a la longitud total delconducto.

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Ejemplo

En el caso anterior, la hay de seis codos, con una longitud equivalentede 4 m cada uno.

Longitud de codos = 6 x 4 = 24 m.

Pérdida total = 40 Pa/m x (25 + 24 ) m = 1960 Pa.

8.1. Proceso de la red

Proceso de cálculo de una instalación de ventilación

Partiremos de los datos siguientes:

• Caudal a extraer o impulsar, en m3/h, que nos viene dado por lasnecesidades del local o sus ocupantes, descritas en la UnidadDidáctica 2.

• Material del conducto, chapa, fibra, obra, etc.

• Tipo de local en el que se instale el conducto, que nos permite fijarla pérdida de carga unitaria.

En el caso de equipos climatizadores donde no conocemos el caudal deimpulsión, podemos calcularlo multiplicando su potencia frigorífica enWatios 0,24.

Siendo:

Q= Caudal de aire en m3/h.

P = Potencia del climatizador en W.

Ejemplo

En un local se va a instalar un climatizador de 40.000 Kcal/h. Calcularel caudal de aire aproximado que impulsará en m3/h.

Solución

Pasamos las Kcal/h a Watios.

40.000 x 1,16 = 46.400 Watios

Calculamos el caudal:

46.400 x 0,24 = 11.136 m3/h

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8.2. Esquema de la red

Trazar un esquema del conducto

Primeramente situaremos las rejillas por el local.

Para distribuir las rejillas por un local, podemos dibujar una malla conuna distancia entre punto igual a la altura libre del local; es decir, si ellocal tiene 4 m de alto, dibujar las rejillas separadas 4 m unas de otras.

Hay que tener en cuenta que la separación de las paredes debe ser lamitad (2 m).

Posteriormente repetimos la operación, pero con una separación iguala 1,5 h, dibujar la malla (4 x 1,5 = 6m), y entre ambas soluciones elegirla más adecuada (la que cuadre más exacta).

En la unidad didáctica 4 veremos con más detalle la selección de rejillasy difusores para un local, pero para un dimensionado inicial con elcriterio anterior es suficiente.

Seguidamente vamos a dividir la red en tramos y luego los numeramosen el sentido del movimiento del aire, teniendo en cuenta que:

• Siempre que cambie el caudal es un tramo distinto (hay una rejilla,hay una derivación).

• Siempre que cambie el tamaño es un tramo distinto.

• Aunque haya curvas y codos, el tramo es el mismo.

Dibujo de rejillas distribuidas en un local

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8.3. Caudal por rejilla

En un local se puede hacer una aproximación dividiendo el caudal totalentre el número de rejillas, de esta forma obtenemos el caudal de cadarejilla.

Como norma general consideraremos que:

• El caudal de una rejilla estará entre 400 y 800 m3/h

• El caudal de un difusor estará entre 600 y 2.000 m3/h.

• En locales muy altos estos valores aumentan.

8.4. Suma de caudales

Sobre el esquema del conducto vamos sumando los caudales que circulan

por cada rama, en el sentido del flujo del aire.

Escribimos sobre cada rama el caudal que circula por ella.

8.5. Hallar diámetros

Utilizaremos la gráfica de cálculo de conductos del Anexo 1.

Hallar el diámetro de cada tramo con la gráfica de pérdidas de carga.

Entrar horizontalmente por el caudal del tramo hasta cruzar la líneavertical de pérdida de carga adoptada, y obtenemos el diámetro resultante(líneas inclinadas). Si quedamos entre dos líneas, elegir la mayor arribao abajo.

Repetir para todos los tramos,

anotando el diámetro resultante de cada una de ellas. Comprobar quela velocidad del aire no sobrepasa los valores indicados en la tabla develocidades máximas (al final del tema). Si sobrepasa, elegir el diámetrosiguiente.

La pérdida de carga unitaria a adoptar depende del tipo de local dondese instalen los conductos.

Tomaremos:

Pérdida de carga a seleccio nar según tipo de local.Tipo de local. mm.c.d.a/m. Pa/m.

Viviendas y locales silencioso s (cines, museos, bibliotecas) 0,05 0,5Locales comerciales, tiendas, bares, restaurantes 0,07 0,7Grandes centros comerciales y locales ruidosos 0,1 1En conductos de alta velocidad donde no importe el ruído. 0,3 – 0,5 3 - 5

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8.6. Transformar en rectangular

Utilizaremos la gráfica de conversión circular-rectangular del Anexo 1.

Si el conducto debe de ser rectangular:

Transformaremos la sección circular a rectangular.

Es decir vamos a encontrar un conducto rectangular que tenga unapérdida de carga similar al conducto circular que hemos calculado.

Ahora tenemos dos dimensiones: el ancho y el alto del conducto. Siaumentamos una, nos bajará la otra, y viceversa.

Para ello utilizaremos una tabla de conversión (al final del tema) con elproceso siguiente:

• Adoptamos una altura máxima, que nos vendrá condicionada por laaltura del local, o la del falso techo por donde discurrirán los conductos.En viviendas, de 12 a 16 cm., en pequeños comercios de 20 a 40 cm.,en grandes locales hasta 90 cm. Otro sistema es hacer cuadrado elúltimo tramo (el más pequeño), y adoptar su alto.

• Con la tabla de conversión de conducto circular a rectangular, entrarhorizontalmente con la altura elegida, hasta encontrar el diámetrocalculado en la rama, subir y obtener el ancho.

• Si el ancho es mayor de 3 veces el alto el conducto queda muyaplanado, y conviene aumentar el alto para que el ancho se reduzca.Es decir no conviene realizar conductos muy planos, pues habrá quereforzarlos con tabicas interiores para que no se deformen y seaumentará considerablemente el gasto en materiales.

Una vez dimensionado el conducto, anotar las medidas en mm. de cadarama, e intentar unificar a tamaños pares y múltiplos de 10 (200x240,600 x 320).

8.7. Dimensionar rejillas

Dimensionar las rejillas o difusores con un catálogo que nos indique elruido que producen a diferentes caudales (ver apartados siguientes).Este proceso lo aprenderemos con detalle en la Unidad Didáctica 4.

Recomendaciones para dimensionar conductos de aire:

• Es recomendable sobredimensionar un poco los tramos finales, yaque tendrán la mayor pérdida de carga de la red.

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• En el conducto principal sólo reducir una dimensión, el ancho o elalto, procurar no cambiar las dos a la vez, pues resulta una piezacomplicada de construir.

• Aprovechar los ramales para reducir la altura.

• En los ramales cortos podemos unificar reducciones. No hace faltareducir tras cada rejilla.

Hoja de ruta para cálculo de una red de conductos

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8.8. Hoja de cálculo de conductos

El proceso anterior puede hacerse muy cómodamente mediante unahoja de cálculo, como la del ejemplo siguiente. En esta hoja sólo debemos

modificar los valores de las celdas de color verde.

Hay que realizar previamente el esquema de la red, situando las rejillasy numerando los tramos.

En la hoja de cálculo introduciremos primeramente el caudal total, elnúmero de rejillas, y el tipo de local.

Seguidamente, en cada tramo introduciremos el número de rejillas quesirve, es decir el total de rejilla que hay aguas abajo o que alimenta dichotramo. De esta forma la hoja calcula el caudal del tramo.

Introduciremos su longitud en metros.

Introduciremos el alto adoptado para ese tramo.

La hoja calculará el ancho del conducto correspondiente a dicho alto,para que sea equivalente al diámetro necesario.

Repetiremos en todos los tramos, y cambiaremos el alto cuandoconsideremos que el ancho es demasiado grande (no superar un anchomayor del triple del alto).

Hoja de cálculo de una red de conductos

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8.9. Ejemplo de cálculo de una red de conductos de aire

Ejemplo de red de conductos de aire en una cafetería:

Se ha calculado una instalación de climatización con una potencia de11.450 W.

El caudal de aire impulsado por la climatizadora lo obtenemos con lafórmula:

Como vamos a instalar 8 difusores, el caudal por cada difusor será de:

Según datos del fabricante se selecciona un difusor de 10 pulgadas(250 mm).

Hacemos un esquema de la red y numeramos los tramos en el sentidode la circulación del aire.

Calculamos el caudal que pasa por cada tramo viendo los difusores quehay aguas abajo. Por ejemplo, el tramo n° 7 sirve a tres difusores, por loque su caudal será de 344 m3/h x 3 = 1.032 m3/h.

Formas de conductos

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A continuación se resuelve el diseño de los conductos, mediante unahoja de cálculo.

En dicha hoja se calcula también el diámetro equivalente, y la superficiede fibra necesaria para su fabricación.

Se ha adoptado un alto de 20 cm para todos los tramos, menos el primeroque es de 30 cm.

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9. CÁLCULO DEL MATERIAL NECESARIO PARAEL CONDUCTO

Como el material de los conductos de fibra se suministra en planchas,es necesario conocer cuántos m2 de fibra necesitaremos para construirel conducto.

Si hacemos el conducto con planchas de fibras realizadas en obra,tendremos que calcular la superficie que necesitamos para cada tramorecto con la fórmula:

Siendo:

S= Superficie de material para conducto en m2.

L = longitud del tramo en m.

A = Ancho interior del conducto en m.

B = Alto interior del conducto en m.

Desarrollo de un conducto rectangular

En el caso de codos, tes, reducciones, etc., calcular la superficie en plantay multiplicarla por 3.

En el caso de conductos de chapa la fórmula es:

Siendo:

S= Superficie de material para conducto en m2.

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L = longitud del tramo en m.

A = Ancho interior del conducto en m.

B = Alto interior del conducto en m.

Para las piezas especiales de chapa, como codos, tes, derivaciones, etc.,deberemos realizar un plano exacto de la red de conductos, para enviarloal fabricante, pues las piezas se construyen en los talleres, y deben encajaren la obra sin errores.

Ejemplo

Calcular la fibra necesaria para fabricar un conducto de aire rectangularde 60 cm de ancho, 40 cm de alto y 4 m de largo.

Solución

A = 0,6 m.

B = 0,4 m.

L = 4 m.

S = L x 2 x (A+B+0,1) = 4 x 2 x (0,6 + 0,4 + 0,1) = 8,8 m2.

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10. CONDUCTOS CON CHAPA DE ACERO

Los conductos con chapa de acero galvanizado se usan generalmente enextracciones de aire o gases que puedan alcanzar altas temperatura,como cocinas, chimeneas de calderas, garajes, etc.

El material de los conductos de chapa está calificado como M0, lo quesignifica que es incombustible, y resistente al fuego.

También se utilizan en instalaciones de climatización pero con una capainterior aislante de goma o coquilla.

Los conductos pueden ser de sección circular o rectangular. Los desección circular se fabrican con una lámina de chapa arrollada en espiraly unida por un encaje o “engatillado”.

Los diámetros de los conductos están normalizados y suelen variar enincrementos de 10 cm: 10, 20 ,30, 40, 50, 60, 70, 80 .

Los de sección cuadrada también están normalizados, pero puedenfabricarse para tamaños especiales.

Conducto de chapa

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Las piezas normalizadas son:

• Codos curvos.

• Codos rectos con tres o más secciones.

• Derivaciones rectas a uno o dos lados.

• Derivaciones inclinadas a uno o dos lados.

• Reducciones y cambios de dimensión.

Formas de conductos

Accesorios normalizados tes y codos

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El acabado exterior puede ser galvanizado o lacado blanco.

Las uniones se realizan mediante encajes con junta de goma y remacheso tornillo auto-roscantes.

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11. CONDUCTOS CON TUBOS FLEXIBLES

Los tubos flexibles están formados por dos láminas de aluminio o PVCcon un aislante de fibra intercalado, y una espiral de acero templadointerior que le permite mantener su sección circular.

Se utilizan para derivar un conducto principal o secundario a la boca desalida, de forma que su situación definitiva puede ser variada hasta elúltimo momento en la obra.

Permiten dejar realizadas las embocaduras a rejillas o difusores en elmomento de la instalación del conducto, para que una vez colocado elfalso techo, poder perforarlo y conectar con facilidad a los elementos dedifusión, atornillando la rejilla a la embocadura del flexible.

Los tubos flexibles permiten salvar obstáculos como tuberías o vigasdescolgadas, sin necesidad de complicadas piezas especiales que requierenlos conductos rígidos.

Sin embargo presentan como inconvenientes una gran pérdida de cargaque pueden llevar a graves problemas de falta de caudal y originar unruido más elevado que los conductos rectos.

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La tendencia actual es al aumento de este tipo de conductos, por surapidez y economía de montaje.

Las piezas más utilizadas son:

• Acoplamientos a conducto recto. Piezas circulares con pestañas, paraatornillar al conducto de chapa.

• Manguitos de unión cilíndricos con dos rebordes, para hacerempalmes.

• Embocaduras a rejillas cuadradas o plenum de rejilla.

• Tes y codos.

Plenum para rejilla

Todo ello se realiza generalmente en chapa de acero galvanizado oaluminio.

Las uniones se realizan con abrazaderas metálicas o bridas de poliéster.Posteriormente se encinta la unión con aluminio para que quede estanca.

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12. CONDUCTOS ESPECIALES Y ACCESORIOS

Con planchas rígidas de poliisocianurato

En el caso de tener que realizar los conductos de forma que quedenvistos, los conductos de fibra de vidrio no ofrecen un aspecto demasiadobueno, por lo que es conveniente realizarlos con otro tipo de planchasmás rígidas, como los paneles de aluminio con poliuretano opoliisocianurato (praxa).

Estos paneles se cortan de forma casi igual a la fibra de vidrio, perosellando las uniones con silicona o cola blanca.

Mientras pega la cola, pueden atornillarse o graparse.

Posteriormente se encintan las uniones con aluminio, cuidando su buenaspecto final.

La separación entre soportes es mayor que con fibra de vidrio, oscilandoentre 3 ó 4 m.

Su precio es también similar a la fibra de vidrio, y el tiempo de montajees incluso inferior.

Conductos con fibras textiles

La principal característica de estos conductos es que la difusión del airela realiza el propio conducto por toda su superficie, sin necesidad debocas de salida.

Conductos de fibras textiles

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Se utilizan instalados de forma vista, en lugares donde no se permitencorrientes de aire, como instalaciones de fabricación de productosalimenticios, piscinas, etc.

También pueden plegarse al finalizar la impulsión de aire, como unacortina.

Otra ventaja es que pueden descolgarse y lavarse perfectamente.

Conductos de escayola

Se encuentran en desuso.

Elementos complementarios de ventilación

Otros elementos de las redes de ventilación son:

• Persianas de sobrepresión: se abren al circular el aire, se colocan enla descarga exterior. Impiden la entrada de aire en sentido inverso,pájaros, etc.

• Compuertas, para regular el caudal en los tramos principales. Puedenser de regulación manual fija, o automática mediante un servomotor.

• Compuertas cortafuegos, para impedir que en caso de incendio elhumo se propague por todo el edificio. Se cierran mediante resortedisparado por un detector de temperatura o una señal eléctrica dela centralita de incendios del edificio.

• Campanas, para recoger el aire localizado en una zona. En el casode cocinas incorporan filtros de retención de grasa, para impedirque se ensucien los conductos y ventiladores.

• Registros o tapas de inspección y limpieza. Son tapas que debenpermitir introducir la cabeza de un operario, y realizar operacionesde limpieza.

• Elementos de unión entre conductos, rígidos, flexibles.

• Elementos de fijación y suspensión: soportes, varillas roscadas,alambres.

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Accesorios de ventilación

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13. PROCESO DE INSTALACIÓN DE CONDUCTOSDE AIRE

Para realizar una instalación de conductos de aire hay que seguir elproceso siguiente:

Conductos de fibra

a) Alzar un plano a escala del local, con las puertas, pilares, zonas demesas o instalaciones, etc. Si es posible, tener también el plano desituación de puntos de luz y elementos decorativos existentes en eltecho, así como vigas y otros obstáculos.

b) Situar la climatizadora o el ventilador en un lugar donde exista elmáximo de altura y pueda ser registrable. Distribuir aproximadamentelas bocas de salida de aire. Situar el retorno en un extremo, o en elcentro, o donde más humos se generen (si éste realiza también lafunción de extracción).

Instalación con conductos por el techo

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c) Decidir la altura máxima de los conductos de acuerdo con la alturadel falso techo, y si hay vigas u otros obstáculos. Si no hay limitación,adoptar el alto de los ramales finales, dimensionándolos cuadrados.

d) Calcular y dimensionar la red cuidando de unificar tamaños y reduciral mínimo las piezas especiales. Obtener la superficie total de fibranecesaria, sumándole un 20 a 25% de más por desperdicios. Encargarlas rejillas y sus marcos.

e) Cuando el local esté con las instalaciones eléctricas y de fontaneríaya realizadas, es el momento de fabricar y suspender los conductos.Éstos se pueden realizar en el suelo del propio local o en taller. Seunirán en tramos que permitan su manejo, y se elevarán, empalmarány graparán. Se marcarán los puntos con bocas de salida con un círculoo cuadrado con rotulador.

f) Se instalará la máquina climatizadora con su acometida eléctrica,desagüe y línea para el mando o termostato. Los soportes debendescansar sobre tacos de goma o antivibradores, para evitar transmitirruidos por la estructura.

g) Cuando el escayolista realice el falso techo, cubrirá nuestros conductos,pero deberá marcar bajo la escayola los puntos donde van las bocascon una cruz.

h) Antes de que pinten el techo deberemos cortar la escayola en lospuntos marcados, y colocar los marcos de las rejillas o difusores. Sies preciso, deberán ser fijados con escayola o yeso. Tambiénrealizaremos un registro para la máquina que a veces puede ser lapropia rejilla de retorno.

i) Realizaremos el embocado de los marcos de las rejillas al conductopor el interior del agujero practicado, rellenando con trozos de fibray encintando los bordes.

k) Una vez finalizado el local e incluso pintado, colocaremos las rejillas,y pondremos en marcha la instalación. Ajustaremos la regulación decada rejilla para conseguir que el aire salga en todas a la mismavelocidad, mediante un anemómetro y un embudo que abarque todoel difusor.

l) Si apareciesen ruidos excesivos en las bocas de salida o entrada,deberemos agrandarlas, o aumentar su número. También podemosvariar la polea de los ventiladores del climatizador al objeto de reducirsu velocidad de giro. Si en algún punto del local apareciesen corrientesde aire excesivas, deberemos ajustar la orientación de las rejillas paracorregirlo, y en caso de ser difusores, cambiar su tipo por otro másabierto o cerrado.

145



Conductos de chapa

El proceso es igual hasta el punto d, en el que encargaremos a fábricatodas las piezas, remitiéndoles el plano lo más exacto posible.

Una vez recibidas las piezas de chapa las instalaremos, y si algún tramono encaja o cabe, podemos recortarlo y remacharlo, o devolverlo a fábricapara que lo rectifiquen.

En caso de pequeños defectos, podemos cortar y modificar algún tramocon las herramientas siguientes:

Tijeras de chapa

Corte:

• Tijeras de chapa.

• Máquinas de cortar chapa, amoladora.

Doblado:

• Alicates de presión para doblar.

• Dobladora de chapa.

Uniones:

• Remachadora.

• Tornillos rosca chapa.

• Soldadura por arco. Utilizar electrodos de 1 mm, soldando con puntossin hacer cordones.

Elementos de fijación y unión

Los conductos de aire deben fijarse del techo de los locales medianteelementos de anclaje y suspensión, dado que normalmente van colocadosa una altura inferior, y superior al falso techo.

146



Los sistemas de anclajes se realizan mediante los elementos siguientes:

Anclajes

• Tacos para tabiquería hueca:

– Tacos de plástico expansivos.

– Tacos metálicos expansivos.

– Balancines.

– Tacos químicos.

– Alambre o brida pasada por dos perforaciones.

• Tacos para hormigón.

– Tacos metálicos,

– Tacos de plástico para hormigón.

– Puntas expansivas con rosca.

• Perfiles empotrados en obra.

• Perfiles soldados a la estructura.

• Tornillos pasantes en paredes o forjados con pletina trasera.

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Suspensiones

• Varillas roscadas:

• Varillas M8, 10, cortadas a medida. C, tuerca D, Arandela E

• Flejes perforados: Se sirven en rollos de varios tamaños.

• Barras perforadas de apoyo: perfiles en forma de U, Omega, etc.

• Alambre y esquinas de plástico. Alambre 1 mm galvanizado en rollos.

• Abrazaderas colgadas.

Soportes y suspensiones de conductos

Otros apoyos

• Escuadras y soportes atornillados a paredes.

• Anclajes en tramos verticales.

Los anclajes de los conductos de aire deben ser resistentes, pues aunqueel peso de los conductos es pequeño, cuando circula el aire tienden amoverse y oscilar, y con el tiempo desprenden o parten los tacos y tirantes.También sucede que otras instalaciones aprovechan los soportes de lainstalación de climatización para colgar diversos elementos que puedensobrecargar los anclajes.

148



Hay que desechar por completo los anclajes con alambre a otrasinstalaciones del techo, como tuberías de agua, tubos eléctricos, etc. Noes conveniente tampoco utilizar astillas de madera cruzadas enperforaciones de bovedillas, ni alambre pasados por dos agujeros deladrillos o bovedillas.

Utilizar siempre tacos expansivos en tabiques de ladrillo, y tacos parahormigón en paredes macizas.

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14. EL MANTENIMIENTO DE LOS CONDUCTOSDE AIRE

Los conductos de aire presentas los siguientes problemas con su uso:

Suciedad

Se acumula en su interior polvo fino de color negro, pelusas, telarañas,etc.

Para su limpieza hay varios procedimientos:

• Colocando aspiradoras en una boca e introduciendo una manguerade aire comprimidos que arrastre la suciedad hacia la aspiradora.

• Mediante robots con cepillos, que se introducen en el conductos yde manipulan a distancia.

Las rejillas y difusores deben limpiarse con aire a presión y un pañohúmedo, para arrastrar la pelusa depositada.

Una vez limpio el conducto debe desinfectarse mediante un aerosolbactericida, que se introduce con el equipo en marcha por la impulsión,sin que haya personas en los recintos climatizados.

Limpiador de conductos

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Corrosión

Los conductos de chapa pueden sufrir oxidación en ambientes húmedos,que debe pintarse con pinturas especiales para chapa galvanizada.

La corrosión puede dar lugar a perforaciones y desgarros del conducto,con la consiguiente pérdida de aire.

Destrucción por humedad

Afecta a los conductos de fibras minerales. La humedad perjudica alaglomerante de las fibras, y aumenta el peso del conducto, que sedesmorona o agrieta.

Ruidos

Se producen generalmente por existir piezas sueltas en uniones, soportes,rejillas, etc., que al pasar el aire comienzan a oscilar y traquetear,produciendo ruidos muy molestos.

La solución es reapretar tornillos, o remachas las piezas sueltas.

También aparecen ruidos al cerrar excesivamente algunas bocas de salida,y desequilibrarse los caudales. Entonces se crean en el interior delconducto ondas de presión que generan vibraciones y rumorosidad. Enestos casos muchas veces lo que procede es reducir los caudales deimpulsión mediante el ajuste de las poleas de los ventiladores, o inclusorealizando un by-pass en la máquina.

151



15. TRAZADO CON CONDUCTOS DE FIBRA

El trazado y fabricación de conductos de fibra requiere unas técnicasespecíficas para obtener unos productos finales adecuados a su función,duraderos y estéticos, que describimos a continuación.

Existen varios métodos de trazado que corresponden a las recomenda-ciones de los fabricantes; cada instalador con su experiencia adoptarauno o lo que más le interese de cada uno; hay que tener en cuenta quelos fabricantes de herramientas de corte, que suelen coincidir con losfabricantes de panel establecen criterios propios y denominaciones decolores que a veces no coinciden entre si.

Cada fabricante tiene un manual de montaje y conformación de figurasque amplia lo expresado en este texto; aquí daremos a conocer las figurasmás sencillas que se presentan en las instalaciones.

Foto de escoda de las partes de una red de conductos

Material en bruto

El formato más habitual de suministro de placas de fibra mineral es de3 m de largo, por 1,20 m de ancho. Su espesor es de 20 a 25 mm.

La fibra está aglomerada con una resina que le confiere rigidez, y unalámina de refuerzo que puede ser de papel o de aluminio (papel plata).

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Si tiene aluminio por las dos caras se denomina “doble aluminio”.

Las cajas contienen 8 planchas, total 28,8 m2.

Herramientas

Para realizar los cortes en las planchas, utilizaremos las herramientasapropiadas; existen juegos de cuchillas que realizan cortes estándar enlos paneles y juegos que los fabricantes recomiendan para el uso con suspaneles.

En ocasiones nos encontramos que cada cuchilla está marcada con uncolor para simplificar el proceso de elección de la misma durante laconstrucción.

Las herramientas de corte suelen ser tres:

• Roja; realiza cortes en V, para plegar la plancha y realizar un canto(glascoair).

• Azul: realiza el rebaje del extremo lateral del conducto, dejando unapestaña para que encaje y se grape al primer tramo.

• Negra: realiza el encaje de media madera, para empalmar un conductocon el siguiente.

Tramo recto con cortes media madera

Tipos de cantos

Los cantos se realizan según la herramienta usada, y son:

• Canto en V: es el realizado tradicionalmente.

• Canto en media madera: usado recientemente, mejora la estanqueidady la rigidez del conducto, y puede reforzarse con un perfil metálicoen forma de z, quedando los conductos muy fuertes.

Grapado

Los conductos se unen mediante grapas metálicas realizadas con unagrapadora especial. Las grapadoras para conductos de fibra suelen sermanuales o mediante aire comprimido.

Las grapas se abren hacia los lados dentro de la fibra.

Tramo recto con cortes en V

153



Canto grapado

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15.1. Tramo recto

Para trazar un tramo recto marcaremos en una plancha de fibra lospuntos donde colocar la regla que guiará la herramienta de corte.

Haremos marcas respetando las distancias:

A-40

B-40

A-40

B-40

Grapadora

Foto medidas conducto recto

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Los tres primeros cortes los haremos con la herramienta roja, y el últimocon la herramienta azul.

Plegaremos los tramos y cerraremos el conducto grapando la pestañasobre le primer tramo.

15.2. Reducción a una cara

Se utiliza para reducir la sección tras una boca de salida. También parair reduciendo un conducto a medida que se van colocando bocas desalida.

Reducir una cara es más fácil que reducir dos.

La figura a cortar debe tener la forma de la figura, y se obtiene a partirdel desarrollo de la figura formada por una C, con una tapa lateral.

Hay que tener en cuenta que la tapa se introduce en la C unos 13 mm,por lo que hay que aumentar todos los lados de la C en esa medida:

Reducción a una cara

15.3. Curvas

a) Redonda

Se realiza cortando la parte inferior y superior con el cuchillo, sobre eltrazo de la curva necesaria, sin cortar la lámina inferior de aluminio.

156



Se mide 40 mm. por el exterior de la curva trazada, y se corta todo elpanel con el cuchillo. Se retira la fibra para que quede una pestaña de40 mm. por el exterior de la pieza.

Las paredes exterior e interior de la curva se realizan contando unrectángulo de la altura del conducto más 40 mm. y de la longitud deldesarrollo de la curva. El corte es total del panel.

Posteriormente se cortan las dos paredes, exterior e interior, a las querealizaremos unos cortes para poder doblarlas y ajustarlas al trazadocurvo de la tapas. El corte de las paredes será recto, y posteriormentepor los dos bordes se realiza un canteado con la herramienta negra.

Para que las paredes de la pieza puedan tomar la forma curva, deberánrealizarse cortes verticales.

157



Finalmente, se grapan las paredes a las caras, y se encintan.

b) Curva a partir de un tramo recto

Para realizar un codo a partir de un tramo recto debemos realizar doscortes alrededor de todo el conducto, con un ángulo respecto delconducto de 67,5° (90 – 45/2), de forma que nos quedan tres tramosrectos.

El tramo intermedio lo giramos 180° en el sentido transversal al conducto.

Finalmente pegamos con cola especial de fibra las uniones, y encintamosapretando fuertemente las caras. Antes de utilizar el conducto deberemosesperar unas horas hasta que endurezca la cola.

15.4. Derivación horizontal y vertical

a) Horizontal

Se realiza para sacar un ramal de un conducto principal, el cual se reduceen anchura tras dicha derivación.

Normalmente, el ancho del conducto tras la derivación queda con unacho menor o igual al ancho de la derivación.

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Se traza igual que la curva cortando la placa inferior y superior, y despuésse cortan las tapas laterales realizando cortes en la fibra, y grapándolasa las caras superior e inferior.

b) Vertical

Se realiza para sacar una bifurcación en vertical de un conducto principal,el cual se reduce de altura tras dicha derivación.

Se usa para realizar ramales que van a plantas superiores.

Su trazado es similar al de la derivación horizontal con un giro de 90°.

15.5. Pantalón

Derivación sencilla

Doble derivación. Pantalón

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Se denomina pantalón a una derivación doble, es decir cuando unconducto se divide en dos ramales simétricos o distintos.

Se traza y construye igual que las derivaciones horizontales.

Primero cortamos la pieza inferior. Trazando las curvas y dejando unpequeño tramo recto para embocar los conductos siguientes.

Usamos la pieza inferior como plantilla para cortar la pieza superior, yaque han de ser iguales.

Los tabiques laterales los realizaremos a partir de una tira larga con cortesde la herramienta azul a ambos lados.

15.6. Embocaduras

Se denominan así a los acoplamientos del conducto a la máquina oventilador, de forma que quede estanco, pero que permita la vibraciónde la máquina sin dañarse el conducto.

Los ventiladores y equipos tienen una salida de aire rectangular concuatro pestañas, que utilizaremos para encajar dentro del conducto, deforma que quede los más ajustado posible.

Posteriormente encintaremos el conducto a la máquina para que quedeestanco.

En el caso de grandes equipos, es necesario intercalar un acoplamientoflexible, que es un trozo de conducto realizado con un material elástico(caucho, PVC) que se une al equipo y al conducto, y permite oscilar la

Embocadura máquina

160



máquina sin perjudicar a los conductos. En el caso de conductos dechapa es imprescindible, ya que evita que el ruido del equipo se transmitapor los conductos a los locales.

También son embocaduras las conexiones a rejillas de entrada o salidade aire. Es la unión entre la perforación realizada en el conducto y elmarco de la rejilla, que puede estar obrado a las paredes. Se realiza porel interior del marco, con pequeños trozos de fibra, encintando bientodos los bordes.

15.7. Métodos con tramos rectos

Es un sistema de construcción de conductos que evita el realizar piezascurvas, sustituyéndolas por segmentos rectos o “gajos”.

Con este método no se realizan curvas, sino que se realizan con trozosde conductos rectos cortado en ángulo y empalmados.

Construcción de codo con tramo recto

Tiene la ventaja de que las piezas especiales son más rápidas de construir,y que el rozamiento interior, aunque parezca que será mayor que en laspiezas curvas, resulta ser menor, ya que en las piezas curvas las paredesinteriores quedan rugosas y con cortes, y las realizadas a partir de tramosrectos quedan lisas y perfectas.

161



Formas de conductos

Con el sistema del tramo recto se pueden realizar codos, desviaciones,derivaciones y dobles derivaciones.

Si los conductos no son muy grandes (de menos de 1000 mm) es unsistema preferible al tradicional.

15.8. Ensamblaje de tramos de conductos

Una vez realizados los tramos y piezas especiales, deberán unirse medianteun solape (realizado con la herramienta negra), grapado, y encintado.

Hay que procurar que la esquina grapada quede continua en todos lostramos unidos.

Sentido de circulación del aire

162



No es admisible uniones en las que los conductos tengan dimensionesdiferentes, ni deformaciones o falta de paralelismo.

En general los conductos se realizan en tramos de 1,20 m, que es laanchura de las placas. Para realizar un conducto de 3,60 m deberemosunir tres tramos.

Si los conductos son pequeños y largos, pueden cortarse de 3 m de largo,cortando las planchas a lo largo, siempre que el desarrollo de la piezasea menor de 1,20 m. que es el ancho de una placa.

Los tramos de conductos pueden unirse en piezas de unos 3 ó 4 m, quees el máximo que puede trasladarse por las obras. Además, hay queelevarlos a su altura de montaje, y los tramos mayores pueden partirseal moverlos.

Hay que colgar los conductos a una cierta distancia del techo, que nospermita grapar la parte superior de la unión y encintarla. Posteriormente,elevaremos todo el conducto ensamblado a su altura definitiva, concuidado de no deformarlo.

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16. CONTROLES Y MEDIDAS EN INSTALACIONESDE VENTILACIÓN

Una vez acabada la instalación de una red de conductos de aire, deberemosverificar que su funcionamiento es el proyectado, midiendo sobre todolos valores de velocidad de aire, y nivel de ruido producido.

16.1. Velocidad en conductos

La velocidad de circulación del aire por el interior del conducto lapodemos medir mediante un anemómetro con la punta fina, llamadode hilo caliente.

Estos anemómetros tienen una punta con una resistencia eléctrica, y untermopar. La resistencia se calienta, pero al pasar el aire del conductoa su través, se enfría, en proporción directa a la velocidad del aire. Coneste instrumento pincharemos el conducto, y tras medir, taparemos elpequeño agujero con un trozo de cinta.

La velocidad excesiva del aire provoca sobre todo ruido y movimientosen el conducto.

16.2. Velocidad en salidas de aire

La velocidad de salida de aire en rejillas y difusores es un tema crucialpara el buen funcionamiento de la instalación y el confort de los ocupantes.

Una velocidad de salida de aire excesiva produce:

• Ruido continuo y muy molesto.

• Corrientes de aire molestas.

• Desequilibrios en la red de conductos. Si todo el aire sale por unarejilla, las otras tendrán poco caudal.

Repetimos que es muy recomendable instalar siempre rejillas de salidade aire con regulador de caudal, de forma que podamos ajustar el caudalde salida de cada una, y crear la pérdida de carga que precisa para quetodas las salida queden iguales.

El mejor sistema es medir la velocidad de salida del aire en la rejilla, yajustarlas de forma que todas queden igual.

Para medir la velocidad de aire en la salida, pegaremos el anemómetroa la rejilla.

En el caso de difusores, deberemos utilizar un cono o embudo, quepodemos fabricarnos con chapa, para conducir el aire a una salida recta.

164



Cono de medición de difusores

16.3. Presiones estática, dinámica, total

Las presiones excesivas en el interior de un conducto de aire puedendeformarlo, y hasta reventarlo.

Para medir la presión utilizaremos un manómetro diferencial, que midela diferencia de presión entre dos puntos, que serán el interior delconducto y el ambiente.

El manómetro tiene dos tubos, de forma que pincharemos el conductoe introduciremos uno de ellos, hasta que quede a ras de las paredes

Presiones en un conducto sin circulación de aire

165



interiores. La medida en Pa o mm.c.a nos indicará la sobre-presión delinterior (presión estática).

Si introducimos los dos tubos, de forma que uno quede recto(perpendicular al flujo de aire), y el otro quede curvado u encarado ala corriente, obtendremos la presión dinámica o debida a la velocidaddel aire.

Si sólo introducimos un tubo, pero curvado y enfrentado a la corriente,obtendremos la presión total.

Se cumple siempre que:

Presión total = Presión estática + presión dinámica

Si no circula aire por el conducto, puede haber presión, pero la presióndinámica será nula, y la total será igual a la estática.

Presiones en un conducto con circulación de aire

En las mediciones de presión hay que tener cuidado con saber si elconducto trabaja a compresión (el ventilador empuja el aire hacia elconducto), o a depresión (el ventilador aspira aire del conducto), pueslas medidas serán diferentes.

En caso de estar el conducto a depresión, los valores medidos seránnegativos.

166



16.4. Nivel sonoro

El nivel sonoro producido por un conducto de aire es un factor quedepende principalmente de la velocidad de circulación.

Es además un factor determinante para su cálculo. Es decir,dimensionaremos un conducto para que se produzca un nivel de ruidomáximo:

En vivienda menor de 35 dBA.

En locales comerciales menor de 45 dBA.

En grandes locales 50 dBA.

Si un conducto de aire produce ruido puede ser por:

• Exceso de velocidad del aire: debemos reducir la velocidad delventilador, abrir más salidas de aire, o ensanchar el conducto.

• Estrangulamiento u obstáculos interiores: verificar ausencia de trozosdespegados, desgarrones, etc.

• Demasiadas salidas cerradas.

• Vibraciones por falta de sujeción.

• Transmisión de ruido del ventilador: instalar acoplamientos flexibleso silenciadores.

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17. LA SEGURIDAD EN EL MONTAJE YMANTENIMIENTO DE CONDUCTOS DE AIRE

Los riesgos principales que aparecen el montaje de conductos de aireson:

• Caídas a distinto nivel por trabajos en altura sobre escaleras, andamios,etc. Utilizar barandillas y arneses de seguridad. Las escaleras debenser suficientemente altas y con plataforma superior y barra de apoyo.Utilizar andamios con barandillas.

• Cortes por bordes de chapa o cuchillos. Utilizar siempre guantes yropa apropiada.

• Proyecciones de limaduras en cortes mediante amoladora. Utilizarsiempre gafas protectoras, guantes y monos adecuados.

• Aspiración de fibras minerales. Utilizar mascarillas en cortes conmáquina, o máquinas dotadas de aspiración localizada de virutas.Utilizar mascarillas en la limpieza mediante soplado.

• Inhalación de vapores de disolventes y colas. Realizar en ambientesbien ventilados.

• Sobreesfuerzos y malas posturas. Evitar trabajar desde baja altura,para evita daños en el cuello. Durante la carga y descarga, realizarlaentre varios operarios.

Los medios de protección son:

• Personales: guantes, ropa resistente, botas de seguridad, petos, gafas,casco, máscaras y mascarillas.

• Arneses, cinturones de seguridad, andamios con barandillas. escalerascon apoyo superior.

• Herramientas adecuadas, con resguardos y aspiración.

• Mesas de trabajo sólidas.

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RESUMEN

Los parámetros de un conducto son la velocidad, la sección, el caudal,la rugosidad, la pérdida de carga y la presión. Los conductos pueden serde alta, media o baja velocidad.

La pérdida de carga unitaria es la pérdida de presión que se produce enun metro lineal de conducto.

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ANEXOS (tablas y ábacos)

• Gráfico para cálculo de conductos de aire.

• Tabla para pasar de secciones circulares a rectangulares.

• Longitudes equivalentes de piezas especiales.

• Velocidades recomendadas en conductos de aire.

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Gráfico para cálculo de conductos de aire

Presiones en un conducto con circulación de aire

Entrar con el caudal horizontalmente, y al cruzar la línea vertical I, II oIII, hallar el diámetro (líneas inclinadas a la derecha), y la velocidad(inclinadas a la izquierda).

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Tabla para pasar de conductos circulares a rectangulares

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Longitudes en metros a sumar por cada codo, según su tamaño:

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Valores máximos de velocidad de aire en conductos

Conductos principales Uso del local VelocidadM/s

Viviendas y salones 4

Oficinas, restaurantes 5,5 a 6,5

Salas de espectáculos 6,5 a 9

Grandes almacenes 9 a 10,5

Ramales pequeños VelocidadM/s

Viviendas y salones 3

Oficinas, restaurantes 6,5

Salas de espectáculos 5,5

Grandes almacenes 7,5

Salidas de aire VelocidadM/s

Viviendas y salones 2,5 a 3,5

Oficinas, restaurantes 2,5 a 3,5

Salas de espectáculos 4,5 a 5,5

Grandes almacenes 6 a 9

Tomas aire exterior Todos 3,5

177




1. Para ventilar un garaje de automóviles, describe qué material deconductos será mejor. Si la altura del local es baja, ¿qué sección serámás adecuada?

2. ¿Qué conductos tienen más pérdida de carga, ¿los rígidos o losflexibles? Razónalo.

3. ¿Cuánto suele ser el tanto por ciento de desperdicios en la instalaciónde conductos de fibra? Describe por qué se produce este desperdicio.

4. ¿Por qué los conductos de chapa no se fabrican en la obra?

5. ¿Podemos utilizar conductos de chapa para un climatizador de airefrío? ¿Qué precaución hay que tomar?

6. Describe cómo se realiza una boca a un conducto de fibra que estáinstalado sobre el falso techo de escayola.

7. Di cómo afectan las humedades a los conductos de fibra y de chapa.

8. ¿Cómo repararías un conducto de chapa con picaduras por óxido?

9. Dimensiona la red de conductos de extracción de un garaje de 600 m2,con 4 bocas en línea separadas entre si 8 m. y un tramo final de 3 m.

179



LABORATORIO

1. Realizar un codo con fibra de vidrio mediante el sistema curvo conun conducto de 200 x 150 mm.

2. Realizar un codo con fibra de vidrio mediante el sistema del tramorecto con las mismas medidas.

3. Realizar una ampliación a una cara en el conducto anterior a 200x300.

4. Realizar una derivación lateral de un conducto principal de 300x150a 150x150, de 500 mm de largo.

5. Embocar un difusor en la parte inferior del conducto principalanterior, y una rejilla de 150x100 en el ramal.

6. Anclar un conducto de chapa circular de 500 mm en una pared opanel, mediante abrazadera y varillas roscadas.

7. Unir dos conductos de chapa mediante remachado.

8. Realizar una ventana a un conducto de chapa y remachar una rejilla.

9. A una climatizadora de conducto horizontal, realizarle el embocadode un conducto de impulsión y retorno.

181



BIBLIOGRAFÍA

Manual de construcción de conductos Climaver.

Manual de construcción de conductos Glascoair.

Manual para la construcción de conductos con panel sándwich de laempresa Salvador Escoda.

Manual de ventilación de la empresa SOLER&PALAU.

Prontuario de la empresa CIATESA S.A.


U.D. 4 LA TÉCNICA DE DIFUSIÓN DEL AIRE

M 6 / UD 4



185

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 187

Objetivos ........................................................................................ 189

1. ¿Qué es la difusión de aire? .................................................... 191

2. Parámetros que se regulan con la difusión............................ 192

2.1. Velocidad de salida Veff ................................................... 193

2.2. Velocidad efectiva............................................................. 193

2.3. Velocidad residual en la zona ocupada........................... 194

2.4. Alcance.............................................................................. 195

2.5. Punto crítico..................................................................... 197

2.6. Espesor de la vena en aire, e en m.................................. 199

2.7. Caudal inducido, Qi en L/s o m3/h. .............................. 199

3. Consideraciones a tener en cuenta en las instalaciones de

distribución de aire ................................................................. 201

3.1. Prevención de zonas mal acondicionadas ...................... 201

3.2. Prevención de cortacircuitos ........................................... 202

3.3. Prevención de estratificaciones ....................................... 203

3.4. Control de la velocidad final o residual.......................... 204

3.5. Control del nivel de ruido ............................................... 204

4. Tipos de material de difusión y su aplicación ....................... 206

4.1. Rejillas............................................................................... 206

4.2. Difusores ........................................................................... 207

5. Sistemas de zonificación. Compuertas motorizadas, servos,

centralitas................................................................................. 211

6. Proceso de cálculo de una instalación de difusión de aire... 214

Resumen ........................................................................................ 217

Anexo ........................................................................................... 219

Glosario.......................................................................................... 225

Laboratorio.................................................................................... 227



187

INTRODUCCIÓN

La difusión es la técnica que gestiona la distribución del aire en loslocales, con su dominio se consigue que el aire impulsado por losventiladores y distribuido por los conductos llegue a los usuarios de loslocales en condiciones de confort.

Una elección correcta de los elementos de difusión provocará unainstalación confortable, velocidades de aire correctas, temperaturashomogéneas y ruidos admisibles. Por el contrario, una elección pocoacertada puede llevar una buena instalación a ser considerada comoinaceptable.

Por desgracia, en la actualidad nos encontramos con instalacionesrealmente costosas que resultan ineficaces o ruidosas; es función deltécnico y del proyectista la elección de un buen sistema de difusión.

189

OBJETIVOS

• Conocer las principales variables que afectan a una buena distribucióndel aire en los locales.

• Conocer los distintos tipos de materiales de difusión que existen enel mercado.

• Saber seleccionar los elementos de difusión necesarios para unainstalación tipo.



191

1. ¿QUÉ ES LA DIFUSIÓN DEL AIRE?

Llegados al punto de avances tecnológicos y materiales conseguidos enla sociedad actual, ya no se concibe el diseño de un local público ocomercial en el que no exista una instalación de aire acondicionado ocalefacción.

Para conseguir que el aire tratado sea distribuido en los locales encondiciones óptimas, velocidades aceptables y con el mínimo ruidoposible, usaremos la técnica llamada de “difusión del aire” que consisteen la gestión de los medios materiales (elementos de difusión) y técnicoscon el fin de conseguir una instalación confortable.



192

2. PARÁMETROS QUE SE REGULAN CONLA DIFUSIÓN

SÍMBOLOS, DEFINICIONES Y UNIDADES DE MEDIDA

L Longitud nominal de la unidad mm

H Altura nominal de cuello Mm

Ø o D Diámetro nominal de la unidad Mm

Q Caudal del aire impulsado o retornado L/s o m3/h

Qi Caudal del aire inducido L/s o m3/h

f Factor de Inducción o coeficiente para caudal

del aire inducido por el impulsado -

Vs Velocidad de salida del aire en la superficie

total de la rejilla o en el cuello del difusor m/s

Vef Velocidad efectiva de salida, medida entre

lamas del difusor o rejilla m/s

Pt Pérdida de carga total, estática más dinámica,

al paso del aire por la unidad Pa o mm c.a.

Lpa Nivel de presión sonora dB(A)

Lwa Nivel de potencia sonora dB(A)

Lp Nivel de presión sonora dB

Lw Nivel de potencia sonora dB

Al Alcance teórico del aire hasta la velocidad

final considerada m

Alr Alcance real del aire que resulta de aplicar

las correcciones al valor Al m

t Diferencia de temperatura entre el aire

impulsado y el aire ambiente °C

D Desviación de la vena de aire m

d Desviación unitaria de la vena de aire m/°C

e Espesor de vena de aire a la velocidad

final 0,25 m/s m

Pc Punto crítico m



193

2.1. Velocidad de salida

Es la velocidad con la que el aire sale de la rejilla o difusor; se mide a 30mm. de distancia horizontal desde el punto de salida; se mide con unanemómetro y corresponde a la superficie total de paso de la rejilla.

Medición de la velocidad de salida en una rejilla de impulsión

Aumenta proporcionalmente con el caudal de aire y afectaráfundamentalmente al alcance del aire en el local y al ruido producido.

2.2. Velocidad efectiva Veff.

Es la velocidad que se produce entre lamas en la rejilla o en el difusor;es mayor que la de salida pues se descuenta la superficie ocupada porlas lamas y la superficie neta o efectiva [Aeff] es menor.

Está limitada en las instalaciones por los efectos que producen unavelocidad excesiva de paso del aire por la unidad: pérdida de carga,alcance y nivel sonoro.

En las tablas de selección de los fabricantes se indican caudales de airemáximos que no sobrepasan la velocidad más alta recomendable paracada unidad de impulsión o extracción, ya que en caso de sobrepasarlasse producirían vibraciones o exceso de ruido.

Las velocidades recomendables y más comunes con que se trabaja son:



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Rejillas de impulsión 2,5…3,5 m/s

Rejillas de retorno con lamas a 45° con o sin filtro 1,5…2,5 m/s

Rejillas de retorno de retícula 2,5…3,5 m/s

Rejillas de puerta 1,0…1,5 m/s

Rejillas de suelo 1,5…3,0 m/s

Difusores circulares (velocidad en cuello) 2,5…4,0 m/s

Difusores cuadrado (velocidad en cuello) 2,5…4,0 m/s

Difusores lineales 4,0…9,0 m/s

Rejas de toma y expulsión de aire 2,5…5,0 m/s

Rejillas lineales para cortinas de aire 4,0…6,0 m/s

2.3. Velocidad residual en la zona ocupada

Es la velocidad que afecta directamente sobre los ocupantes; se le llamaresidual porque ya no tiene función de transporte, únicamente semantiene por cuestiones de confort.

Nunca el aire debe de entrar en la zona ocupada con una velocidadsuperior a las recomendadas, que son las indicadas en siguiente tabla.

Actividad de los ocupantes Ejemplo Velocidad final en m/s.

Alta fábricas y similares 0,5 a 0,7

Media oficinas y similares 0,35 a 0,5

Baja salas de espera y similares 0,25 a 0,35

Existe una tolerancia a la velocidad superior en la época de verano, porel efecto refrescante que se produce con el movimiento de aire, llegandoa ser incluso necesario que exista un movimiento mínimo; sin embargo,en invierno las corrientes de aire afectan negativamente a la sensaciónde confort.



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2.4. Alcance

Es la distancia desde la unidad de impulsión al punto en el que lavelocidad en el centro de la vena de aire ha descendido hasta la velocidadfinal considerada, generalmente 0,5 m/seg.

De alguna manera, es el dato proporcionado por los fabricantes que nosindica hasta dónde llega la vena de aire y la zona que es capaz de climatizarun elemento de difusión (rejillas, difusores, etc.).

El alcance puede ser isotérmico o no; se considera alcance isotérmicocuando el aire impulsado tiene la misma temperatura que la del ambiente(casos de sólo ventilación) y alcance no isotérmico cuando la temperaturade la impulsión es diferente a la del ambiente (refrigeración o calefacción).

La misma rejilla tiene un alcance mayor cuando la temperatura del aireimpulsado es la misma que la del ambiente; cuando es diferente presentauna desviación de la vena de aire que tiende a subir en invierno, por serde temperatura superior a la del ambiente, y a bajar en verano, por serinferior; a este fenómeno lo llamamos desviación.



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Alcance con efecto techo (Efecto Coanda)

Cuando el aire es impulsado por difusores de techo o por rejillas depared situadas a una distancia menor de 30 cm. del techo, la vena deaire se adhiere al techo en su recorrido. Este fenómeno facilita que noincida en la zona de ocupación hasta haber descendido su velocidadhasta valores que no provocan sensación de corriente de aire, a la vezque aumenta el alcance de la vena de aire.



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Alcance sin efecto techo

Si la impulsión se realiza desde la pared a una distancia del techo mayorde 30cm. el efecto de techo o efecto COANDA no se produce. Entoncesel Alcance Real disminuye aproximadamente en un 25%.

2.5. Punto crítico

El efecto techo se mantiene mientras la velocidad del aire es superior a0,25 – 0,35 m/seg. Cuando la velocidad es menor, la vena de aire sedespega del techo y comienza a descender; en el punto que esto seproduce se le denomina punto crítico. Normalmente se puede determinara partir de los datos que nos proporcionan los fabricantes en sus catálogosde selección.

Existen programas de selección de material de difusión que nos aportanvarios datos relativos al alcance; como el alcance se calcula para unavelocidad determinada, un mismo elemento de difusión tiene variosalcances en función de la velocidad final que determinemos.

Por eso es normal encontrar las siguientes expresiones:

Al02 = Alcance a una velocidad final de 0.2 m/seg.

Al03 = Alcance a una velocidad final de 0.3 m/seg.



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199

2.6. Espesor de la vena de aire, e en m.

Es la altura vertical de la vena de aire en el punto donde la velocidadfinal es la considerada.

Generalmente aparece cuando el aire impulsado llega a su punto crítico.

2.7. Caudal inducido, Qi en L/s o m3/h.

Cuando una vena de aire sale de un elemento de difusión éste crea unefecto de arrastre sobre el aire del ambiente, generándose una mezcladel aire impulsado y el del ambiente, que presenta característicasintermedias; a medida que avanza la vena de aire se va haciendo másvoluminosa y pierde velocidad; se llama caudal inducido a la cantidadde aire que es arrastrado por este fenómeno.

La inducción aumenta con la superficie de contacto de la vena de aire,de manera que según la necesidad se debe potenciar o disminuir.

Si se pretende que el alcance de un elemento sea grande se favoreceránvenas de aire con poco perímetro, por ejemplo circulares o cuadradas,que son figuras geométricas con poco perímetro en relación a la superficie.

En ocasiones se pretende lo contrario, poco alcance o que cuando lleguea la zona ocupada el aire se haya mezclado de forma que no presenteexcesiva diferencia con el ambiente (caso de los difusores de techocirculares que tienen una forma geométrica de aros concéntricos quefavorece la inducción); otro motivo puede ser que exista una pared



200

enfrente de la rejilla de difusión y se pretenda evitar que rebotedisminuyendo el alcance, en cuyo caso colocaríamos una rejilla deimpulsión rectangular de poca altura.



201

3. CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA ENLAS INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE

Las instalaciones de distribución de aire son un elemento fundamentaly determinantes del confort en los locales acondicionados; existen unasconsideraciones básicas a tener en cuenta para conseguir el confortpretendido y las detallamos a continuación.

3.1. Prevención de zonas mal acondicionadas

Este defecto se da en las instalaciones que presentan zonas en el que elaire no es capaz de llegar, generalmente porque el retorno no está biensituado o la impulsión de aire no es suficiente. Es un defecto de diseñoque se tendrá que prever en la fase de diseño, porque si se produce, enocasiones resulta difícil de solucionar.



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3.2. Prevención de cortocircuitos

Los cortocircuitos de aire se producen cuando el aire de la impulsión esenviado directamente a las rejillas de retorno impidiendo que cedan elfrío o el calor que transporta.

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3.3. Prevención de estratificaciones

Estratificar el aire es situar el aire caliente en la zona más alta y el airefrío en la zona más baja; siendo acentuado en función del aumento dela altura en los locales, este fenómeno puede ser positivo o negativodesde el punto de vista de confort y ahorro energético.

En general, diremos que es positivo en verano y negativo en invierno.

Las estratificaciones de aire caliente (invierno) suelen producirse cuandose dan una o dos de las circunstancias siguientes:

• El aire de impulsión está mucho más caliente que el ambiente.

• La velocidad del aire de impulsión es baja y por la parte superior dellocal.

• El retorno está situado en la zona alta del local.

Si se reúnen las condiciones señaladas el aire circulará lentamente desdela impulsión hasta el retorno por la parte alta del local, siendo incapazde llegar a la zona ocupada y resultando ser una instalación muy deficiente.

Sabemos que el aire caliente siempre tiene tendencia a elevarse, por esotendremos que tomar precauciones en la fase de diseño de la instalación:

• Colocar el retorno en la parte inferior.

• Aumentar la velocidad de impulsión, generar inducción con aire dellocal y tratar de dirigir la vena de aire a la zona más baja.

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3.4. Control de la velocidad final o residual

Como ya hemos visto anteriormente, la velocidad residual o de la zonaocupada es fundamental; se debe mantener sin provocar exceso demovimiento de aire en la zona ocupada. Se debe diseñar la instalaciónde forma que se mantengan las condiciones de velocidad recomendadaspara un sistema confortable.

3.5. Control del nivel de ruido

El ruido es un contaminante muy perjudicial para la salud de las personas,carece de sentido y llega a rozar el ridículo que pretendiendo generarun ambiente térmico confortable lleguemos a perjudicar a los ocupantesde un local por el ruido producido por las instalaciones.

En los sistemas de difusión de aire se suele producir por elevar excesiva-mente la velocidad efectiva en los elementos terminales; todos losfabricantes aportan en sus tablas o programas de selección el nivel deruido que generarán estos elementos, dependiendo de la actividad otipo de local. Este parámetro será tenido en consideración siempre queseleccionemos un elemento de difusión.

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206



4. TIPOS DE MATERIAL DE DIFUSIÓN YSU APLICACIÓN

4.1. Rejillas

4.1.1. Simple deflexión

Como se observa en la imagen,son las que tienen sus lamasregulables y pueden variar sudirección una vez instaladas; suposición permanece invariablehasta que son reguladas ma-nualmente de nuevo.

Las lamas pueden estar orien-tadas en sentido horizontal yvertical; en la imagen apareceuna rejilla de lamas horizontales.

4.1.2. Doble deflexión

Tienen las mismas característicasque las anteriores pero suregulación es doble; puede servertical y horizontal ya quedispone de dos filas de lamas enambos sentidos.

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4.1.3. Fijas

Se diferencian de las anterioresen que no pueden ser reguladasya que sus lamas están unidas almarco sin posibilidad demovimiento.

4.1.4. Retorno

Se utiliza en las instalacionespara captar el aire de retorno ala unidad climatizadora y parala extracción de aire en locales.Suelen ser de lamas fijas ya queno tienen la misión de dirigir elaire en ninguna dirección enconcreto y su coste es menor.

4.2. Difusores

Un difusor es una boca de salidade aire que lo suministra envarios planos y direcciones.

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4.2.1. De techo, circulares y cuadrados

Estos difusores están diseñadospara su aplicación en aireacondicionado, ventilación ycalefacción.

Su montaje se realiza en falsostechos o suspendidos del techo.Su forma garantiza una difusiónuniforme del aire en todasdirecciones, si es circular, y encuatro si es cuadrado, lo queproporciona un elevado índicede inducción del aire ambiente.

Estos difusores pueden utilizarse en locales con alturas de hasta 4 metrosy un diferencial de temperatura de hasta 12° C, obteniendo buenasprestaciones tanto en velocidad del aire como en nivel de presión sonoraen la zona de confort.

4.2.2. Lineales de techo, pared y suelo

Los difusores lineales se utilizan para combinar la estética con lasprestaciones técnicas. Su montaje se realiza en falsos techos o suspendidosdel techo.

Posibilitan la formación de líneas continuas de difusor, con zonas activase inactivas, sin romper la uniformidad estética del conjunto. Adecuadostanto para la impulsión como para retorno.

Mediante la regulación de sus aletas, orientables individualmente, sepuede obtener una distribución horizontal del aire en una u otra direccióno una proyección vertical del mismo sin modificar el volumen del aire.

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Los difusores admiten una variación de caudal del 60% manteniendo laestabilidad de vena de aire.

Estos difusores pueden ser utilizados en alturas de 2,6 hasta 4 metros ycon un diferencial de temperatura de hasta 12° C.

4.2.3. Rotacionales

Los difusores rotacionales estándiseñados para su aplicación enaire acondicionado, ventilacióny calefacción de locales conalturas superiores a 4 metros yun diferencial de temperaturade hasta 15° C.

Son indicados tanto para usoindustrial como en ámbito deconfort.

Su forma circular, junto con eldiseño helicoidal de sus aletas,provoca una difusión rotacionalde la vena de aire, obteniendoun elevado índice de induccióny reduciendo la estratificación.

La difusión del aire puede ser variada mediante la regulación del ángulode impulsión de sus aletas, manualmente o mediante un motor eléctrico,variando de proyección horizontal a proyección vertical según lasnecesidades.

Su montaje se realiza en el techo.

4.2.4. Perforados

Los difusores perforados están diseñados para su aplicación en aireacondicionado, ventilación y calefacción.

Su montaje se realiza en falsos techos.

El diseño de la placa perforada del difusor provoca una impulsiónhorizontal del aire en 4 direcciones, con un acentuado efecto coanda.

Sus múltiples pequeñas aberturas proporcionan al difusor un elevadoíndice de inducción, asegurando un flujo de aire uniforme en toda lasección de paso.

Los difusores admiten una variación de caudal del 60% manteniendo laestabilidad de vena de aire.

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Estos difusores pueden ser utilizados en alturas de 2,6 hasta 4 metros ycon un diferencial de temperatura de hasta 12° C.

Su diseño, sobrio y discreto confiere a los difusores una excelentecapacidad de integración arquitectónica en los techos de construcciónmoderna.

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5. SISTEMAS DE ZONIFICACIÓN. COMPUERTASMOTORIZADAS, SERVOS, CENTRALITAS

El sistema de zonificación permite un control de temperaturaindividualizado de diferentes zonas con un mismo equipo de tratamientode aire, con el fin de conseguir un aumento del confort en cada una deellas. Además, se disminuye el consumo eléctrico y se aumenta la eficienciaenergética de la instalación.

Generalmente los sistemas de zonas están diseñados para trabajar conequipos de climatización de expansión directa (sólo frío o bomba decalor) de tipo conducto; algunos de ellos permiten controlar equipos dedos etapas de compresor.

Con sistema de zonas se solucionan los problemas típicos que presentanlas instalaciones centralizadas convencionales, como:

• Aparición de zonas frías o calientes debido a las diferencias de cargatérmica entre las distintas habitaciones.

• Climatización de zonas desocupadas al no considerar la simultaneidadde uso.

• Sobredimensionado de los equipos de producción.

El sistema de zonificación permite dividir un recinto en zonas indepen-dientes de control. Se instala en cada una de ellas un termostato y unacompuerta de regulación motorizada (tipo TODO/NADA) gobernadapor la central de control, con el fin de aumentar el confort en la totalidaddel recinto.

Además, el sistema de zonas no sólo aumenta el confort y el control sinoque disminuye el consumo eléctrico, la inversión en el equipo declimatización y la potencia eléctrica contratada, lo que permite un ahorrode dinero y amortizar la inversión en un periodo razonable de tiempo.

Componentes principales del sistema

Central de control Permite controlar las zonas y el equipo de climatización.

Termostatos Termostatos de control ambiente en zonas,con una precisión de +/- 0.5 °C.

Regulaciones motorizadas Adaptables a cualquier instalación. Motor 24 Vdc.

Equipo de climatización Compatible con cualquier equipo del mercado.Controla equipos de 2 etapas.

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El siguiente esquema muestra un ejemplo del funcionamiento de unsistema de zonas:

Los termostatos instalados en cada una de las zonas a climatizar envíanuna señal a la central electrónica de control que, en función de la señalrecibida y de la temperatura seleccionada, abre o cierra las diferentesregulaciones motorizadas instaladas en cada zona. La central, gobernadapor el termostato MASTER, también controla el paro/marcha (ON/OFF)del equipo de climatización y el modo de funcionamiento (frío / calor).

De este modo se puede controlar la temperatura en cada una de laszonas, contrarrestar la variación de la carga térmica a lo largo del día yclimatizar únicamente las zonas ocupadas en cada instante.

Los componentes de los sistemas de zonas son los siguientes:

• Central electrónica de control.

• Termostatos. MASTER y ZONA.

• Regulaciones Motorizadas.

• Compuertas de sobrepresión.

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214



6. PROCESO DE CÁLCULO DE UNA INSTALACIÓNDE DIFUSIÓN DE AIRE

Partiremos de los datos siguientes:

• Caudal a extraer o impulsar, en m3/h, que nos viene dado por lascaracterísticas técnicas del climatizador. En el caso de equiposclimatizadores donde no conocemos el caudal de impulsión, podemoscalcularlo multiplicando su potencia frigorífica en Watios 0,23.

Q (m3/h) = P (Watios) x 0,23

• Altura del local.

• Altura de colocación de los difusores o rejillas.

a) Plantear una distribución de difusores en el techo del local.

Para distribuir las rejillas por un local, podemos dibujar una malla conun lado igual a la altura libre del local; es decir, si el local tiene 4m dealto, dibujar las rejillas separadas 4m unas de otras. Hay que tener encuenta que la separación de las paredes debe ser la mitad (2 m).

Las zonas singulares, rincones, etc., deben resolverse posteriormente,con soluciones específicas.

b) Ajustar a un valor exacto.

Si de lado a lado de pared nos caben tres difusores, pero el último tramoqueda más largo o más corto, podemos dividir la distancia en tres partes.

Ejemplo: si el ancho del local es de 21 m, y tanteamos situando losdifusores a 4 m entre ellos, nos caben cinco y nos sobra 1 m.(2+4+4+4+4+2). Dividimos 21/4 = 5,25. Entonces repartimos de nuevocon: (5,25/2 = 2,62m)

(2,62+5,25+ 5,25+5,25+5,25+2,62)

c ) Calcular el caudal por cada rejilla.

Dividimos el caudal total entre el número de difusores que hemosplanteado, de forma que obtenemos el caudal de cada difusor. El caudalde difusor 600 y 2.000 m3/h.

d) Dimensionar el difusor.

Con un catálogo de difusores elegimos uno que admita el caudal anterior,con un nivel de ruido (dBA) admisible para el local. A mayor difusor,menor será su ruido, pero la velocidad de salida será demasiado baja.

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e) Comprobar el alcance y la caída.

Ver si el alcance de la vena de aire, alcanza del 75% al 100% de la distanciaal siguiente difusor. Si los separamos 4 m, la mitad son 2m, y el 75% son1,5m.

Comprobar si la caída de la vena de aire llega a menos de 2m , ya quepuede molestar.

f) Redimensionar el difusor.

• cambiar de modelo (con más o menos inclinación) hasta que secumplan las condiciones anteriores. Si no se puede, redistribuir losdifusores en el local, aumentando o disminuyendo la distancia entreellos. Volver al punto 2.

Si disponemos de un programa de cálculo de difusores, de alguna casacomercial, podemos ajustar mejor el cálculo, pero siempre debemosverificar que la solución se adapte a nuestro local, a su forma y uso.

Recomendaciones

• En locales de hasta 4 m de alto, situar difusores en el techo, con unaseparación de 3 a 6 m entre ellos.

• En locales de altura mayor de 4 m, los difusores han de ser de tiporotacional, o de tipo cónico, con mayor ángulo de salida. Tambiénpueden instalarse rejillas de lamas curvas, que nos permiten variarsu inclinación.

• En caso de colocar rejillas en las paredes, tener en cuenta que sualcance es como máximo de unos 6 m. Si las instalamos de tipo dobledeflexión, tendremos más margen para cambiar la vena de aire,dirección, anchura.

• Las rejillas lineales son muy decorativas, y se puede variar su inclinación.Permiten buenas separaciones y se pueden combinar en techo yparedes al mismo tiempo.

• Las toberas tienen un alcance de unos 15 a 20 m. Son imprescindiblesen locales anchos, sin falso techo.

• En salones de actos, cines, y otros locales con butacas, se puedeimpulsar el aire con rejillas situados en los escalones.

• Conviene que todas las salida de aire tengan regulación.

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RESUMEN

En toda instalación de climatización, sea cual sea, su objeto es proporcionarventilación, refrigeración, calefacción o una combinación de éstas.

Es necesario primeramente que la potencia de los equipos instalados seasuficiente para lograr el objetivo deseado y esto vendrá determinado porel cálculo que se debe hacer en cada caso.

Pero tan importante como esto es que la carga térmica y ventilaciónproporcionada por los equipos sea correctamente distribuida por loslocales a climatizar a través del aire impulsado o extraído.

Una distribución de aire estará bien realizada cuando en cada local, unavez climatizado, se cumplan estas condiciones:

• La temperatura y humedad resultan uniformes, sin estratificacionesde aire caliente en la parte superior o de aire frío en la inferior.

• No hay zonas deficientemente tratadas donde no llega el aireimpulsado, ni tiene puntos de extracción. En estas zonas, lascondiciones interiores proyectadas no se logran, o se consiguen deforma irregular debido solamente a las corrientes de conveccióninterior, normalmente muy lentas.

• En ningún lugar de la zona de estar existen corrientes de aire avelocidades superiores a las más adelante definidas.

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ANEXO(Ábacos y tablas selección de material de difusión)

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Selección de rejillas lineales

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Difusores circulares

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GLOSARIO

Anemómetro: Instrumento que sirve para medir la velocidad o la fuerzadel viento.

Aire: Mezcla de gases que rodea a la tierra, compuesto mayoritariamentepor nitrógeno (N2) y oxígeno (O2).

Aire acondicionado: Control de la temperatura, humedad, limpieza ymovimiento de aire en un espacio confinado, según se requiera, paraconfort humano o proceso industrial. Control de temperatura significacalentar cuando el aire está frío, y enfriar cuando la temperatura es muycaliente.

Aire normal (estándar): Aire que contiene una temperatura de 20° C(68° F), una humedad relativa de 36 % y una presión de 101.325 kPa(14.7 psia).

Aire seco: Aire en el cual no hay vapor de agua (humedad).

Caudal: Cantidad de un líquido o un gas que fluye en un determinadolugar por unidad de tiempo.

Cortocircuito: Condición eléctrica, donde una parte del circuito tocaotra parte del mismo, provocando que la corriente o parte de la misma,tome un trayecto equivocado.

Confort: Aquello que produce bienestar y comodidades.

Difusión: Distribución uniforme de una sustancia, gas o cuerpo, producidapor el movimiento espontáneo de las moléculas que lo componen.

Impulsión: Conjunto de elementos que forman un conducto para lanzarel aire a un local.

Velocidad: Magnitud física que expresa el espacio recorrido por un móvilen la unidad de tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional es elmetro por segundo (m/s).

Ventilación: Flujo de aire forzado, por diseño, entre un área y otra.

Ventilador: Dispositivo de flujo radial o axial, usado para mover o producirflujo de gases.

Retorno: Conjunto de elementos que forman un conducto para devolverel aire del local a la máquina de climatización.

Ruido: Sonido inarticulado, por lo general desagradable.

Zona ocupada: Parte del recinto climatizado en el que se considerapresencia de personas.

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LABORATORIO

Sea un comedor de un restaurante en el que se pretende realizar unainstalación de climatización con la geometría grafiada, sabiendo que:

La potencia térmica a instalar es de 10.000 Kcal/h.

La temperatura deseada es de 24 °C.

La máquina seleccionada impulsa el aire a 14 °C.

El caudal de aire de la máquina es de 4.200 m3/h.

Se pide dimensionar una instalación de material de difusión con difusoresde techo circulares que cumpla los siguientes requisitos:

Velocidad máxima en la zona ocupada 0,25 m/seg.

Funcionamiento de verano e invierno.

Ruido máximo admisible de 35 dB.

Realizar la misma operación, pero instalando rejillas de impulsión en lasparedes laterales.


U.D. 5 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS

M 6 / UD 5



231

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 233

Objetivos ....................................................................................... 235

1. Concepto de carga térmica .................................................... 237

2. Condiciones interiores de confort ......................................... 240

2.1. Fijación de las condiciones interiores de confort,

según RITE................................................................... 241

2.2. Fijación de las condiciones interiores de confort,

según Norma europea 1752 ........................................ 241

3. Condiciones exteriores de cálculo......................................... 243

3.1. Según UNE 100-014-85. Nivel percentil ..................... 243

3.2. Condiciones interiores y exteriores recomendadas

para cálculo .................................................................. 244

4. Repaso de psicrometría del aire............................................. 245

4.1. El aire húmedo............................................................. 245

4.2. Humedad absoluta....................................................... 245

4.3. Humedad relativa......................................................... 246

4.4. Cambio de la humedad relativa al cambiar

la temperatura.............................................................. 246

4.5. Volumen específico del aire ........................................ 247

4.6. Entalpía del aire húmedo............................................ 248

4.7. Concepto de calor latente y calor sensible ................. 249

5. El ábaco psicrométrico ........................................................... 250

5.1. Encontrar la humedad absoluta para unas

condiciones dadas ........................................................ 251

5.2. Temperatura húmeda .................................................. 252

5.3. Punto de rocío.............................................................. 254

6. Procesos de cambio de aire .................................................... 256

6.1. Enfriamiento en una batería de un climatizador....... 256

6.2. Calentamiento en una batería de calor ...................... 257

6.3. Mezcla de aires ............................................................. 258

7. Datos de partida para un estudio de cargas de climatización 259

232

7.1. Localización.................................................................. 259

7.2. Características del local ............................................... 259

7.3. Ocupación .................................................................... 260

7.4. Uso ................................................................................ 261

8. Métodos de cálculo de la demanda térmica:

precisión necesaria.................................................................. 262

9. Cálculo simplificado, por superficie y uso del local.............. 263

10. Cálculo de la demanda térmica con hoja de carga simple... 265

10.1. Insolación en la ventana más expuesta....................... 266

10.2. Transmisión por paramentos ...................................... 266

10.3. Aparatos ........................................................................ 266

10.4. Ocupantes..................................................................... 266

10.5. Ventilación.................................................................... 266

10.6. Coeficientes de seguridad ........................................... 266

11. Cálculo con hoja de carga completa...................................... 268

11.1. Condiciones exteriores e interiores............................ 269

11.2. Ganancias sensibles por radiación .............................. 269

11.3. Sensible transmisión por paramentos......................... 270

11.4. Sensible aire exterior ................................................... 271

11.5. Cálculo sensible interno .............................................. 272

11.6. Sensible por ocupantes................................................ 272

11.7. Resumen de calor sensible .......................................... 272

11.8. Latente aire exterior .................................................... 273

11.9. Latente por aparatos.................................................... 273

11.10. Latente ocupantes........................................................ 273

11.11. Total latente.................................................................. 274

12. Cálculo de la carga de calefacción ......................................... 275

13. Cálculo por programas informáticos ..................................... 276

Resumen ....................................................................................... 277

Anexo. Hojas de datos .................................................................. 279

Laboratorio.................................................................................... 285

Bibliografía .................................................................................... 287





233

INTRODUCCIÓN

Con este tema aprenderemos a calcular el equipo climatizador necesariopara un local determinado.

Se describen varios métodos, más o menos complejos, y se aportaránvarias tablas y gráficos, con datos de condiciones interiores, exteriores,de paramentos tipo, etc.

También conoceremos valores usuales para distintos tipos de locales,para poder tener un apoyo.

La duración para la unidad didáctica es de 8 horas.

Cálculo de cargas térmicas:

Por cálculo de cargas se entiende el proceso de determinar la cantidadde calor que hay que extraer o aportar a un local de unas determinadascaracterísticas, y situado en una zona determinada, para mantener suinterior en unas condiciones de confort para las personas.

235

OBJETIVOS

El alumno al finalizar está unidad didáctica será capaz de calcular lasnecesidades de climatización de un local en sus componentes derefrigeración, calefacción, ventilación y condiciones de humedad queaseguren el estado de confort.



237

1. CONCEPTO DE CARGA TÉRMICA

Si un local no dispone de climatización, su temperatura se adaptará a ladel ambiente, si hace frío estará helado, y cuando haga calor será caluroso.

En la mayoría de los casos estará más caliente que el ambiente, debidola radiación solar sobre techo, paredes y ventanas, o por el calordesprendido por sus ocupantes e instalaciones interiores.

En el momento que queremos que su temperatura se mantenga en unvalor distinto al del exterior, y a voluntad de sus ocupantes, hay que sacaro meter calorías del local al exterior.

Recordemos que el calor fluye del cuerpo más caliente al más frío, y porello, al crear una diferencia de temperatura entre el local y el exterior,se inicia una transferencia de calor por las paredes, suelos, ventanas, yaire de ventilación, que tiende de nuevo a igualar su temperatura conel exterior.

En verano para enfriar el local con un climatizador, hay que extraercalorías, y la transmisión de calor por las paredes es hacia el interior.



238

En invierno hay que introducir calorías, y las pérdidas de calor son haciael exterior.

Al final se alcanza un equilibrio entre la potencia del equipo acondicio-nador, y las transmisiones que por las paredes, techo, etc., tienden arestablecer la temperatura inicial.

En ambos casos las calorías que entran o salen del local las llamamos“pérdidas de calor”, y hay que calcularlas para determinar la potenciadel aparato climatizador a instalar. El total de calor necesario a meter osacar del local lo denominaremos “demanda térmica” del local.

Vemos que hay al menos tres datos necesarios:

• Temperatura interior, que dependen del uso del local.

• Temperatura exterior, que dependen de la zona en la que se ubique,si es más fría o calurosa.

• Condiciones de las paredes y techos del local, si está más o menosaislado térmicamente.

La bomba de calor

Hemos visto que para calentar un local hay que aportar calorías al mismo.Esto podemos hacerlo de varias formas:

• Quemando un combustible como madera, gasóleo, gas.

• Convirtiendo la corriente eléctrica en calor por efecto Joule (estufaseléctricas).

• Con un climatizador, también llamado bomba de calor porque sufuncionamiento es mover calorías del exterior al interior y viceversa.



239

• Aprovechando la energía solar en instalaciones especiales (energíasalternativas).

Descontando las energías alternativas por ser gratuitas y considerandoque no en todas las ocasiones es posible usarlas, el proceso más eficientees el de la bomba de calor, ya que no compramos las calorías quenecesitamos, sino que sólo pagamos por moverlas.

Los equipos de aire acondicionado son bombas de calor que extraencalorías del interior del local, y las vierten en el ambiente exterior.

Quede claro pues que para enfriar un local hay que tener un sistemadonde verter las calorías sobrantes, pues la energía ni se crea ni sedestruye.



240

2. CONDICIONES INTERIORES DE CONFORT

Confort:

Se denomina condiciones de confort al ambiente en las que las personastienen la sensación de bienestar.

Las condiciones de confort de las personas dependen de varios factores,pero principalmente de la temperatura, la humedad del aire, y la velocidaddel aire.

Tenemos que comprender que las personas somos mamíferos contemperatura corporal constante en 36,5°C. Para mantener esta temperaturaindependientemente de la exterior, el cuerpo utiliza dos mecanismos:

• Para aumentar la tempera-tura quema grasas.

• Para hacer descender latemperatura evapora sudor.

El sudor en la piel se evaporafacilitado por el movimientodel aire, y al pasar de líquidoa vapor absorbe 540 kcal/kg,que enfrían la piel.

Por ello la velocidad del aireproduce sensación de conforten verano, pero en inviernoperjudica. En la gráficasiguiente podemos ver lascondiciones que resultanconfortables para las personasen verano e invierno.

En el eje horizontal tenemos laHumedad relativa, y en el ejevertical la temperatura.

Vemos que la temperaturaadecuada es mayor en veranoque en invierno, y ello es debidoa que en verano solemos llevarmenos ropa que en invierno.

Las condiciones de confortpueden variar también de



Gráfico de zona de confort

241

acuerdo con el nivel de actividad física de los ocupantes, a mayor actividad,menor temperatura.

También observamos cómo la humedad aumenta la sensación de calor,y en invierno disminuye la sensación de frío. Pensemos que en el desiertose pueden soportar bien temperaturas de más de 40° C, debido a que elambiente es muy seco.

2.1. Fijación de las condiciones interiores de confort,según RITE

Para proyectar una instalación, deberemos fijar unas condiciones interioresde temperatura y humedad, que nos vienen indicadas en varias normas,de acuerdo con el uso del local:

El RITE, en su instrucción 02.2.1 hace referencia a la norma UNE ENISO 7730, y la resume en la tabla siguiente, que fija las condiciones delas zonas ocupadas:

La zona ocupada donde se aplica es el volumen comprendido entre:

• 10 cm sobre el suelo a 2 m de alto.

• 1 m de ventanas o 0,50 m de paredes sin ventanas.

No son zonas ocupadas:

• Zonas de tránsito

• Zonas cercanas a puertas.

• Zonas cercanas a aparatos productores de calor o rejillas de impulsión.

2.2. Fijación de las condiciones interiores de confort,según Norma europea 1752

La Norma Europea 1752 (ver Anexo1) es una norma más reciente, y portanto más restrictiva, que establece las condiciones interiores en edificios.

También nos indica unos valores de temperatura y humedad según lasestancias, en verano e invierno, además de la velocidad máxima del aire,el caudal de aire de ventilación, y el ruido máximo.



Estación Temperatura interior ° C Velocidad media aire m/s Humedad relativa %

Verano 23 a 25 0,18 a 0,24 40 a 60

Invierno 20 a 23 0,15 a 0,20 40 a 60

242

Resumen y criterios para verano e invierno

De acuerdo con el RITE, estamos obligados a tomar unos valores máximosy mínimos de temperatura en los locales:

Verano:

• En los locales la temperatura de confort en verano puede oscilarentre 23 y 25° C, dependiendo del nivel de actividad en el interior.

• Para locales con personas sentadas, es suficiente 25° C. Si laspersonas están de pie y paseando, tomar 24° C. En locales conejercicio físico, tomar 23° C.

No es recomendable situarse fuera de estos valores, pues temperaturasinferiores a 23° C provocan resfriados, y las superiores a 25, sudoración.

Invierno:

• La temperatura para la mayoría de actividades es de 20° C, y lade los espacios no ocupados y de servicio, 17° C.

• En hospitales, residencias y hoteles, 21° C.

• Zonas con gran confort, 22° C.

No conviene superar los 22° C, pues las personas tienden a abrir lasventanas por exceso de calor, y derrocharemos energía.

Locales de trabajo o industriales:

Las normas sobre condiciones de seguridad en centros de trabajotambién obligan a que la temperatura en talleres e industrias estédentro de unos márgenes:

• Temperatura de 17 a 27° C.

• Humedad relativa de 30 a 70%.



243

3. CONDICIONES EXTERIORES DE CÁLCULO

Hemos visto que las condiciones exteriores de temperatura y humedadrelativa dependen de la situación de la instalación, y varían por tanto siestamos cerca de la costa, o en una zona de alta montaña. Además dentrode cada zona hay también variaciones locales por su orientación, vientodominante, etc.

3.1. Condiciones exteriores según UNE 100-014-84

Para fijar las condiciones exteriores de temperatura y humedad enproyectos de climatización, se utiliza la norma UNE 100-014-84, en lasque se indican unas condiciones exteriores para cada provincia.

Además de la zona se incluye otro factor que es el percentil.

Percentil 97% quiere decir que esta temperatura es correcta para el 97%de los días del año, tomado de una estadística de 20 años anteriores. Esdecir la temperatura media del día será mayor.

Invierno:

Estos valores se cumplen en el 97% de las horas de meses, de Diciembrea Febrero, para calefacciones.

Es decir se toma como temperatura exterior un valor que probablementesólo se rebasará unos pocos días al año. En esos días la instalación resultaráinsuficiente, pero en el cálculo hay otros factores y coeficientes quepueden compensarlo.

En el caso de hospitales y residencias de ancianos, se deben de tomar losporcentajes del 99% de las horas en invierno (ver la tabla UNE 100-014-84 al final del tema).

Verano:

Para las condiciones de verano se utiliza la norma UNE 100-001-85 (verAnexo 1), tomando la columna de percentiles de:

• 1% para hospitales, clínicas, etc.

• 2,5% para edificios y espacios de especial consideración.

• 5% para cualquier otro espacio climatizado.

El percentil 5% quiere decir que esa temperatura sólo se rebasará el 5%de los días de verano. Por lo tanto, el percentil 1% es más seguro queel 5%.



244

3.2. Condiciones interiores y exteriores recomendadaspara cálculo

En la tabla de temperaturas recomendadas (Anexo 1), se ofrecen unascondiciones exteriores que son utilizadas ampliamente por los proyectistasde climatización, con valores superiores a los de la norma UNE, quepodemos utilizar para una mayor seguridad.



245

4. REPASO DE PSICROMETRÍA DEL AIRE

4.1. El aire húmedo

El aire de la atmósfera contiene una cierta cantidad de humedad,proveniente de la evaporación del agua de los océanos, ríos, el vapor deagua exhalado por las personas, animales y plantas.

Al respirar, las personas exhalamos vapor de agua, y también por losporos de la piel al producir sudor.

Por ello, en los ambientes cerrados con personas en su interior, elcontenido de vapor de agua en el aire va aumentando.

4.2. Humedad absoluta

El aire que respiramos contiene una cierta cantidad de vapor de aguaque oscila de 0 a 26 gramos de vapor de agua por kg de aire (la densidaddel aire se toma 1,2 Kg/m3).

Local húmedo

Al contenido de vapor de agua que tiene un kg de aire lo llamamoshumedad absoluta, y se expresa en kg de agua / kg de aire.



246

4.3. Humedad relativa

El valor de humedad absoluta no es fijo, sino que depende de latemperatura del aire.

A más temperatura de aire, más cantidad de agua admite.

Por ejemplo, el aire a 10° C puede contener un máximo de 7,5 gr. deagua, y el aire a 25° C un máximo de 18 gr.

Sin embargo, el aire normal ambiente no suele transportar el máximode agua posible, sino que suele estar más seco.

Si un aire tiene la mitad del agua que puede tener, decimos que tieneuna humedad relativa del 50%.

Si tiene el máximo de agua, decimos que tiene una humedad relativadel 100%, y que está saturado.

Se denomina humedad relativa al porcentaje de agua que tiene el aire,respecto al máximo que puede tener a su temperatura.

Siendo

Hr = Humedad relativa en %.

H REAL = Humedad absoluta que contiene el aire en

kg agua/kg aire seco

H MAXIMA = Humedad máxima que puede contener

kg agua/kg aire seco.

4.4. Cambio de la humedad relativa al cambiarla temperatura

Si tenemos aire a 10° C, con 7,5 gr/kg se encuentra saturado (humedadrelativa 100%).

Pero si lo calentamos a 32° C, entonces deja de estar saturado, pues aesta temperatura puede contener 26 gr/kg, y como sigue teniendo los7,5 gr de agua que tenía, su humedad relativa será de:



MAXIMA

REALr H

HH ×=100

247

Hr = 100 x 7,5/26 = 28,8 %.

Es decir un aire húmedo (Hr=100%), al calentarlo lo hemos convertidoen aire muy seco (Hr=28,8%).

Los secadores de pelo que usamos en el baño funcionan con este principio,calientan el aire y al pasar por el pelo absorben con rapidez su humedad,secándolo.

Por el mismo principio, un airecaliente, al enfriarlo se vuelvehúmedo, hasta el punto que nopuede contener toda la humedadque tiene y empiezan a aparecergotas de agua, que llamamoscondensación.

Este es el fundamento de la lluvia,las nubes son masas de aire muyhúmedo, que cuando se enfríandescargan el agua que le sobra enforma de lluvia o nieve.

4.5. Volumen específico del aire

El volumen específico es la relación entre el volumen de un cuerpo y sumasa.

El corcho tiene un volumen específico alto, el plomo tiene un volumenespecífico bajo.

En el caso del aire el volumen de un kg de aire cambia muchodependiendo de su temperatura, pues el aire caliente se dilata y el fríose contrae.

El aire caliente, como tiene un menor peso por m3, tiende a elevarse, yel aire frío tiende a bajar.

Para realizar los cálculos de humedad, etc., se utiliza el aire normalizado,que a 20° C tiene un volumen específico de 1,20 m3/kg.

Para pasar un caudal de m3/h a kg/h simplemente lo dividiremos porel volumen específico del aire, que es 1,2.



Saturación de agua

][][ 3

KgMasamVolumenVe =

248



4.6. Entalpía del aire húmedo

La Entalpía es la energía total que tiene el aire, y se expresa en Julios oCalorías.

Como el aire está húmedo, la energía total será la suma de la energíadel aire más la energía del agua (vapor).

Siendo:

Q SA = Calor sensible del aire seco.

Q SV = Calor sensible del vapor de agua.

Q LV = Calor latente del vapor de agua.

La energía del aire se denomina sensible, y sabemos que se calcula con:

Tomando:

m= masa de aire seco en Kg.

T1 = Temperatura de referencia = 0° C.

T2 = Temperatura del aire.

Ce = Calor especifico del aire = 1 kJ/kg °C = 0,239 Kcal/Kg °C.

La energía del vapor de agua será la suma del calor latente y del calorsensible.

Donde:

m= masa de vapor de agua en Kg.

T1 = Temperatura de referencia = 0° C

T2 = Temperatura del vapor de agua = Temperatura del aire.

Ce = Calor especifico del vapor de agua = 1, 805 kJ/kg °C =

= 0,431 Kcal/Kg ° C.

249



m= masa de vapor de agua en Kg.

CL = Calor latente del agua = 2260 kJ/kg °C = 540 Kcal/Kg °C.

Recordemos que cuanto más caliente está un aire, más entalpía tiene, ycuanta más humedad relativa, más entalpía también.

4.7. Concepto de calor latente y calor sensible

Si calentamos o enfriamos aire húmedo, y se produce condensación desu humedad, o inyectamos agua al aire (lo humedecemos), el calornecesario para el proceso lo dividimos en calor sensible y calor latente:

• Calor sensible es el necesario para levar la temperatura del aire.

• Calor latente es el necesario para evaporar el agua (hay que aportarcalor), o condensar el agua (hay que quitar calor).

En Climatización tenemos que tener claro que la potencia frigorífica deuna máquina de aire acondicionado se reparte entre enfriar el aire (calorsensible), y quitarle humedad (calor latente).

En los equipos pequeños esta proporción se establece al diseñarlo, paraunas condiciones medias; pero en grandes climatizadores, hay que valorarlas condiciones ambientales exteriores e interiores, y ajustar el equipopara obtener el aire interior con el máximo de confort, y el mínimo degasto.

El porcentaje de calor latente / sensible que proporciona un equipo sepuede ajustar con el tamaño de la batería enfriadora, y con el caudal deaire del ventilador.

En el estudio de las unidades de tratamiento de aire UTA estudiaremoscon mayor precisión su ajuste para obtener las condiciones interiores deconfort requeridas.

En los equipos que tienen varias velocidades de ventilador (Alta-Media-Baja) resulta que con las velocidades bajas la batería se enfría más, yaumenta la condensación de agua. La potencia del equipo se desperdiciaen calor latente.

250



5. EL ÁBACO PSICROMÉTRICO

El ábaco psicrométrico es un diagrama que muestras las condiciones delaire para temperaturas normales de aire acondicionado y calefacción.

En la parte horizontal la escala representa la temperatura seca en °C, esdecir la temperatura que muestra un termómetro normal de ambiente.

Temperatura seca

En las abscisas se indica el contenido de humedad específica en gr/kg.

Humedad absoluta

251



La curva de izquierda a derecha representan la humedad relativa en %,siendo la última más exterior la saturación o 100%.

Humedad relativa

5.1. Encontrar la humedad absoluta paraunas condiciones dadas

Si conocemos la temperatura del aire, y su humedad relativa en %,utilizando el ábaco psicrométrico de la forma siguiente hallaremos elcontenido total de agua por kg de aire:

Por ejemplo: aire a 25° C y 60% de humedad.

• Situarse en el eje horizontal en la temperatura de 25° C.

• Subir hasta tocar la curva de humedad 60%.

• Horizontalmente a la derecha leeremos su humedad absoluta engr/kg resultando de 13,7 gr/kg.

252



Selección humedad absoluta

5.2. Temperatura húmeda

La humedad relativa la podemos hallar exactamente mediante dostermómetros, uno normal, que llamaremos de bulbo seco, y otro con elbulbo envuelto en un paño mojado, que llamaremos de bulbo húmedo.Sus lecturas se denominan Ts (temperatura seca) y Th (temperaturahúmeda).

Al provocar una corriente de aire, el termómetro con el bulbo húmedomuestra una temperatura inferior que la que tiene del bulbo seco, yaque el agua al evaporarse precisa calorías, y hace que descienda latemperatura.

253



Temperatura húmeda

En el ábaco psicrométrico las temperaturas de bulbo húmedo son líneasinclinadas hacia la izquierda, y que se leen en la curva de humedad 100%o saturación.

Es decir con humedad 100% coincide la temperatura seca y húmeda.

Selección de la temperatura húmeda, Th.

254



Conociendo la Ts y la Th, la intersección entre ambas nos da la humedadrelativa en %, y hacia la derecha leeremos la humedad absoluta en gr/kg.

Este ha sido el método preciso de medir la humedad relativa en aireacondicionado. Modernamente existen aparatos denominadoshigrómetros, que nos indican directamente la humedad relativa en % yla absoluta en gr/kg.

5.3. Punto de rocío

El rocío es la lluvia finísima que aparece durante las noches sin viento.

Durante la noche el aire se va enfriando, descendiendo, y estratificándoseen las capas inferiores, y llega al punto en que no puede contener elagua que tenía cuando estaba caliente, apareciendo una condensaciónque va depositando pequeñas gotas de agua por los árboles y objetos.

Decimos que el punto de rocío es aquel en el que el aire se enfría hastaestar saturado.

En el ábaco psicrométrico, para unas condiciones de temperatura yhumedad, el punto de rocío lo encontramos en la línea horizontal haciala izquierda, hasta llegar a la curva de saturación, es decir su temperaturahúmeda.

Selección de la temperatura de rocío, Tr.

Cambiar imagen paraque coincida TH y TS.

255



Por ejemplo, para aire a 25° C y Hr 60%, la temperatura del punto derocío es de 16,8 ° C.

256



6. PROCESOS DE CAMBIO DE AIRE

Con el ábaco psicrométrico podemos estudiar las transformaciones delaire mas frecuentes, sin necesidad de fórmulas, trazando líneas desdeun estado a otro.

6.1. Enfriamiento en una batería de un climatizador

Es el proceso que ocurre con el aire al pasar por un aparato de aireacondicionado en modo frío.

El aire que viene del local con una temperatura alta, y humedad media,se enfría al contacto con las aletas de la batería, y llega hasta el punto derocío (línea horizontal hacia la izquierda). Una vez allí, sigue enfriándosey perdiendo humedad, descendiendo por la curva de saturación (Hr100%), hasta un valor de temperatura de salida del serpentín, conhumedad 100%.

Proceso de enfriamiento del aire

La humedad sobrante cae de la batería a una bandeja de recogida, y lallamamos agua de condensación o condensados.

257



Una parte del calor absorbido por la batería ha sido usado para enfriarel aire, y lo llamaremos “calor sensible” (que se nota o siente), y otraparte se ha usado en condensar la humedad sobrante, y lo llamaremos“calor latente”.

El calor latente es importante cuando hay muchas personas en el local(salas de reunión), o hay fuentes de humedad (piscinas climatizadas).Las personas al respirar desprenden vapor de agua, y también portranspiración (sudor), tanto más cuanto mayor sea su actividad física.

6.2. Calentamiento en una batería de calor

El aire, con unas condiciones de temperatura y humedad, se calienta alcontacto con la batería. En el ábaco psicrométrico nos desplazamoshorizontalmente hasta la temperatura de salida. La humedad final serála indicada por la curva de Hr interseccionada entre la línea horizontaly la temperatura de salida. La Hr del aire final suele quedar muy baja(aire seco muy seco).

Proceso de calentamiento del aire

Esto es lo que ocurre en las calefacciones normales con radiadores, quecalientan el aire, pero queda seco y produce una sensación de sequedaden la garganta.

258



Para que el aire quede con unas condiciones adecuadas es necesarioaportar agua mediante inyectores de agua a presión, o un vaporizador,que es lo que se realiza en las buenas instalaciones de tratamiento deaire.

Este aporte de agua precisa de un calor para vaporizarse, que recordemosque llamamos calor latente y que es:

CL = Calor latente del agua = 2260 kJ/kg °C = 540 Kcal/Kg °C.

6.3. Mezcla de aires

Si mezclamos dos volúmenes de aire con unas condiciones de detemperatura y humedad, dará como resultado en la mezcla unascondiciones que podemos hallar fácilmente con el diagrama psicrométrico:

• Representamos el aire 1 con un punto definido por su temperaturaT1 y humedad relativa Hr1.

• Representamos el aire 2 con un punto definido por su temperaturaT2 y humedad relativa Hr2.

• El aire de mezcla está en la recta que une ambos puntos.

• Si los volúmenes (o caudales) son iguales, las condiciones se situaránel punto medio de la recta anterior. Si los caudales son distintos elpunto estará proporcionado los caudales de cada aire, quedando máscerca del punto de caudal mayor.

Proceso de mezcla de dos corrientes de aire

259



7. DATOS DE PARTIDA PARA UN ESTUDIO DECARGAS DE CLIMATIZACIÓN

Cuando a un instalador le encargan la climatización de un local, una delas cosas que precisa realizar es el cálculo de la carga térmica del mismo,es decir de la potencia térmica que precisa para mantener las condicionesde confort. Una vez calculada la carga térmica, podremos elegir el equipoclimatizador adecuado para el local.

Para poder realizar un cálculo adecuado del equipo climatizador a instalaren un local, es preciso obtener el máximo de los datos siguientes:

7.1. Localización

La carga térmica depende de la situación del local. No es lo mismo lacarga de verano de un local en Sevilla que en Bilbao.

Cada provincia vimos que tenía unas temperaturas exteriores de cálculodiferentes.

Por otra parte, dentro de una misma provincia o localidad hay zonas másy menos calurosas, expuestas al sol, al viento, etc.

7.2. Características del local

Del local debemos tomar los datos siguientes:

1. Plano a escala del local, o al menos las dimensiones principales delargo, ancho y alto. Orientación del norte.

2. Situación y dimensiones de ventanas y puertas.

3. Características constructivas de:

• Paredes exteriores e interiores.

• Suelo y techo. Si hay cubierta de teja, terraza, otro espacio, etc.

• Ocupación de los espacios contiguos.

4. Tipo de ventanas, cristal simple o doble, persianas o toldos, si entrao no el sol.

5. Potencia eléctrica de los aparatos, iluminación, motores, cafeteras,etc.

260



Croquis del local

7.3. Ocupación

La ocupación es la cantidad de personas que puede haber como máximoen el local.

Hay que tener cuidado con este dato, dado que cada persona es comoun pequeña estufa, que genera calor al local (sobre 130 W).

Por ejemplo, si en el local caben 200 personas, nos generan una demandade 200 x 130 = 26.000 W.

En los locales públicos no hay que confiar en el dato de ocupación quenos suministre el cliente, sino que debemos de evaluar su capacidad encondiciones máximas (celebraciones, partidos, etc.). Si no se conoce,obtenerlo por la tabla de densidad de ocupación por m2 de local.

• Tiendas exposiciones, con poca gente: 1 persona cada 10 m2.

• Tiendas con mucho público: 1 persona cada 10 m2.

• Restaurantes: 1 persona cada 1,5 m2.

• Bares y discotecas: 1 persona cada 1 m2.

• Cines y salones: contar las butacas y añadir un 10% más.

261



7.4. Uso

El uso del local nos indica el nivel de actividad de sus ocupantes: sentados,de pie, bailando…, cuanto más actividad hagan los ocupantes, mayorserá el calor que generen.

El uso también nos condiciona el caudal de ventilación necesario, si hayo no fumadores. A mayor ventilación, mayor carga para el equipo, puesestaremos tirando frigorías a la calle.

Otro factor que se deduce del local es el horario de funcionamiento

• Durante el día, o noche.

• Continuo o intermitente.

En caso de no tener alguno de estos datos, podemos asimilarlos a otroslocales parecidos. Cuantos más datos tengamos, mayor precisión tendráel cálculo.

262



8. MÉTODOS DE CÁLCULO DE LA DEMANDATÉRMICA: PRECISIÓN NECESARIA

El proceso de cálculo de la carga térmica de un local puede hacerse deforma más o menos precisa, generalmente según la importancia de lainstalación, o el compromiso de funcionamiento requerido.

Precisión

Baja

Media

Alta

Muy Alta

Usar para

Habitaciones de viviendas,pequeñas tiendas, oficina, hasta100 m2.

Comercios y locales públicoshasta 300 m2, en la zona habitualde trabajo.

Locales públicos de cualquiertamaño, locales concaracterísticas especiales,cristaleras, focos de calor, etc.

Grandes locales y salones derepresentación. Edificiosemblemáticos.

Cálculo por

Carga por m2 delocal

Hoja de cargasimple sincondicionesexteriores

Hoja de cargacompleta con calorsensible y latente.

Mediantesimulacióncompleta porcomputador

263



9. CÁLCULO SIMPLIFICADO, POR SUPERFICIEY USO DEL LOCAL

Para elegir un climatizador en un salón de 25 m2 de un edificio deviviendas no hace falta ningún cálculo, se adopta un aparato de 3.500 W,que es el modelo fabricado normalmente para esta demanda. Así mismopara un dormitorio de una vivienda es suficiente con 1.500 o 2.000 W,casi independiente de su tamaño.

En la práctica habitual es frecuente tomar datos de carga térmica delocales tipo, en los que aparece la potencia normal en W/m2. Es decirla carga térmica que necesita cada m2 de superficie.

Para obtener la demanda total de un local, simplemente multiplicaremosla superficie del local en m2 por el factor de la tabla en Watios/m2 paradicha actividad o similar:

Siendo

Q = Carga térmica en W.

S = Superficie del local en m2.

k = Coeficiente en W/m2 de la tabla siguiente:

Edificio o dependencia Watios/m2

VIVIENDAS

Nuevas bien aisladas 100

Parcialmente aisladas 115

Calurosas, áticos 125

HOTELES

Salones y vestíbulos 140

Comedores

Habitaciones 100

OFICINAS

Grandes 115

Pequeñas 140

264



COMERCIOS

Tiendas con poco público 120

Tienda muy concurridas 180

Supermercados 120

Hipermercados 160

SALONES PÚBLICOS

Cines, teatros, auditorios 180

Salones multiusos 230

HOSTELERÍA

Restaurante 230

Bares, cafeterías 290

Discotecas, Pubs musicales 300

Precauciones al utilizar la tabla:

Estos datos se refieren a locales tipo, pero no son correctos si nuestrolocal tiene alguna condición especial como:

• Acristalamientos de terraza.

• Puertas abiertas permanentes a la calle.

• Recibir radiación solar directa en su fachada o escaparate.

• Varios niveles comunicados por huecos abiertos, escaleras, etc.

• Iluminaciones muy elevadas.

• Altas corrientes de aire.

En todos estos casos procede pasar a un método de mayor precisión.

265



10. CÁLCULO DE LA DEMANDA TÉRMICA CONHOJA DE CARGA SIMPLE

Existen numerosas hojas de cálculo para calcular la carga térmica de unlocal como la que exponemos a continuación, en la que no se precisaconocer la temperatura exterior, y en todo caso, al final se multiplica elresultado por un coeficiente diferente para la costa o el interior.

Tampoco diferencia entre calor sensible y latente, por lo que sólo esadecuado para equipos pequeños y medianos.

Hoja de cargas térmicas simple

266



Explicación de la Hoja de cargas SIMPLE

10.1. Insolación en la ventana más expuesta

Representa la cantidad de calor que entra en el local por la insolaciónde las ventanas, y depende de su orientación y si dispone de persianaso toldos. Multiplicamos la superficie de la ventana mayor y más al sur,por el factor

Protección: si tienen contraventanas, persianas o toldos que eviten el sol.

10.2. Transmisión por paramentos

Resto de ventanas: es el calor que atraviesa el vidrio por transmisión.Como no depende de la orientación sumaremos el total de m2 de ventanas(descontada la ventana del punto anterior).

Paredes: sumar el total de m2 de paredes que den al exterior, y al interior(u otro local). Para ello sumar la longitud total de paredes por el altodel local.

Techos y suelos: sumar la superficie total del local, y anotarlo en la casillade acuerdo con el uso de los locales contiguos.

10.3. Aparatos

Sumar el total de Watios de los equipos eléctricos existentes, luces,motores, etc., que puedan generar calor en el interior.

10.4. Ocupantes

Anotar el número de personas calculadas en el local en las condicionesmáximas.

10.5. Ventilación

En el caso de viviendas, calcular el volumen en m3 del local (superficiedel suelo por la altura). En el caso de locales, escribir los ocupantescalculados anteriormente.

10.6. Coeficientes de seguridad

Minoraciones o mayoraciones: es un coeficiente que multiplicado porel total de Watios resultantes del cálculo, aumenta o disminuye el resultadofinal. Es un factor de seguridad adicional que adoptamos en:

267



• Local zona o edificios muy calurosos: Factor 1,2.

• Locales con muchas variaciones de ocupación: 1,2.

• Necesidad de gran confort: 1,3.

• Utilización por la tarde: 0,8 o noche: 0,7.

268



11. CÁLCULO CON HOJA DE CARGA COMPLETA

La diferencia con la hoja de cargas simples es que distingue entre calorsensible y calor latente.

En el apartado de psicometría aprendimos que el calor sensible es elnecesario para enfriar el aire, y el calor latente en necesario para cambiarlas condiciones de humedad relativa del aire. La relación entre ambosfactores tiene consecuencias para elegir la batería enfriadora o climatizadoradecuado.

También tendremos que introducir los coeficientes de transmisión deparedes, ventanas y techos, tomándolos de las hojas de datos del finaldel tema.

Es necesario fijar las condiciones exteriores del lugar donde se ubiquela instalación.

Hoja de cargas térmicas completa

269



Instrucciones hoja de carga completa

11.1. Condiciones exteriores e interiores

Las condiciones representativas del local a conocer son:

• Superficie del local en m2.

• Uso

• Ocupantes: número de personas, ver punto 7.3 de esta UD.

• Ventilación: caudal de aire de ventilación. Ver Norma UNE 100014en UD.2. Multiplicar las personas por el caudal en L/s y por 3,6 parapasar a m3/h.

• Temperatura exterior: ver UNE 1000-001-85 en Anexo 1.

• Corrección Temperatura exterior: grados a aumentar o bajar, por lasituación concreta del local (lugar caluroso o fresco).

• Temperatura interior: ver Norma Europea en Anexo 1.

• Humedad relativa exterior: ver UNE1000-001-85 en Anexo 1.

• Humedad relativa interior: ver Norma Europea en Anexo 1.

• Humedad absoluta Aire exterior: hallar con psicrométrico con Text

y Hr.ext.

• Humedad absoluta Aire interior: hallar con psicrométrico con Tint yHr.int.

11.2. Ganancias sensibles por radiación

Para calcular la radiación solar que pasa a través de las ventanas yclaraboyas, usaremos la fórmula siguiente:

Siendo:

R = Valor unitario de radiación [w/m2] (ver tabla siguiente).

S = Superficie de la ventana [m2].

f = Factor corrector de atenuación por persiana, cortinas o toldos.

270



11.3. Sensible transmisión por paramentos

La transmisión de calor por los paramentos se calcula con la fórmula:

Siendo.

(Text – Tint) = Salto térmico exterior e interior del local [° C]l.

S= Superficie.[m2]

K = Coeficiente de transmisión térmica del cerramiento. [w/m2.° C]

Si el local contiguo es interior (esté o no climatizado), como valor de(Text – Tint) tomaremos la mitad que si es exterior.

El coeficiente de transmisión de calor K depende del material con queesté construida la pared. Usaremos la tabla siguiente:

Radiación solar según la orientación

Hora solar N NE E SE S SO O NO Horizontal

10 50 98 400 466 217 50 50 50 722

11 54 57 183 356 284 72 54 54 794

12 54 54 59 202 309 202 59 54 816

13 54 54 54 72 284 356 183 57 794

14 50 50 50 50 217 466 400 98 722

15 48 44 44 44 133 511 568 249 593

16 44 37 37 37 57 492 647 407 433

Elemento en la ventana Factor f

Persiana color claro 0,56

Persiana color gris 0,65

Persiana color oscuro 0,75

Toldo o lona exterior 0,25

Cortina interior blanca 0,41

Cortina interior gris 0,63

Cortina interior oscura 0,80

Persiana exterior madera 0,24

271



11.4. Sensible aire exterior

El aire de ventilación ocasiona la carga sensible siguiente:

Siendo

Tipo Coef. K

Paredes Simple de ladrillo 9 3,5

Bloque hormigón 2

Ladrillo 12 + cámara + ladrillo 4 1,5

Ladrillo 12 + cámara + ladrillo 7 1,4

Ladrillo 12 + aislante 4 cm + ladrillo 4 0,7

Tabiques interiores Tabique 4 3,5

Tabique 7 3,1

Pladur sin aislar 4,6

Pladur aislado 1,4

Techos Terraza con catalana 1,7

Terraza asilada 1,3

Cubierta de teja sin cámara 1,7

Cubierta con teja y cámara aire 1,3

Cubierta con teja aislada 1,4

Techo chapa sin aislar 8,1

Techo con chapa aislada 2,3

Suelos Sobre terreno 1,1

Forjado 15 bovedilla cerámica 1,4

Forjado 20 bovedilla cerámica 1,3

Forjado 20 bovedilla hormigón 1,3

Ventanas Cristal sencillo 6 mm 6,5

Cristal doble 6+6 3,4

Cristal doble con cámara 3

Puertas Madera ciega 3,5

Madera y cristal 3,9

Metálica opaca 5,8

Metálica y cristal doble 4,6

272



Q = Potencia en Watios.

V = caudal en m3/h.

(Text – Tint) = Salto térmico exterior e interior del local. [° C]

11.5. Calor sensible interno

Es el calor generado en el interior de local por aparatos, iluminación,etc. Multiplicar los Watios de los aparatos existentes en el local, luces,motores, ordenadores, y cualquier receptor eléctrico.

11.6. Sensible por ocupantes

La carga sensible que ocasionan las personas del local depende del nivelde actividad física, según la tabla siguiente:

Se calcula con la formula:

Siendo:

n = Número de personas.

Q SP = Calor sensible por persona [w/persona].

11.7. Resumen de calor sensible

Sumar el total de calor sensible de los puntos 11.2 a 11.6

11.2: Ganancias sensibles por Radiación.

11.3: Sensible Transmisión por paramentos.

11.4: Sensible aire exterior.

11.5: Calor sensible interno.

11.6: Sensible por Ocupantes.

Actividad Sensible W Latente W

Persona sentada trabajo intelectual 58 44

De pie, paseando (tiendas) 58 70

Comiendo 64 93

Baile moderado 70 174

Marcha rápida 87 204

273



Este es el total de calor necesario para enfriar el aire.

Aplicar el coeficiente de seguridad necesario.

• Local zona o edificios muy calurosos: Factor 1,2.

• Locales con muchas variaciones de ocupación: 1,2.

• Necesidad de gran confort: 1,3.

• Utilización por la tarde: 0,8 o noche: 0,7.

11.8. Latente aire exterior

El calor latente del aire exterior de ventilación lo obtenemos con lafórmula:

Siendo:

V = caudal aire ventilación en m3/h (tomar de datos del local).

(WExt – WInt) = diferencia de humedades absolutas en gr/kg (tambiénde datos del local).

11.9. Latente por aparatos

Considerar los aparatos que desprendan vapor, como:

• Cafeteras: factor 40.

• Planchas: 100.

• Bandejas de alimentos: 50.

11.10. Latente ocupantes

Número de ocupantes por el factor latente por ocupante, que tomaremosde la tabla anterior (calor sensible ocupantes)

Se calcula con la fórmula:

Siendo:

n = Número de personas.

QLP = Calor latente por persona [w/persona]

274



11.11. Total latente

Sumar el total de latente 11.8 al 11.10.

11.8. Latente aire exterior.

11.9. Latente por aparatos.

11.10: Latente ocupantes.

Aplicar el coeficiente de seguridad necesario igual que en total sensible.

275



12. CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN

Para el cálculo de la carga térmica en invierno procederemos de formasimilar al cálculo para verano, pero de forma más sencilla:

• Fijaremos la temperatura exterior de cálculo para la zona, de acuerdocon la tabla de la norma UNE 100-001-84, en la que tomaremos lacolumna del percentil 99% para hospitales y residencias, y del 07,5%para el resto.

• Fijaremos la temperatura interior según el tipo de local, preferente-mente con la norma Europea.

• Calcularemos la transmisión a través de paredes, ventanas y suelos,con la diferencia de temperaturas interior–exterior. En caso de localesno climatizados, tomaremos la mitad de intervalo. En caso de suelosobre terreno tomaremos una temperatura de 10° C.

• No se consideran cargas por radiación, ni por calor interno deocupantes ni equipos.

• Calcular la carga por ventilación, igual que en verano.

• Coeficientes de mayoración o seguridad.

Hoja de carga de calefacción

276



13. CÁLCULO POR PROGRAMAS INFORMÁTICOS

Existen en el mercado numerosos programas de cálculo de cargasmediante ordenador, siendo su principal ventaja la comodidad y altaprecisión en los cálculos.

Sin embargo estos programas requieren una introducción exhaustiva dedatos de cada paramento, abertura, ocupantes, horarios, etc., y por ellosólo los usaremos en caso de locales muy grandes o complejos.

El programa suele realizar una simulación de la carga térmica a lo largode las horas del día, teniendo en cuenta las simultaneidades de cargas,insolaciones, inercias térmicas de paredes, etc., siendo por tanto máspreciso cuantos más correctos sean los datos aportados.

277



RESUMEN

Por cálculo de cargas se entiende el proceso de determinar la cantidadde calor que hay que extraer o aportar a un local de unas determinadascaracterísticas, y situado en una zona determinada, para mantener suinterior en unas condiciones de confort para las personas.

En verano para enfriar el local con un climatizador, hay que extraer

calorías, y la transmisión de calor por las paredes es hacia el interior.

En invierno hay que introducir calorías, y las pérdidas de calor son haciael exterior.

Se denomina condiciones de confort al ambiente en las que las personastienen la sensación de bienestar.

Las condiciones interiores se fijan con por el RITE según la norma UNEen ISO 7730.

Para fijar las condiciones exteriores de temperatura y humedad enproyectos de climatización, se utiliza la norma UNE 100-014-84, en lasque se indican unas condiciones exteriores para cada provincia, con unpercentil de más o menos seguridad.

Al contenido de vapor de agua que tiene un kg de aire lo llamamoshumedad absoluta, y se expresa en kg de agua / kg de aire.

Si un aire tiene la mitad del agua que puede tener, decimos que tieneuna humedad relativa del 50%. Se denomina humedad relativa alporcentaje de agua que tiene el aire, respecto al máximo que puedetener a su temperatura.

La Entalpía es la energía total que tiene el aire, y se expresa en Julios oCalorías. Recordemos que cuanto más caliente está un aire, más entalpíatiene, y cuanta más humedad relativa, más entalpía también.

Calor sensible es el necesario para elevar la temperatura del aire. Calor

latente es el necesario para evaporar o agua (hay que aportar calor), ocondensar el agua (hay que quitar calor).

El ábaco psicrométrico es un diagrama que muestras las condiciones delaire para temperaturas normales de aire acondicionado y calefacción.

Decimos que el punto de rocío es aquel en el que el aire se enfría hastaestar saturado.

Cuando a un instalador le encargan la climatización de un local, precisarealizar el cálculo de la carga térmica del mismo, es decir de la potenciatérmica que precisa para mantener las condiciones de confort. Se precisaconocer su:

278



Situación. Características del local. Ocupación. Uso.

El proceso de cálculo de la carga térmica de un local puede hacerse deforma más o menos precisa, generalmente según la importancia de lainstalación, o el compromiso de funcionamiento requerido.

Cálculo pro superficie y factor según uso.

Cálculo por hoja de cargas simple.

Calculo por hoja de cargas completa.

279



ANEXOHojas de datos

Condiciones interiores según norma europea

280



Condiciones interiores recomendadas

281



Condiciones exteriores recomendadas

282



Caudales de aire de ventilación

283



Calores emitidos por las personas

285



LABORATORIO

1. Calcular a carga térmica de la vivienda de cada alumno:

• Realizar un croquis tomando medidas de cada cuarto, situandolas puertas y ventanas.

• Anotar las paredes que son exteriores y su composición aproximada.

• Indicar el Norte.

• Calcular las estancias siguientes: salón, recibidor-pasillo,habitaciones.

2. Calcular el total de la vivienda suponiendo que no existan tabiquesinteriores.

3. Calcular la carga térmica del Aula Taller.

4. En el plano del restaurante de las hojas al final del tema, calcular sucarga térmica suponiendo una ocupación de 300 personas.

5. En el plano del salón de actos siguiente calcular la carga térmica conla hoja de cargas completa.

Plano de un restaurante

286



Plano de un salon de actos

287



BIBLIOGRAFÍA

Sitio Web http://www.madel.com de la empresaMADEL AIR TECHNICAL DIFFUSION, S.A.

Sitio Web http://www.salvadorescoda.com de la empresaSalvador Escoda S.A.

Sitio Web http://www.solerpalau.es de la empresaSoler & Palau.

Sitio Web http://www.airsum.es de la empresa Airsum S.A.

FORMACIÓN PROFESIONAL ESPECÍFICA

TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO

DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR

MÓDULO 6:Instalaciones de climatización y ventilación

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

Tomo 2

MÓDULO 6INSTALACIONES DE

CLIMATIZACIÓN Y

VENTILACIÓNTomo 2

CICLO FORMATIVOMONTAJE Y MANTENIMIENTODE INSTALACIONES DE FRÍO,CLIMATIZACIÓN YPRODUCCIÓN DE CALORGRADO MEDIO

AUTORES:César González Valiente / Rafael Ferrando Pérez

Edita

Conselleria de Cultura, Educación y Deporte


Autores Expertos

César González Valiente / Rafael Ferrando Pérez

Dirección y coordinación del proyecto


Isabel Galbis Cordova, Directora de la Escuela de Negocios Lluís Vives

Antonio Carmona Domingo, Subdirector de la Escuela de Negocios Lluís Vives

Julián Moreno Calabria, Coordinación de Programas

Máximo Moliner Segura, Coordinación General del Proyecto

Ilustración de portada: José María Valdés

Fotografías e ilustraciones de interior: Autores del módulo

Diseño y maquetación: Rosario Mas Millet

Todos los derechos reservados. No está permitida la reproducción total ni parcial

de esta publicación, ni la recopilación en un sistema informático, ni la transmisión

por medios electrónicos, mecánicos, por fotocopias, por registro o por otros métodos,

sin la autorización previa y por escrito del editor.

ISBN: 978-84-96438-44-6

978-84-96438-48-4

CONTENIDO DEL MÓDULO SEIS

TOMO 1

U.D. 1 Repaso de unidades y magnitudes físicas relacionadas

con la climatización y ventilación ..................................... 5

U.D. 2 Instalaciones de ventilación .............................................. 43

U.D. 3 Conductos de distribución de aire ................................... 101

U.D. 4 La técnica de difusión del aire ......................................... 183

U.D. 5 Cálculo de cargas térmicas................................................ 229

TOMO 2

U.D. 6 Técnica de la refrigeración y la bomba de calor

aplicada a la climatización ................................................ 293

U.D. 7 El climatizador autónomo................................................. 355

U.D. 8 Instalaciones centralizadas, distribución con agua y

refrigerante ........................................................................ 445

U.D. 9 Instalaciones de regulación y control............................... 531

U.D. 10 Trabajo final de curso. Estudio y oferta para la

climatización de un local................................................... 569

Glosario del Módulo ......................................................................... 595


U.D. 6 TÉCNICA DE LA REFRIGERACIÓN YLA BOMBA DE CALOR APLICADA A LACLIMATIZACIÓN

M 6 / UD 6


U.D. 6 TÉCNICA DE LA REFRIGERACIÓN Y LA BOMBA DE CALOR APLICADA A LA CLIMATIZACIÓN

295

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 297

Objetivos ........................................................................................ 299

1. El ciclo de carnot. La bomba de calor. COP y CEE teórico

y real......................................................................................... 301

2. Fundamentos de refrigeración............................................... 304

3. Refrigerantes ........................................................................... 308

3.1. Propiedades deseables ................................................... 308

3.2. Clasificación numérica .................................................. 308

3.3. Clasificación según su seguridad .................................. 309

3.4. Refrigerantes nuevos...................................................... 311

3.5. Sustitución de equipos................................................... 312

4. Aceites lubricantes .................................................................. 313

5. Ciclo en el Diagrama de Mollier ............................................ 314

6. Puntos y zonas características del ciclo de refrigeración en

el diagrama mollier................................................................. 316

6.1. Recalentamiento y subenfriamiento............................. 317

6.2. Deslizamiento en la evaporación y condensación ....... 319

7. Circuito frigorífico de un climatizador.................................. 321

8. Ciclo en invierno o bomba de calor.

Utilización y limitaciones........................................................ 323

9. Circuito real de un climatizador ............................................ 325

10. Componentes del circuito frigorífico de un climatizador.... 328

10.1. Compresores. Clasificación ........................................... 328

10.2. Sistemas arranque de compresores............................... 331

10.3. Evaporador. Factor de By-pass....................................... 332

10.4. Condensador.................................................................. 333

10.5. Capilar. Válvula de expansión ....................................... 334

10.6. Válvula inversora ............................................................ 337

10.7. Otros componentes ....................................................... 338

11. Reparación de averías en equipos frigoríficos....................... 341

12. Síntomas característicos.......................................................... 342

296

12.1. Condensador con exceso de refrigerante .................... 343

12.2. Condensador con falta de refrigerante ........................ 343

12.3. Evaporador con exceso de refrigerante ....................... 343

12.4. Evaporador con falta de refrigerante ........................... 343

12.5. Circuito con atasco ........................................................ 344

12.6. Compresor no rinde ...................................................... 344

12.7. Presencia de aire en el circuito ..................................... 344

Resumen ........................................................................................ 345

Anexo. Hojas de datos de refrigerantes....................................... 347


Laboratorio.................................................................................... 353





297

INTRODUCCIÓN

Dado que estos conocimientos se incluyen en el módulo de Máquinasy Equipos Frigoríficos de Primer Curso, y se amplían en el de InstalacionesFrigoríficas de Segundo, nos limitaremos a describir los equipos específicosde climatización, y someramente la teoría de refrigeración en lascondiciones normales en aire acondicionado.

También explicaremos la Bomba de Calor, incidiendo en sus ventajasaplicadas al ahorro energético.

299

OBJETIVOS

El objetivo de esta Unidad Didáctica es repasar los conocimientos sobrerefrigeración, pero enfocados específicamente a los equipos declimatización.



301

1. CICLO DE CARNOT. LA BOMBA DE CALOR.COP Y CEE TEÓRICO Y REAL

El funcionamiento de un climatizador autónomo se basa en el ciclo derefrigeración de Carnot. Consiste en el traslado de energía calorífica deun foco caliente a uno frío o viceversa, mediante la energía mecánicaque suministra el compresor del equipo.

Este ciclo puede utilizarse como refrigerador (extrayendo calorías de unrecinto frío), o como calentador o bomba de calor (calentando uncaliente desde uno frío).

Balance energético

Recordemos que el diagrama es el de la figura:

Si nos fijamos en las energías trasladadas:

Q2 = Q1 + Q3

Siendo: Q1 = calor extraído del foco frío.

Q2 = Calor cedido al foco caliente.

Q3 = Energía mecánica aportada.

Eficiencia de una máquina frigorífica

El rendimiento de una máquina frigorífica es la relación entre el calorútil y la energía mecánica aportada. En caso de equipos frigoríficos elcalor útil es Q1 (extraído del foco frío). En caso de bombas de calor, elcalor útil es Q2 (calor aportado al foco caliente). Este rendimiento se



302

denomina CEE o COP (CEE es coeficiente de eficiencia energética, COPes en inglés coeficient of perfomance).

Distinguiremos CEEe = Eficiencia en refrigeración

CEEc = Eficiencia en calefacción

Ciclo frigorífico:

CEEe = Energía utilizada / Energía consumida = Q1 / Q3

Ciclo bomba de calor:

CEEc = Energía utilizada / Energía consumida = Q2 / Q3

Físicamente se demuestra la ecuación siguiente:

CEE = T2 / (T2 – T1)

Siendo: T1 = Temperatura del foco frío en ° K.

T2 = Temperatura del foco caliente en ° K.

Vemos que el rendimiento va cayendo a medida que se separan lastemperaturas de los focos frío y caliente (T2 – T1 en el denominador)y por ello se precisa de más energía mecánica para el mismo transportede calor entre los focos.

Por ejemplo, suponiendo una temperatura de foco frío de 5° C, y defoco caliente de 45° C.

T1 = 5 + 273 = 278° K

T2 = 45 + 273 = 318° KCOP = 318 / (318 – 278) = 7,9

En el caso del aire acondicionado, la temperatura del foco frío suele serla de evaporación, de 5° C, y la del foco caliente, la de condensación, de45° C.

Por ello la máquina ideal de aire acondicionado tendrá un COP máximoteórico aproximado de 8, pero sin embargo el COP real suele ser delorden del 50% del teórico, es decir 3,9.

Es decir: una máquina de aire acondicionado, por cada 1 kw de potenciaque toma de la red eléctrica, mueve 3 kW térmicos del local.

Este efecto es muy importante en el caso de utilizarla como bomba decalor, es decir para calentar un local. Si utilizamos una estufa conresistencias eléctricas de efecto Joule, del tipo que sea (radiador, convector,infrarrojos, etc.) el COP es de 1, cada kW eléctrico se convierte en un



303

kW de calor. Pero si utilizamos una bomba de calor, con un kW eléctricocalentaremos la habitación con 3 kW de calor (COP = 3).



304

2. FUNDAMENTOS DE REFRIGERACIÓN

La refrigeración es la técnica de enfriar un local u objeto por debajo dela temperatura ambiente.

Para enfriar o calentar un objeto deberemos quitarle o aportarle calorías.

Para trasladar calorías de un punto a otro podemos utilizar muchossistemas:

1. Calentar un sólido, trasladarlo y con él calentar el otro punto.

2. Calentar un fluido, trasladarlo por una tubería y calentar el otrocuerpo.

3. Calentar un líquido hasta que se convierta en vapor, trasladar el vapor,y que se condense en el otro punto.

De los tres sistemas anteriores, el más eficiente es el tercero, ya que utilizael calor latente del fluido, que recordemos que era mucho mayor queel sensible. El calor latente del agua es de 537 Kcal/kg.

Es decir, utilizamos un cuerpo líquido, lo calentamos hasta su punto deebullición, y al evaporase va tomando grandes cantidades de calor. ELvapor lo trasladamos por una tubería, y cuando toca un cuerpo más fríose condensa (pasa a líquido) y desprende las mismas calorías que tomóen el punto primero.



305

El ciclo real de refrigeración se basa hacer circular por un circuito cerradoa un fluido que al pasar de líquido a gas absorbe una cantidad de calorllamada calor latente de evaporación, y al pasar de gas a líquido desprendela misma cantidad. Para forzar la evaporación bajamos bruscamente lapresión, y para condensarlo aumentamos la presión y ventilamos.

De esta forma, el fluido es el conductor de calor en grandes cantidades.

El agua puede ser un refrigerante, pero en los circuitos frigoríficos seusan otros fluidos refrigerantes que se vaporizan a menor temperaturaque el agua (a –40° C y más).

Si dejamos abierto un recipiente con refrigerante, comenzará a hervir,y a bajar su temperatura hasta la de su ebullición.

Si con un compresor recogemos el vapor y lo volvemos a meter en labotella, ya tenemos una máquina frigorífica.

Al comprimir el vapor, se calienta, y si lo enfriamos con un serpentín,cederá su calor, y pasará a líquido, con lo que ya podemos volver aintroducirlo en la botella.

El único fallo que tiene este circuito es que para que se comprima elvapor a alta presión, es necesario colocar un estrangulamiento antes deque entre en la botella, de forma que divida el circuito en una parte abaja presión, y otro a alta presión.



306

Relación Presión – Temperatura

Que el agua hierve a 100° C es cierto, pero hay que añadir que es ciertosi la presión es la atmosférica (1 bar). Si la presión baja, el agua hiervea menor temperatura.

Relación presión temperatura

En la cima del Everest el agua hierve a 60° C, pues la presión atmosféricaes muy baja. Igualmente, si aumentamos la presión igual que ocurre enuna olla express, el agua hierve a unos 150°, y por eso cocina los alimentosmás rápido.



307

Es decir cada líquido tiene una curva que relaciona su temperatura deebullición con la presión existente.

En refrigeración se utilizan fluidos que hierven a muy baja temperatura,con los que se puede mantener en todo el circuito con presiones altas,y que denominamos refrigerantes. Según las temperaturas que vayamosa conseguir, utilizaremos el refrigerante que mejor se adapte.



Botella de gas refrigerante

308

3. REFRIGERANTES

Refrigerantes son los líquidos que utilizaremos en el circuito interior delos equipos frigoríficos. Son fluidos con las mejores propiedades posiblespara su utilización en bombas de calor.

3.1. Propiedades deseables

Un refrigerante ideal ha de cumplir las siguientes propiedades:

• Ser químicamente inerte: no ser inflamable, ni tóxico, ni explosivo.

• No reaccionar desfavorablemente con los aceites o materialesempleados en la construcción de los equipos frigoríficos (Cobre…).

• No reaccionar desfavorablemente con la humedad, que a pesar delas precauciones que se toman, aparece en toda instalación.

• El refrigerante ha de poseer unas características físicas y térmicas quepermitan el máximo de rendimiento en los equipos.

• La relación presión-temperatura debe ser tal que la presión en elevaporador para la temperatura de trabajo sea superior a la atmosférica,para evitar la entrada de aire y de humedad en el sistema en caso defuga.

• El punto de congelación deberá ser inferior a la temperatura mínimade trabajo.

• Finalmente, ha de ser de bajo precio y fácil disponibilidad.

3.2. Clasificación numérica

A efectos de lo dispuesto en el número anterior, se establece la siguientenomenclatura simbólica numérica:

Los refrigerantes podrán expresarse, en lugar de hacerlo por su fórmulao por su denominación química, mediante la denominación simbólicanumérica adoptada internacionalmente y que se detalla seguidamente.

La denominación simbólica numérica de un refrigerante se estableceráa partir de su fórmula química, consistiendo en una expresión numéricaen la que:

• La primera cifra de la derecha, en los compuestos que carezcan debromo, indicará el número de átomos de flúor de su molécula.

• A la izquierda de la anterior se indicará con otra cifra el número deátomos de hidrógeno de su molécula más uno.



309

• A la izquierda de la anterior se indicará con otra cifra el número deátomos de carbono de su molécula menos uno.

• Si resultara cero no se indicará.

• El resto de los enlaces se completará con átomos de cloro.

• Si la molécula contiene átomos de bromo se procederá de la maneraindicada hasta aquí, añadiendo luego a la derecha una B mayúscula,seguida del número de dichos átomos.

• En los compuestos isómeros, el más simétrico (en pesos atómicos)se indicará sin letra alguna a continuación de los números. Al aumentarla asimetría, se colocarán las letras a, b, c, etc.

• Los compuestos no saturados seguirán las letras anteriores,anteponiendo el número 1 como cuarta cifra, contada desde laderecha.

• Los azeótropos o mezclas determinadas de refrigerantes se expresaránmediante las denominaciones de sus componentes, intercalando,entre paréntesis, el porcentaje en peso correspondiente a cada uno.Los azeótropos también pueden designarse por un número de laserie 500 completamente arbitrario.

Los números de identificación de los refrigerantes de los compuestosinorgánicos se obtienen añadiendo a 700 los pesos moleculares de loscompuestos.

Cuando dos o más refrigerantes inorgánicos tienen los mismos pesosmoleculares se utilizan las A, B, C, etc., para distinguirlos entre ellos.

3.3. Clasificación según su seguridad

En relación con su impacto sobre el medioambiente

Existen en la actualidad existen tres tipos derefrigerantes de la familia de los hidrocarburoshalogenados:

CFC: (Flúor, Carbono, Cloro), Clorofluorocar-bono totalmente halogenado, no contiene hi-drógeno en su molécula química y por lo tantoes muy estable; esta estabilidad hace que per-manezca durante largo tiempo en la atmósferaafectando seriamente la capa de ozono y es unade las causas del efecto invernadero (R-11, R-12,R-115). Está prohibida su fabricación desde 1995.



310

HCFC: (Hidrógeno, Carbono, Flúor, Cloro). Es similar al anterior perocon átomos de hidrógeno en su molécula. La presencia de Hidrógenole confiere menos estabilidad, en consecuencia, se descompondrá en laparte inferior de la atmósfera y no llegará a la estratosfera. Posee unpotencial reducido de destrucción de la capa de ozono. Su desapariciónestá prevista para el año 2015 (R-22) y desde 2004 ya no se fabricanequipos con ellos.

HFC: (Hidrógeno, Flúor, Carbono), Es un Fluorocarbono sin cloro conátomos de hidrógeno sin potencial destructor del ozono dado que nocontiene cloro (R-134a, 141b).

En relación con la seguridad de las personas

Aunque los refrigerantes circulan por un circuito cerrado, pueden escaparpor una fuga, o rotura del equipo, y en tal caso pueden ser inhaladospor las personas, con posibles riesgos si son tóxicos.

Debido a esto los refrigerantes se clasifican en tres niveles, según supotencial peligrosidad para las personas:

Alta seguridad: refrigerantes inocuos en caso de inhalación, y que noforman mezclas explosivas con el aire. Son los usados en equiposdomésticos y comerciales.

Media seguridad: refrigerantes peligrosos en caso de fugas, por ser tóxicoso corrosivos; su mezcla con el aire pueden ser combustible o explosivaa un 3,5 % o más en volumen: Amoníaco, Cloruro de metilo, AnhídridoSulfuroso…

Baja seguridad: refrigerantes venenosos; su mezcla con el aire puede sercombustible o explosiva a menos de un 3,5 % en volumen.

También hay que tener en cuenta que si el equipo contiene un granvolumen de refrigerante, en caso de fuga el gas desplazará al aire de lahabitación, y sus ocupantes pueden morir por asfixia. Por ello se limitael tamaño de los equipos en función del tamaño del local.

Estos gases no son tóxicos en estado normal pero en caso de fuga,desplazan el oxígeno produciendo asfixia. Cuando están en contactocon llamas o cuerpos incandescentes el gas se descompone dandoproductos altamente tóxicos y capaces de provocar efectos nocivos enpequeñas concentraciones y corta exposición.



311

3.4. Refrigerantes nuevos

Los nuevos refrigerantes (HFC) tenderán a sustituir a los CFC y HCFC:

Los refrigerantes pueden ser puros o mezcla de diferentes gases; lasmezclas pueden ser azeotrópicas o no azeotrópicas.

Las mezclas azeotrópicas están formadas por tres componentes y secomportan como una molécula de refrigerante puro. Empiezan por 5(R-500, R-502).

Las mezclas no azeotrópicas están formadas por varios componentespero la mezcla no se comporta como una molécula de refrigerante puro.Por lo tanto, la carga de refrigerante que funciona con estos gases se hade realizar siempre por líquido ya que cada gas se comporta diferenteen estado gaseoso. Empiezan por 4 (R-404, R-408, R-409). Además, estetipo de mezclas tiene deslizamiento, lo que quiere decir que a la mismapresión la temperatura es diferente si está en estado gaseoso o en estadolíquido. Este deslizamiento puede ser desde 1° hasta 7° C.

Para climatización los nuevos refrigerantes a usar serán:



USO O SERVICIO CFC / CFC HFC

Limpieza R-11 R-141b

Temperatura media R-12 R-134a / R-409

Baja temperatura R-502 R-404 / R-408

Aire Acondicionado R-22 R-407c / R-410 a

ASHRAE REEMPLAZA LUBRICANTE APLICACIÓN

R-123 R-11 Limpieza circuitos

R-134 A

Fluido puro C2H2F4 R-12 Ester de poliol Nuevos equipos y reconversiones

R-410 A

Mezcla azeotrópica R-22 Ester de poliol Nuevos equipos

R-407C

Mezcla R-22 Ester de poliol Nuevos equipos y reconversiones

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En climatización actual se utilizan:

El R-134 A para grandes instalaciones.

El R-410 A se usa en pequeñas instalaciones y domésticas.

El R407 C equipos grandes, sustituto del R-22.

3.5. Sustitución de equipos

Si tenemos en cuenta que los equipos se diseñan para un refrigeranteconcreto, sus presiones y temperaturas de trabajo, aceite, etc., no podemoscambiar su refrigerante por otro cualquiera, pues con toda probabilidaddañaremos el equipo.

Si tenemos equipos instalados que usan refrigerantes prohibidos, comoel R-12 o el R-22, podemos sustituir su refrigerante por otro que llamaremosde sustitución, y nos permitirá seguir usando el equipo, sin cambiarlo.

En la mayoría de los casos el equipo pierde un poco de rendimiento.

En los equipos de climatización los refrigerantes de sustitución del R22son:

El R-134 A para grandes instalaciones.

El R-410 A se usa en pequeñas instalaciones y domésticas.

El R407 C equipos grandes.

También se debe de sustituir el aceite de los compresores y de la instalaciónpor otros compatibles con los nuevos refrigerantes.

Lata de aceite

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4. ACEITES LUBRICANTES

Los compresores necesitan lubricarse con aceite, que se almacena en elcárter.

El aceite engrasa todas sus piezas, pero una parte del mismo es arrastradopor el refrigerante, y se va por el circuito al condensador.

Es importante que el aceite regrese de nuevo al cárter del compresor, yla instalación debe diseñarse adecuadamente.

Los aceites usados en refrigeración son específicos para cada refrigerante,ya que deben mezclarse con él sin formar compuestos, posos, nocongelarse, etc.

Los aceites usados en climatización son:

• Aceites minerales; aptos para refrigerante CFC y HCFC (R22, R12,R502).

• Aceites sintéticos PAG, especiales para refrigerante HCF deautomoción.

• Aceites sintéticos ESTER POLIOL para los nuevos refrigerantes HCFC(R410A y R407C).

Es importante saber que ambos tipos de aceites son incompatibles, porlo que cuando a un equipo se le cambie el refrigerante, deberá limpiarsetodo el aceite de la instalación, mediante un líquido limpiador circulandorepetidamente.

El aceite también disuelve un porcentaje de refrigerante. Si hacemosvacío en un compresor, el refrigerante hervirá, y puede congelar el aceite.El vaciado de compresores debe realizarse con el compresor caliente ocalentándolo.

En compresores herméticos y semi-herméticos, cuando el bobinado secalienta excesivamente o se quema, se forma con carbonilla que se mezclacon el aceite y lo estropea.

Si existe agua o aire en el circuito, reacciona con el aceite, y formaespuma y ácidos que atacan el circuito eléctrico y juntas de goma.

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5. CICLO EN EL DIAGRAMA DE MOLLIER

Si tomamos el gas refrigerante R-22, podemos ver la evolución del ciclode refrigeración de un equipo climatizador en el Diagrama de Mollier,con presiones en el eje vertical (absolutas), y entalpía (o energía total)en el eje horizontal en calorías por kg.

En este ciclo que podemos observar las etapas de:

Diagrama de Mollier (Ciclo ideal)

Compresión a partir del refrigerante en estado vapor recalentado. El gasaumenta de presión y se calienta, aumenta su entalpía.

Condensación. Se enfría el gas caliente y comprimido, y comienza acondensar y pasar a fase líquida. Baja su entalpía.

Expansión. El refrigerante en estado líquido a alta presión, pasa por unorificio y baja su presión de golpe. Su entalpía no cambia.

Evaporación. El refrigerante se encuentra en estado casi líquido, peroal ser la presión baja, debe de estar vaporizado. Pero para evaporarsedebe absorber calor, y lo hace bajando su temperatura. Al evaporarse,aumenta su entalpía. Al final el refrigerante vuelve a ser gas a baja presión,y retorna al compresor para iniciar el ciclo.

• La curva de la izquierda nos indica que el refrigerante es todo líquido.

• La curva derecha nos indica que el refrigerante es todo gas.

• Entre ambas curvas el refrigerante está hirviendo o condensando, esdecir, está en parte líquido y en parte como vapor.

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Vemos también en el ciclo cómo durante la condensación el refrigerantedesprende calor, y en la evaporación absorbe calor.

Diagrama de Molier movimientos del calor

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6. PUNTOS Y ZONAS CARACTERÍSTICAS DEL CICLODE REFRIGERACIÓN EN EL DIAGRAMA DE MOLLIER

Cada gas refrigerante tiene un diagrama propio, en el que podemosobservar un ciclo de trabajo, por ejemplo el del refrigerante R-22:

Diagrama de Mollier R 22 (Puntos característicos)

Con R407C las presiones son similares al R-22, pero en conjunto el ciclotiene un 8% menos de rendimiento.

Ciclo con R-410A

En el caso de utilizar el refrigerante R-410A, las presiones de trabajo sonun 50-60 % más altas, pero las temperatura de evaporación condensaciónson similares.

Diagrama de Mollier R 410-A (Puntos característicos)

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El R-410A se emplea en equipos climatizadores pequeños, pues tiene unrendimiento mayor que el R-22, pero sus elevadas presiones de trabajolimitan su uso en equipos grandes.

6.1. Recalentamiento y subenfriamiento

Los manómetros de toma de presión suelen incorporar una escala exteriordonde aparecen presiones, una interior donde indican la temperaturade evaporación del gas correspondiente a esa presión.

Manómetro para refrigerantes

Recalentamiento

El gas refrigerante una vez se ha evaporado no puede pasar directamenteal compresor sin estar seguros de que se ha evaporado totalmente, esdecir que no queden gotas de líquido que puedan dañar los pistones opaletas del compresor. Para ello se mantiene un poco más de tiempo elgas en el evaporador, y nos aseguramos que aumente unos 5 ó 6 gradossu temperatura.

Recalentamiento

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Este aumento de temperatura lo llamamos recalentamiento, y es elincremento de temperatura sobre la temperatura de evaporación quedebería de tener según su presión de baja (la que marca el manómetrode baja).

Es decir si tomamos la temperatura al inicio del evaporador, debecorresponder con la que marca el manómetro según su presión, y simedimos la temperatura a la salida, la diferencia será el recalentamiento.

Este valor en aire acondicionado suele ser de 5 a 7° C, y también nosservirá para diagnosticar averías en los equipos.

En el diagrama lo encontramos subiendo 5° en la curva de gas, y bajandohasta encontrar la horizontal de la presión de baja por la curva de esatemperatura.

Subenfriamiento

Es el mismo concepto, pero aplicado al condensador de aire, es decir elrefrigerante caliente a alta presión, una vez que se ha condensado (seha convertido en líquido), lo enfriamos un poco más, para asegurarnosque todo sea líquido, y para ello lo enfriamos unos 5 ó 7° C más, antesde mandarlo a la válvula de expansión o capilar.

Subenfriamiento

En el diagrama lo encontramos subiendo 5° en la curva de líquido, ybajando hasta encontrar la horizontal de la presión de baja por la curvade esa temperatura.

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6.2. Deslizamiento en la evaporación y condensación

El gas R-22 realiza la evaporación y condensación a una temperaturaconstante para una determinada presión. Esta temperatura la podemosleer en el propio manómetro bajo la presión, en la escala del gas R-22.

Sin embargo los gases refrigerantes, que son mezclas de varios gases,como el R-410A y el R-407C, evaporan primero unos gases y despuésotros, de forma que la temperatura de evaporación va ascendiendo unos7° C desde el principio al final.

Fenómeno de deslizamiento

Esta variación de la temperatura de evaporación no se debe de confundircon un recalentamiento, ya que se trata de la variación entre el inicio yel final de la evaporación del líquido, y el recalentamiento es elcalentamiento del gas una vez que se ha evaporado totalmente.

Entonces podemos preguntarnos: ¿cuál es la temperatura que marca elmanómetro para una presión? Pues la media entre el inicio y el final dela evaporación, es decir la temperatura a mitad del recorrido delevaporador.

Por ello si el manómetro indica una temperatura T1 para la presión deevaporación, y tomamos la temperatura a la entrada del compresor T2,si el deslizamiento del gas es de 7° C, el valor real del recalentamientosserá = T2 – T1 – 7°/ 2 .

El deslizamiento del gas R-410A es muy bajo, de unos 2° C, y podemosdespreciarlo.

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El deslizamiento del gas R-407C es importante, de unos 7°.

En las Hojas de Datos, al final del tema, podemos ver los diagramaspresión entalpía de los gases R-22, R-410A y R-407C, y observaremoscómo las líneas de temperatura del R-407C están inclinadas, por elfenómeno del deslizamiento.

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7. CIRCUITO FRIGORÍFICO DE UN CLIMATIZADOR

El circuito frigorífico de un climatizador de aire típico, en la práctica,se realiza mediante los elementos siguientes:

El condensador y el evaporador son tubos arrollados con aletas, y cruzadospor una corriente de aire movida por dos ventiladores.

Circuito frigorífico con capilar

La expansión se realiza mediante un tubo de pequeño diámetro –llamadocapilar–, que produce una pérdida de presión por rozamiento, o unaválvula con un orificio controlado, llamada válvula de expansión.

A la entrada y salida del compresor tenemos dos tomas de presión paraconectar sendos manómetros que nos indicarán las presiones de alta(condensación) y baja (evaporación).

El circuito frigorífico de la figura siguiente muestra las temperaturas ypresiones normales de un climatizador, funcionando con refrigeranteR–22.

Vemos que aparecen varios datos de interés:

Temperatura de entrada del aire: es el aire del recinto acondicionado,que entra en el aparato con unas condiciones de temperatura y humedad,(entre 23 y 30 ° C, y Hr entre 50-60%).

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Temperaturas en circuito frigorífico

Temperatura de salida del aire: es el aire que sale de la batería evaporadora,hacia el local a climatizar. Suele salir entre 11 y 14° C, con humedad del80-85%.

Temperatura de entrada del aire exterior: depende de la temperaturade cada día, entre 30 y 40° C.

Temperatura de salida del aire exterior: tras pasar por el condensador,se calienta unos 15° C sobre la T de entrada (35 + 15 = 50° C).

Temperatura de evaporación: suele ser de 4 a 5° C.

Temperatura de entrada del gas en el compresor: unos 5° C sobre la Tde evaporación ó 10° C.

Temperatura de descarga del compresor: sobre 70-90° C.

Temperatura de Condensación: unos 15° C sobre la T de entrada delaire exterior (30 + 15 = 45° C).

Temperatura del líquido a la salida del condensador: unos 5° C bajo laT de condensación (45 – 5 = 40° C).

Presión de evaporación o Baja: con R-22 = 5 Bar.

Presión de condensación o Alta: con R-22 = 17 Bar.

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8. CICLO DE INVIERNO O BOMBA DE CALOR.UTILIZACIÓN Y LIMITACIONES

Los climatizadores con bomba de calor incorporan una válvula de 4 vías,que intercambia en el compresor las tuberías de aspiración y de descarga,de forma que el evaporador se convierte en condensador, y el condensadoren evaporador.

El efecto es similar a coger un equipo de ventana, y darle la vuelta delexterior al interior. De esta manera absorbe calorías del exterior (aunqueesté más frío), y las descarga en el interior, calentando el ambiente.

Bomba de calor

El problema suele aparecer porque el condensador de un ciclo de fríosuele ser un 30% mayor que el evaporador, y al invertir el ciclo, elevaporador es un 30% mayor de lo debido. Para evitar este inconveniente,se suele parar el ventilador exterior mediante un termostato o unpresostato, de forma que la presión de baja no suba mucho.

En el caso de climatizadores en bomba de calor, la temperatura deevaporación es más baja, alrededor de 0° C, y la de condensación másalta, sobre 50°.

Utilización

Las bombas de calor se utilizan principalmente en procesos decalentamiento de:

• Climatización, en zonas no muy frías, donde la temperaturas exterioresno sean muy frías (dependiendo de la calidad del aparato desde 0° Chasta –15° C).

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• Producción de agua caliente sanitaria.

• Calentamiento de piscinas climatizadas.

• Calefacción por suelo radiante.

Limitaciones

La bomba de calor tiene limitaciones en su temperatura de condensación,que no puede pasar de 65° C, ya que la presión de alta y la temperaturade descarga del compresor suben excesivamente.

Cuando la temperatura de evaporación baja de 0° C, se forma hielo enla batería, y pierde capacidad de intercambio con el aire. El equiporealiza un desescarche, que consiste en invertir el ciclo, para que elevaporador se caliente y funda el hielo. Este proceso quita tiempo detrabajo al equipo, y si la temperatura exterior desciende de 0° C, elrendimiento del equipo desciende siendo cada vez menor hasta llegarun punto en que no resulta económico.

Por ello, en zonas en las que las temperaturas permanecen durantemucho tiempo bajo cero, no se deben utilizar bombas de calor.

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9. CIRCUITO REAL DE UN CLIMATIZADOR

El circuito más sencillo es el de un climatizador denominado “climatizadorde ventana”, que se coloca en mitad de una pared o ventana, con unaparte dentro del local, y el resto al exterior.

Componentes

1. Evaporador, batería interiores. Aspiración de aire del interior. Realizadocon tubos de cobre y aletas de aluminio.

Componentes de equipo de ventana perspectiva

2. Botonera de mando. Marcha, paro, ventilador, termostato.

3. Salida de aire interior. Con aletas directrices del flujo.

4. Ventilador interior, de tipo centrífugo.

5. Motor ventiladores. Trifásico con condensador permanente para latercera fase.

6. Ventilador aire exterior, de tipo helicoidal de pala ancha.

7. Condensador. Con tubo de cobre y aletas de aluminio, entrada deaire posterior, salida por los laterales del equipo.

8. Compresor, de tipo hermético y normalmente rotativo.

9. Válvula inversora 4 vías.

10. Filtro secador.

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11. Capilar, con distribuidor de líquido.

12. Salida desagüe condensados.

13. Toma de alimentación eléctrica.

Vemos que todos los componentes se encierran en una caja metálica ochasis en forma de paralelepípedo, que suele estar acolchado en suinterior por un aislante acústico.

En la siguiente figura podemos ver el esquema real de un equipoclimatizador tipo partido de la marca Mitsubishi Electric de 3.000 Kcal/hbomba de calor. El esquema frigorífico es un poco más complejo, portener varios capilares en serie, cuya misión es compensar la diferenciade tamaño del condensador y el evaporador al invertir el ciclo.

También vemos que se trata de un equipo dividido en dos partes:

• Unidad interior, con evaporador y ventilador interior (no aparece).

• Unidad exterior, con resto del circuito frigorífico (compresor, válvulainversora, condensador, capilares, etc.).

Ambas partes se unen con dos tubos de cobre por los que circula elrefrigerante en fase líquida y en fase vapor, que denominamos “tubo delíquido” y “tubo de gas”.

Hay que tener cuidado de que los dos tubos estén a la misma presión,ya que el capilar se encuentra en la unidad exterior, y el líquido va ya“pre-expansionado”. Por ello estos equipos pequeños sólo tienen unatoma de presión, que en ciclo de frío es Baja, y en ciclo de calor es Alta.

Componentes de equipo split esquema

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Equipos “INVERTER”

La palabra inverter se traduce por variador.

Por equipos inverter se conocen aquellos que tienen un variadorelectrónico de la velocidad del compresor y ventiladores, de forma quesu capacidad frigorífica se adapta a las necesidades del local.

Es decir, el compresor suministra una potencia que va del 20 al 130% desu nominal, por ello su capacidad se indica con márgenes de potencia(1.200 – 3.000 – 3.500). La primera potencia es la mínima, la segundala nominal, y la tercera la máxima, que normalmente puede suministrardurante 30 minutos.

Los equipos inverter son cerca de un 30% más caros, pero tienen lasventajas siguientes:

• Menos arranques y paradas del compresor.

• Velocidad mínima del ventilador menor, al reducirse también elcompresor.

• Condiciones de salida del aire siempre uniformes.

Su esquema frigorífico es similar al de los equipos normales.

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10. COMPONENTES DEL CIRCUITO FRIGORÍFICODE UN CLIMATIZADOR

10.1. Compresores. Clasificación

El compresor se encarga de comprimir el gas refrigerante de la baja ala alta presión. Está compuesto de un motor eléctrico y un sistema decompresión del gas.

Según su construcción pueden ser:

Herméticos: el motor y el compresor están encerrados en el interior deuna caja de chapa soldada. Son los más usuales para potencia hasta20 KW.

Semiherméticos: igual que el anterior, pero la carcasa es de fundición,y se puede desmontar. Alcanzan potencias mayores.

Abiertos: el motor eléctrico está separado del compresor. Se unenmediante un acoplamiento o transmisión.

Compresores hermético y semihermético

Según su mecanismo de compresión:

Alternativos: tienen cigüeñal, cilindros, pistones, culata y válvulas. Sonresistentes y duraderos, pero vibran y son más ruidosos.

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Corte de un compresor

Las válvulas son láminas situadas en la culata, de forma que se abren paraque entre el gas, y se cierran en sentido contrario. Pueden tener de dosa ocho cilindros.

Rotativos: comprimen el gas en una cámara circular cerrada por unaspaletas. Son los más usados en climatizadores domésticos y pequeños,por ser muy silenciosos.

La compresión se produce al girar el rodillo móvil, de forma que lacámara se va estrechando, hasta que el gas comprimido sale por unaválvula de clapeta, que se abre por la presión interior.

La paleta deslizante es la que separa la parte de baja presión de la dealta.

Estos compresores son más estrechos que los de pistones, y suelen estarmucho más calientes. Son los más usados en equipos climatizadorespequeños y medios.

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Scroll o espiral: son los más recientes. Tienen la mejor eficiencia detodos, con poco ruido y pocas vibraciones. Se fabrican en tipo hermético,y de potencias hasta 100 kW.

Están compuestos de dos espirales, una superior fija y otra inferior quese mueve de forma excéntrica por el motor eléctrico, pero sin girar.

La compresión se produce ir estrechándose el espacio entre las dosespirales, hasta que el fluido sale por el centro de la espiral superior.

Como no hay casi rozamientos, el rendimiento mecánico es muy alto.

De tornillo: son excelentes compresores para grandes potencias. Suelenser de tipo semihermético, pero con doble o simple rotor.

La estanquidad se completa con el aceite lubricante, y precisa de unsistema complejo con bomba, separadores, enfriadores, etc.

Según su alimentación eléctrica:

Monofásicos: corriente alterna. Tensión 230V alimentados por tres hilosFase, Neutro y Protección (tierra).

Trifásicos: corriente alterna o continua (equipos inverter). 400V concuatro hilos.

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10.2. Sistema arranque de compresores

Compresores monofásicos

Los compresores monofásicos por su construcción no pueden arrancardirectamente, y por ello se usan varios sistemas:

• Por bobina auxiliar y relé de arranque: tienen un bobinado auxiliaraccionado por un relé, que una vez arrancado el motor, se desconecta.

Esquema por bobina auxiliar y relé de arranque

• Por condensador de arranque: se trata de un motor trifásico con latercera.

Fase producida por el condensador.

Esquema por condensador de arranque

Compresores trifásicos

Los compresores son equipos de construcción pesada, para evitar quevibren, pero por ello al arrancar pueden producir intensidades elevadas,que perjudiquen al resto de la instalación eléctrica.

Para limitar la intensidad del arranque se usan varios sistemas:

• Arranque en estrella-triángulo: el motor tiene que ser de tensiónsuperior a la de trabajo (400 – 700V en red a 400V). Actualmentemuy en desuso.

• Arranque por resistencias. Se utiliza en equipos grandes.

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• Arranque en par-winding: el motor tiene dos bobinados independien-tes, es decir son dos motores de de la potencia total cada uno, deforma que primero arranca uno, y una vez en giro, arranca el otro.Es un sistema muy frecuente en equipos americanos.

• Arranque lento por variador: se emplean variadores electrónicos, quepueden ajustarse en tiempo de arranque e intensidad máximaabsorbida.

10.3. Evaporador. Factor de by-pass

El evaporador es la batería de intercambio de calor refrigerante-aire. Esla batería fría, donde el refrigerante entra líquido y sale vapor.

Los evaporadores están constituidos por un serpentín, tubo de cobrecon aletas de aluminio muy pegadas entre si, porque no se debe deformar hielo como en los equipos de refrigeración comercial. Suelenhaber dos o tres filas de tubos.

El evaporador incorpora un ventilador para forzar el aire a atravesarlo,el cual puede tener varias velocidades.

Evaporador de split

333



En la base del evaporador se coloca una bandeja para recoger el aguade condensación, es decir la humedad sobrante del aire al enfriarse. Estabandeja se conecta a un desagüe.

El rendimiento de un evaporador depende de:

• La diferencia de temperatura entre la batería y el aire que lo atraviesa.

• El caudal de aire.

• En factor de by-pass, o del tanto por ciento de aire que toca la batería.

La temperatura de evaporación en aire acondicionado suele ser de 5° C.

Factor de by-Pass

El aire que al atravesar una batería de intercambio con tubos y aletas,toca las partes metálicas se enfría por contacto o transmisión. Pero unaparte del aire pasa limpiamente por los huecos sin tocar nada, y por lotanto no se enfría. Es como si este aire realizase un by-pass a la batería.

A la salida, el aire se mezcla y se iguala su temperatura.

Llamamos factor de by-pass de una batería, al porcentaje de aire quepasa sin tocarla, y que suele estar entre el 10 y el 30%.

Los evaporadores y condensadores con más filas de tubos tienen unfactor de by-pass menor, pero también son más caros.

10.4. Condensador

El condensador es la batería caliente que disipa calor, y donde el gascaliente se condensa y sale líquido.

Es de construcción similar al evaporador, pero suele ser un 30% másgrande.

En equipos split puede tener forma curva, para aprovechar el espacio almáximo.

El ventilador puede ser de tipo centrífugo, si se debe canalizar el airepor conductos; o axiales, si funciona en descarga directa. Los de tipoaxial son más silenciosos.

En grandes equipos pueden colocarse varios ventiladores en paralelo.

Es importante nivelar adecuadamente el condensador, para evitaracumulaciones de líquido y de aceite.

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Condensador por aire

10.5. Capilar. Válvula de expansión

Capilar

Los equipos hasta 10.000 Frg/h suelen realizar la expansión del líquidorefrigerante mediante un tubo de cobre de muy pequeño diámetrollamado tubo capilar. Al atravesarlo, el líquido pierde presión porrozamiento con las paredes, y a la salida se evapora por la baja presión.Es como una tubería larga y estrecha, sin partes en movimiento.

El capilar se selecciona por su calibre interior y su longitud. Con lalongitud podemos ajustar la caída de presión en un capilar.

Normalmente los capilares están ajustados de fábrica, y no hay quecambiarlos, a menos que se atasquen.

En el capilar el caudal de paso es fijo, y está calculado según la longitudy presión de alta.

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Capilar de expansión

Valvula de expansión termostática

En los equipos mayores se utilizan válvulas de expansión de tipotermostático.

Válvula de expansión termostática

Con la válvula de expansión se regula la cantidad de refrigerante quepasa por el orificio, de forma que el recalentamiento sea de unos 5° Chasta la salida del evaporador.

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El sensor de temperatura es un bulbo que se coloca al final del evaporador.

La válvula tiene un ajuste para variar el recalentamiento, de forma quepodemos rebajar el rendimiento de un evaporador demasiado grande.

Valvula de expansión electrónica de impulsos

Aunque las válvulas de expansión termostáticas funcionan muy bien,tienen una inercia o tiempo de respuesta demasiado alto y no permitenun control programado, los equipos modernos de tipo inverter llevanválvulas de expansión electrónicas, que son mucho más rápidas, permitenun control proporcional de la carga de refrigerante, pueden interrumpirel suministro y responder a un microprocesador programado que analicecondiciones de ambiente, presiones, etc.

Válvula de expansión electrónica

Consisten en una elecroválvula que va regulando el paso de refrigrantemediante impulsos, y el bulbo es una sonda PTC.

Al aumentar la demanda de refrigerante, se aumenta la frecuencia delos impulsos.

Son muy utilizadas en equipos multis, y VRV.

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10.6. Válvula inversora

Los equipos reversibles o bomba de calor llevan una válvula de 4 vías querealiza la inversión del sentido de circulación del refrigerante.

Consiste en un cilindro con un pistón doble que se desplaza de izquierdaa derecha por la acción de la propia presión del compresor. Una bobinaconecta dos capilares a uno u otro lado del pistón, el cual se desplaza ycambia la conexión de los 4 tubos dos a dos.

Los dos tubos centrales (arriba y abajo) se conectan al compresor, y loslaterales al evaporador y condensador.

Válvula de cuatro vías o inversora

Válvula de cuatro vias ó inversora

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10.7. Otros componentes

Filtros y deshidratadores: se instalan en la línea de líquido antes de laválvula de expansión. Además de filtrar también retienen la humedady la acidez. En algunos casos pueden llegar a obstruirse. Los de tamañogrande son desmontables y tiene el cartucho interior recambiable.

Los equipos de bomba de calor deben llevar siempre filtros de dobledirección.

Electro-válvulas de corte o solenoides: se instalan en la línea de líquidopara cortar el paso del refrigerante al evaporador. Son como una llavede paso actuada por un electroimán.

Visores de líquido: son útiles para determinar si falta refrigerante, ya queentonces se ven circular burbujas. Se instalan en la tubería de líquidotras el calderín. También muestran por colores si el refrigerante tienehumedad, o está correcto.

Separadores de líquido: se instalan antes de la aspiración del compresor,para protegerlo de la entrada de gotas de refrigerante líquido, quedañarían las válvulas y pistones. Retienen los golpes de líquido que seevaporan después en un recipiente cilíndrico.

Calderines: acumulan refrigerante. Pueden tener llaves de corte y pruebaen la salida. Se denominan por su volumen en litros y presión de timbre.Todos incorporan una válvula de seguridad que abre al sobrepasar supresión de tarado.

Silenciadores: se colocan en la descarga de los compresores rotativos,para disminuir el ruido.

Presostato

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Intercambiadores: se utilizan para mejorar la eficiencia del ciclo y evitarla llevada de líquido al compresor.

Presostatos: abren un contacto eléctrico cuando el sistema rebasa, o noalcanza un determinado valor.

Los de baja presión se usan para arrancar el compresor según la presiónde aspiración, o parar la máquina si falta presión en baja.

Los de alta presión protegen el sector de alta, en caso de subir la presiónexcesivamente, por suciedad del condensador u otro problema. Cuandosaltan, deben rearmarse manualmente.

Termostatos: abren o cierran un contacto eléctrico cuando se alcanzala temperatura fijada. Hay de muchos tipos, pero principalmente:

• De ambiente. Para colocar en la pared de una habitación.

• De bulbo. Para colocar en conductos de aire.

• De inserción. Para controlar tuberías con líquidos.

• Electrónicos, con sondas de termopar, etc.

Llaves de conexión: se instalan en equipos partidos (splits), para conectarlas tuberías de refrigerante que van de una máquina a otra. Tienenválvulas de corte que se accionan mediante una llave hexagonal (Allen),y algunos tienen una toma para manómetro con obús.

En la siguiente figura podemos ver su funcionamiento.

Termostato

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Con la llave cerrada, el pistón aísla el equipo, quedando conectadas latubería con la toma de presión.

Con la llave abierta, las tres salidas están comunicadas.

Llave de conexión

341



11. REPARACIÓN DE AVERÍAS EN EQUIPOSFRIGORÍFICOS

La metodología general para el diagnóstico de averías debe ser:

Equipos eléctricos:

• Seguir el circuito mediante el puenteo correlativo de cada elementode protección o control: termostatos, presostatos, temporizadores,etc. Comprobar la existencia de tensión en elementos.

• Si se detecta el fallo en un elemento, sustituirlo y seguir probando.

• En caso de encontrar fallos generalizados, es posible que la causa seaotra diferente de la que se ensaya.

• Revisar aprietes y continuidades de cables. No cambiar nada, teniendoen cuenta que el equipo antes funcionaba.

Equipo frigoríficos:

• Seguir la metodología para averías tipo de falta de carga, exceso,condensador sucio, etc.

• Antes de sustituir un elemento, asegurarse bien de que está defectuoso.Es lamentable el reparador que va cambiando piezas sin saber elorigen de la avería.

• Si no se puede detectar la avería, siempre es bueno consultar con elservicio técnico del fabricante.

342



12. SÍNTOMAS CARACTERÍSTICOS

Estado normal de un climatizador:

En todo equipo frigorífico se presentan averías que dan como resultadolos grupos de síntomas siguientes:

1. Condensador con exceso de refrigerante.

2. Condensador con falta de refrigerante.

3. Evaporador con exceso de refrigerante.

4. Evaporador con falta de refrigerante.

5. Circuito con atasco.

6. Compresor no rinde.

7. Presencia de aire en el circuito.

Seguidamente describimos cada una de ellas:

Parámetro Normal

Temperatura de entrada de aire al evaporador (T. Ambiente) 24°

Temperatura de salida aire del evaporador:

10° C bajo la temperatura de entrada: 14°

Presión de Baja: para R-22 y R-407c 4,8 Bar

Presión de Baja: para R-410A 9,5 Bar

Recalentamiento: depende de la velocidad del ventilador 5 a 7° C

Temperatura de entrada aire al condensador (T. exterior) 30-40° C

Temperatura de condensación: 15° C sobre T. exterior 45-55° C

Presión de Alta para R-22 y R407c 16 bar

Presión de Alta para R-410A 26 bar

Subenfriamiento: 5°

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12.1. Condensador con exceso de refrigerante

Esta avería provoca un aumento de la presión de alta, ya que el intercambiode calor se reduce. También provoca un subenfriamiento elevado, yaque gran parte del condensador está lleno de líquido que sigueenfriándose. Un caso típico del caso del condensador sucio, o un excesode refrigerante.

Puede ser producida por:

• Exceso de refrigerante.

• Atasco en el capilar o válvula de expansión.

12.2. Condensador con falta de refrigerante

Resulta una alta presión muy baja, pues el refrigerante se condensarápidamente, y se vacía. Aparece sobre todo en caso de falta de refrigerante,compresor deficiente, y atasco en línea de líquido.


• Falta de refrigerante.

• Condensador sucio, ventilador quemado.

12.3. Evaporador con exceso de refrigerante

Aparece cuando el compresor no es capaz de absorber todo el refrigerantedel evaporador, y cuando el evaporador está sucio o congelado. Laconsecuencia principal es una baja presión muy alta, y un subenfriamientogrande. Aparece cuando falla la válvula de expansión, o hay un granexceso de refrigerante.


• Exceso de refrigerante.

• Mal funcionamiento de la válvula de expansión.

• Compresor no rinde.

12.4. Evaporador con falta de refrigerante

Genera una baja presión y un recalentamiento alto. Aparece cuando hayuna obstrucción en la línea de líquido.

344



12.5. Circuito con atasco

Puede ocurrir un atasco en la parte de alta presión: por aplastamientode una tubería, taponamiento del filtro, taponamiento de un capilar odel filtro de la válvula de expansión. El refrigerante llena el condensadory provoca una alta presión de alta, y una baja presión de baja, por faltade refrigerante en el evaporador. La zona con el atasco provoca unaexpansión un enfriamiento con aparición de hielo.

Si el atasco está en la parte de baja presión o aspiración, provocará queel evaporador aumente de presión y se llene de líquido, bajando sutemperatura.

12.6. Compresor no rinde

Cuando un compresor no rinde aparecen los síntomas siguientes:

• Bajo consumo de corriente.

• Presión de descarga baja.

• Temperatura de descarga baja.

• Presión de aspiración alta. Evaporador lleno.

12.7. Presencia de aire en el circuito

SI existen fluidos no condensables, como aire o nitrógeno, provocan unadisminución de las potencia del circuito, dado que los gases circulanrestan capacidad al sistema. También provocan un falseamiento de lapresión, y sobre todo, un aumento de la presión de alta y de la temperaturade descarga del compresor. También un subenfriamiento muy alto.

345



RESUMEN

El funcionamiento de un climatizador autónomo se basa en el ciclo derefrigeración de Carnot. Consiste en el traslado de energía calorífica deun foco caliente a uno frío o viceversa, mediante la energía mecánicaque suministra el compresor del equipo.

El rendimiento de una máquina frigorífica es la relación entre el calorútil y la energía mecánica aportada. En caso de equipos frigoríficos elcalor útil es Q1 (extraído del foco frío). En caso de bombas de calor, elcalor útil es Q2 (calor aportado al foco caliente). Este rendimiento sedenomina CEE o COP.

La refrigeración es la técnica de enfriar un local u objeto por debajo dela temperatura ambiente.

El ciclo real de refrigeración se basa en hacer circular por un circuitocerrado a un fluido que al pasar de líquido a gas absorbe una cantidadde calor llamada calor latente de evaporación, y al pasar de gas a líquidodesprende la misma cantidad. Para forzar la evaporación bajamosbruscamente la presión, y para condensar el fluido aumentamos la presióny ventilamos.

Refrigerantes son los líquidos que utilizaremos en el circuito interior delos equipos frigoríficos. Son fluidos con las mejores propiedades posiblespara su utilización en bombas de calor.

Si tenemos en cuenta que los equipos se diseñan para un refrigeranteconcreto, sus presiones y temperaturas de trabajo, aceite, etc., no podemoscambiar un refrigerante por otro cualquiera, pues con toda probabilidaddañaremos el equipo.

Si tomamos el gas refrigerante R-22, podemos ver la evolución del ciclode refrigeración de un equipo climatizador en el diagrama de Mollier,con presiones en el eje vertical (absolutas), y entalpía (o energía total)en el eje horizontal en calorías por kg.

Los climatizadores con bomba de calor incorporan una válvula de 4 vías,que intercambia en el compresor las tuberías de aspiración y de descarga,de forma que el evaporador se convierte en condensador, y el condensadoren evaporador.

Componentes de un circuito frigorífico: Evaporador, batería interiores.Aspiración de aire del interior. Realizado con tubos de cobre y aletas dealuminio. Botonera de mando. Marcha, paro, ventilador, termostato.Salida de aire interior, con aletas directrices del flujo. Ventilador interior,de tipo centrífugo. Motor ventiladores. Trifásico con condensadorpermanente para la tercera fase. Ventilador aire exterior, de tipo helicoidal

346



de pala ancha. Condensador, con tubo de cobre y aletas de aluminio,entrada de aire posterior, salida por los laterales del equipo. Compresor,de tipo hermético y normalmente rotativo. Válvula inversora 4 vías. Filtro

secador. Capilar, con distribuidor de líquido. Salida desagüe condensados.

Toma de alimentación eléctrica.

347



ANEXO. HOJAS DE DATOS DE REFRIGERANTES

A continuación se adjuntan los diagramas de Mollier de los refrigerantesusados en climatización: R-22, R-407C, R410A, R143A.

DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-22

348



DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-407C

349



DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-410A

350



DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-143A

351




1. Definiry explicar el COP en los dos modos de funcionamiento de unequipo de aire acondicionado.

2. Dibuje el ciclo frigorífico en el diagrama de Mollier P–h marcandolas etapas de compresión, expansión, evaporación y evaporación.Señalar dónde se absorbe y expulsa calor al ambiente.

3. Calcular el subenfriamiento y recalentamiento si en una máquina sehan medido los siguientes datos:

Baja Presión: 5,7 bar

Alta Presión: 19,4 bar

Temperatura descarga compresor: 70° C

Temperatura tubo de líquido: 41° C

Temperatura tubo de gas: 10° C

T (° C) P (bar) T(° C) P (bar)

4. Un climatizador trabaja en modo refrigeración con las condicionessiguientes:

Temperatura exterior: 36° C; Temperatura interior: 23° C.

Calcular el COP teórico del equipo. ¿Cual sería el real aproximada-mente?

5. Clasificación de refrigerantes: explicar qué son los refrigerantesazeotrópicos y no azeotrópicos,

6. Dibujar y explicar el funcionamiento de una válvula inversora de unclimatizador.

353



LABORATORIO

1. Desmontar un equipo de autónomo de ventana

Realizar un croquis de su circuito

Nombrar y numerar sus partes.

Describir la dimensión o características de cada parte (potencia,tensión, material, diámetro, etc.)

2. Comprobar la relación presión- temperatura de evaporación del gasde un equipo, variando la presión y tomando temperatura en elevaporador o condensador. Realizar la tabla de conversión.

3. Con un simulador de climatización, calcular el COP de un equipoa diferentes temperaturas de condensación.

4. Con un equipo climatizador tipo partido, realizar una recirculacióndel aire de la unidad exterior mediante un tubo flexible, de formaque se simule una temperatura exterior mayor o menor. Obtener suconsumo y COP a diferentes presiones de condensación.

5. En un equipo climatizador simular las averías de: falta de refrigerante,exceso de refrigerante, condensador sucio, evaporador sucio. Verificarlos síntomas de la tabla de averías.


U.D. 7 EL CLIMATIZADOR AUTÓNOMO

M 6 / UD 7



357

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 359

Objetivos ........................................................................................ 361

1. Climatizador autónomo. Concepto ....................................... 363

2. Partes principales de un equipo autónomo .......................... 364

3. Clasificación de los climatizadores autónomos..................... 366

3.1. Por su forma exterior..................................................... 367

3.2. Por su construcción........................................................ 370

3.3. Por su colocación ........................................................... 372

3.4. Según sus usuarios ......................................................... 380

3.5. Según el tipo de condensación ..................................... 381

3.6. Según el tipo de ventilador exterior ............................. 383

4. Datos técnicos de climatizadores autónomos ........................ 384

4.1. Dimensiones ................................................................... 384

4.2. Potencia frigorífica......................................................... 384

4.3. COP................................................................................. 384

4.4. Consumo eléctrico ......................................................... 385

4.5. Diámetros de tuberías y longitudes máximas............... 385

4.6. Caudal de aire. Niveles sonoros .................................... 385

5. Necesidades de espacio en un climatizador autónomo........ 386

5.1. Espacio para equipos compactos .................................. 387

5.2. Espacio para equipos de conductos.............................. 387

5.3. Espacio para unidades exteriores de equipos partidos 387

5.4. Toma y descarga de aire................................................. 388

6. Instalaciones recomendadas para cada tipo de local ............ 389

6.1. Viviendas......................................................................... 389

6.2. Oficinas ........................................................................... 391

6.3. Tiendas............................................................................ 393

6.4. Bares, restaurantes y cafeterías...................................... 394

6.5. Supermercados............................................................... 395

6.6. Salones de actos, auditorios........................................... 396

6.7. Grandes centros comerciales......................................... 396

358

7. Realización de instalaciones con climatizadores autónomos 398

7.1. Equipos de ventana........................................................ 399

7.2. Instalación de equipos partidos de pared, suelo o

techo ............................................................................... 399

7.3. Instalación de equipos de empotrar o cassettes........... 404

7.4. Instalación de equipos de conductos............................ 405

7.5. Instalación de equipos de cubierta ............................... 408

7.6. Instalación de equipos múltiples................................... 409

7.7. Instalación de equipos de condensación por agua...... 409

8. Mantenimiento preventivo en climatizadores autónomos ... 411

8.1. Herramientas utilizadas en el montaje y

mantenimiento............................................................... 411

8.2. Operaciones de mantenimiento más frecuentes ......... 413

8.3. Mantenimiento preventivo ............................................ 421

9. Reparación de averías en climatizadores autónomos............ 424

9.1. Averías eléctricas ............................................................ 425

9.2. Averías del circuito frigorífico....................................... 426

9.3. Averías de los equipos ventiladores............................... 426

10. Normas de seguridad en el montaje y mantenimiento de

climatizadores autónomos ...................................................... 427

Anexo ......................................................................................... 431

Laboratorio.................................................................................... 443





359

INTRODUCCIÓN

Los climatizadores autónomos son los equipos más frecuentes en lasinstalaciones pequeñas e individuales. Su gran expansión ha venido dadapor la demanda de climatización en hogares y comercios, y su facilidadde montaje. El climatizador empieza a tener el carácter de un electrodo-méstico más.

Climatizador autónomo

361

OBJETIVOS

En esta unidad aprenderemos los diferentes tipos de equipos autónomosexistentes, sus características, montaje y mantenimiento. Tambiénaprenderemos a seleccionar los más adecuados a cada uso y local.



363

1. CLIMATIZADOR AUTÓNOMO. CONCEPTO

Por climatizador autónomo entendemos un equipo de un determinadofabricante, que incorpora dentro de una carcasa o chasis todos loselementos frigoríficos y de ventilación necesarios para su funcionamiento,precisando solamente de su montaje y alimentación eléctrica.

Lo contrario de un equipo autónomo será una instalación realizada ensala de máquinas, con compresores frigoríficos, condensadores, etc.,instalado y realizado a medida de la instalación.

Los equipos autónomos se componen de una o varias cajas metálicas encuyo interior se encierran los componentes frigoríficos, eléctricos, etc.,de forma que en el exterior quedan accesibles las conexiones de tuberías,cables eléctricos, y los mandos.



364

2. PARTES PRINCIPALES DE UN EQUIPOAUTÓNOMO

El equipo autónomo tiene tres partes principales:

Circuito frigorífico: compresor y baterías de intercambio de calor.

Ventiladores: para impulsar el aire interior y exterior.

Equipo eléctrico y de control: mandos y protecciones.

Cada parte tiene los componentes siguientes:

Circuito frigorífico:

Compresor frigorífico, que suele ser de tipo hermético o semihermé-tico.

Condensador: que puede ser de aire o de agua.

Evaporadora: normalmente construida con tuberías de cobre y aletasde aluminio. Puede ser de aire o de agua.

Válvula inversora: para invertir el ciclo en el caso de bomba de calor.

Filtro deshidratador.

Capilar o válvula de expansión.

Tomas de presión o de interconexión entre secciones.

Ventiladores:

Ventiladores de la batería condensadora. Motor eléctrico. Transmisión.

Ventiladores de la batería evaporadora. Motor eléctrico de variasvelocidades.

Carcasas y envolventes con compuertas o aletas directrices del flujo.

Pueden ser de tipo centrífugo, helicoidal o tangencial.

Equipo eléctrico y de control. Caja con elementos de tipo:

Fusibles, contactores, relés, fichas de conexión.

Termostatos, presostatos y temporizadores.

Resistencias eléctricas.

Toma de corriente de alimentación. Fichas para interconexiones.

Placas de circuitos eléctricos o electrónicos.

Botoneras de control o mando a distancia.



365

Otros elementos:

Conexiones frigoríficas entre equipos partidos,

Tomas y descargas de agua de refrigeración.

Salida de agua de condensación.

Pies o soportes de anclaje.

Rejillas y tomas de aire.



366

3. CALSIFICACIÓN DE LOS CLIMATIZADORESAUTÓNOMOS

Podemos clasificar los equipos autónomos en función de varios criterios:

Por su forma exterior:

Verticales.

Horizontales

De cubierta.

Por su construcción:

Compactos

Partidos.

Por su uso:

De ventana.

De consola.

De techo.

De pared.

De empotrar en techo o cassette.

Por su condensación:

Condensador por aire.

Condensador por agua.

Por el ventilador exterior:

Ventilador de condensador centrífugo.

Ventiladores de condensador axiales.

Por su servicio:

Individuales.

Múltiples.

Colectivos.

En los apartados siguientes describiremos cada uno de ellos:



367

3.1. Por su forma exterior

Verticales

Tienen forma de armario. En la parte inferior se aloja el compresor,equipo frigorífico y eléctrico. La batería exterior o condensadora y suventilador de tipo centrífugo. Toman el aire por la batería, y lo expulsanpor la parte media.

La mitad superior aloja a la batería interior o evaporadora, y su ventiladorde tipo centrífugo, de menor tamaño que el exterior.

Equipo vertical

En el exterior presentan dos entradas de aire, y dos salidas, ambaspreparadas para embocadura de conductos. También una salida de aguade condensados, y conexiones para los mandos de marcha y termostatointerior.

En caso de ser de condensación por agua, la batería exterior, y suventilador se sustituyen por un serpentín de cobre arrollado, y una válvulapresostática. Entonces presentan dos tubos para las conexiones de aguadel condensador, y son más compactos que los refrigerados por aire.

Uso: se suelen utilizar en locales comerciales u oficinas grandes,colocándose en un cuarto propio con fachada al exterior, para poderrealizar la toma de entrada y salida de aire de condensación. El aireinterior va a unos conductos, normalmente al techo, y distribuido porel local.



368

Son equipos voluminosos y pesados, pero de muy alta eficiencia, y granduración. Sus potencias van de 15.000 a 250.000 o más W (térmicos). Apartir de 40.000 W suelen construirse con dos compresores y circuitosindependientes, que pueden arrancarse por separado.

Equipo partido

Estos mismos equipos se suministran partidos, es decir divididoshorizontalmente entre parte inferior condensadora, con compresores,etc.; y parte superior evaporadora, con batería y ventilador interior. Deesta forma pueden colocarse cada parte donde mejor convenga, y adaptarsemejor a espacios más reducidos, o cuando no se dispone de cuarto confachada exterior.

Horizontales

Estos equipos son de forma cuadrada y de baja altura, y están pensadospara situarse bajo el techo del local, normalmente ocultos por el falsotecho de escayola.

Si lo miramos desde arriba, la mitad lateral del equipo es la partecondensadora, con compresor y accesorios, y la otra mitad evaporadoray parte eléctrica.

Tienen dos entradas y dos salidas de aire, configurables en las esquinas,así como salidas de agua de condensación y tomas de corriente eléctricay de control.



369

Equipo horizontal

Se instalan preferentemente en locales comerciales cerca de la fachada,anclados del techo, o sobre traviesas de acero, de forma que la partecondensadora pueda tomar y descargar el aire al exterior. La otra partequeda encarada al local, para conectar con los conductos de distribuciónde aire.

Al igual que los equipos verticales, pueden construirse partidoslateralmente separando la parte condensadora de la evaporadora, y deesta forma permiten situar la toma y descarga de aire interior más alfondo del local.

Su potencia suelen ser de 8.000 a 35.000 W.

De cubierta o “roof-top”

Son equipos compactos, diseñados para colocarse sobre la terraza de unedificio, de forma que la toma y descarga de aire exterior de condensaciónqueda asegurada, y con las tomas y salidas e aire interior conducidashacia la parte inferior, para atravesar el la cubierta y distribuirse por ellocal.

Los ventiladores del condensador (exteriores) suelen ser de tipo axial,para evitar problemas de ruido.

Las toma de aire puede incorporar una caja de mezcla, de forma que elequipo puede asegurar la renovación de aire del local, e incluso funcionar



370

con todo aire exterior, si la temperatura ambiente lo permite (denominadoenfriamiento gratuito o free-cooling).

Estos equipos se instalan normalmente en grandes edificios comercialeso públicos, como supermercados, discotecas y, en general, edificios deuna sola planta. Son los equipos más adecuados para grandes espacios.

Son de fácil instalación, y gran seguridad de funcionamiento. Debecuidarse su bancada para evitar vibraciones y los posibles problemas deruido.

Su potencia van de 20.000 a 600.000 W.

3.2. Por su construcción

Equipos compactos

Son los formados por una única unidad o caja, conteniendo todo elequipo.

Equipos Partidos (o Split)

Los equipos partidos son similares a los compactos, pero están divididosen dos partes (dos cajas), la parte condensadora o exterior, y la parteevaporadora o interior. Esto permite situar cada unidad de formaindependiente con ventajas respecto a los equipos compactos. Se utilizanampliamente en viviendas y locales pequeños.



Equipo de cubierta

371

Equipo partido

Ambos equipos se conectan mediante:

Tubería de cobre de gas.

Tubería de cobre de líquido.

Conductores de interconexión eléctrica.

Ambas tuberías deben aislarse térmicamente mediante coquilla paraevitar pérdidas de calor y condensaciones de agua.

Split unidad interior y exterior



372

La unidad exterior comprende:

Compresor.

Condensador (con su ventilador).

Válvula inversora.

Filtro.

Conexiones

En equipos pequeños y medios suele colocarse el capilar en la unidadexterior, de forma que la tubería de líquido va pre-expansionada, es decircon líquido, pero en baja presión. Por ello se escarcha también y requiereun buen aislamiento. También observaremos al arrancar estos equipos,que lo primero que se enfría es el tubo de líquido.

El cabe de interconexión eléctrica suele ser de 2 a 6 conductores. Laalimentación eléctrica puede ser en el equipo interior, en el exterior oen ambos, dependiendo de la marca.

Normalmente se emplean los conductores siguientes:

3 para: Fase + Neutro + Protección (tierra).

1 para mando de la válvula inversora (frío o calor).

1 para mando del ventilador del condensador.

2 en algunos casos, para el sensor de temperatura batería exterior.

Se utiliza manguera eléctrica de cinco o más hilos, de cobre, conaislamiento de 1000 V. Es de color negro, pero en locales públicos hayque utilizar conductores libres de halógenos y de baja emisión de humosen caso de incendio, que es de color verde.

3.3. Por su colocación

Cada equipo se fabrica para ser situado en un lugar del local.

De abajo a arriba la clasificación sería:

Suelo o consola.

Pared o mural (split).

Techo.

Empotrar o cassette.

En falso techo o de conductos.

Sobre el techo o roof-top.



373

Posibles colocaciones equipos

Equipos de consola o suelo

Se colocan en el suelo verticalmenteapoyado sobre una pared. Suelen serde tipo partido, por lo que la consolaen sí es la unidad interior o evapora-dora.

Toman el aire por la parte inferior (contapa y filtro), y lo expulsan por lasuperior, que tiene aletas orientadoras.

El mando suele estar en la propiaconsola o a distancia.

Su uso preferente es en edificios de oficinas, comerciales o residenciales.

Su potencia va de 3.500 a 12.000 W.

En su montaje hay que prever el desagüe a nivel del suelo, la alimentacióneléctrica, y situar las tuberías de interconexión en un lateral de la parteinferior trasera.

Proporcionan una buena distribución del aire en el local, ya que aspiranel aire a nivel muy bajo.



Equipo suelo

374



Equipos de techo

Son los mismos equipos de consola, que se instalan de forma horizontalbajo el techo del local. Son equipos partidos.

Toman el aire por laparte inferior, y loexpulsan por el frontalde forma horizontal oinclinada hacia abajo.

S e i n s t a l a n c a s iexc lus i vamente enlocales comerciales ybares, situados por logeneral al fondo dellocal o lateralmente.

Como máximo alcanzan las 14.000 W.

Se pueden instalar varios en un mismo local, hasta cubrir la demandadel mismo. Cubren una gran superficie, pero pueden provocar molestiaspor corrientes de aire excesivas.

Equipos de empotrar o cassette

Estos equipos son de forma cuadrada y están diseñados para empotrarseen el falso techo de escayola, sustituyendo las instalaciones con conductosde distribución de aire.

Equipo tipo cassette

Equipo de techo

375



Son equipos partidos; el cassette es la unidad interior evaporadora.

Toman el aire por la parte inferior central, y lo expulsan por los cuatrobordes, que tienen aletas orientables.

El equipo empotrado tiene un marco más ancho y decorativo, que ocultael corte en la escayola del falso techo.

Los equipos de cassette se están imponiendo al tradicional sistema deconductos, colocándose varios de ellos distribuidos por el local, en lugarde equipos de conductos, rejillas y difusores.

Este sistema tiene ventajas e inconvenientes:

Ventajas:

Fácil instalación, incluso una vez acabado el local. No precisa deinstaladores muy expertos.

Poca altura necesaria, y pueden instalarse aunque existan vigasdescolgadas en el techo.

Al instalar varios equipos existe más seguridad en caso de avería deuno de ellos, ya que el resto sigue funcionando, mientras que conuna sola máquina de conductos al fallar el equipo, todo el local quedasin servicio.

Inconvenientes:

Mala distribución del aire, con corrientes molestas en algunas zonas.

Envejecimiento y decoloración de las tapas inferiores con el tiempo.

Duran menos que los equipos industriales de conductos.

Se fabrican con potencias de 4.000 a 14.000 W.

Todos incorporan una bomba de elevación de los condensados.

Equipos de pared o murales (SPLIT)

Son equipos partidos que se instalan sobre la pared, cerca del techo.

Estos equipos de tipo partido son los más populares actualmente eninstalaciones domésticas por varias razones:

No ocupan espacio en el suelo.

Facilidad de montaje con el mínimo de obras.

Salida de tubos por un lateral o parte posterior.

376



Buen reparto del aire en verano e invierno.

Alta evolución de los equipos actuales con muy bajo nivel sonoro.

Tanto la unidad interior como la exterior, muchas funcionesprogramadas.

Los equipos se colocan en la pared lo más alto posible, pero comomáximo a 2,50 m sobre el suelo, pues en alturas superiores, tienendificultades para que el aire en invierno baje a la zona ocupada. Seinstalan colgados de una placa de fijación que se atornilla a pareddebidamente nivelada. Una vez colgado puede balancearse para poderconectar las tuberías frigoríficas y cables eléctricos.

Hay muchas marcas y mucha diferencia de calidades de equipos. Engeneral, debemos llamar la atención sobre los equipos excesivamentebaratos, pues están construidos con materiales de baja calidad, y tienenmuy poca duración. También pueden romperse durante las operacionesde instalación.

Lo equipos más caros suelen ser los más confortables y silenciosos, ademásde ofrecer una garantía adecuada, y un buen servicio técnico de repuestos.

Equipo split

377



Componentes de un equipo Split

Unidad exterior (común para equipos de suelo, techo, cassette, etc.)

Despiece unidad exterior

Unidad exterior

1 Condensador 2 Tapa frontal

3 Rejilla frontal 4 Compresor

5 Silen-blocks 6 Tapa inferior

7 Conexión frigorífica Gas 8 Conexión frigorífica Líquido

9 Tapa conexiones eléctricas 10 Tapa posterior

11 Soporte ventilador 12 Tapa superior

378



Unidad interior tipo pared

Despiece unidad interior

En su montaje hay que tener la precaución de dejar un drenaje en suparte inferior. Los tubos salen siempre en dirección izquierda mirandoal aparato.

También precisa de una toma de corriente cerca de una de las dosunidades.

Unidad Interior

1 Soporte ventilador 2 Tubo de drenaje

3 Bandeja de condensados 4 Soportes aletas

5 Aletas directrices aire 6 Fusible

7 Varistor (prot. sobretensiones) 8 Salida drenaje

9 Motor aletas directrices 10 Placa circuitos electrónicos

13 Motor ventilador 14 Ficha de conexión eléctrica

15 Casquillos ventilador 17 Rotor ventilador

19 Batería del evaporador 20 Conexiones frigoríficas

379



Equipos de conductos

Se trata de equipos de forma rectangular de chapa, con baja altura, parasituarse ocultos sobre el falso techo de escayola, preparados para conectara una red de conductos de distribución de aire.

Toman el aire por la parte posterior, y la lanzan por la parte frontal.

Equipo conducto baja silueta

Pueden ser:

De baja silueta, (alto menor de 30 cm), adecuados para falsos techospoco altos, pero con poca presión disponible (menos de 10 mm.c.a).

De media presión, para conductos de aire grandes. Altura mayor de 40cm. Presión disponible de 20 a 30 mm.c.a

Estos equipos son silenciosos, pero de todos modos conviene situarlosen zonas de servicio, como trasteros, sobre aseos, etc.

Hay que colocar un registro bajo ellos, que puede ser la propia rejilla deretorno, para poder realizar un mantenimiento adecuado.

Se anclan al techo mediante varillas roscadas, intercalando tacos aislantespara la vibración.

Precisan también de un desagüe en la parte inferior. Deben instalarsecon un ligero desnivel hacia el mismo.

380



3.4. Según sus usuarios

Los equipos climatizadores pueden ser, según sus usuarios:

Individuales.

Múltiples.

Colectivos.

Por equipo individual se entiende el que acondiciona una única estanciao usuario, también llamado 1x1 (una unidad exterior y una interior).

Los equipos múltiples comprenden una unidad exterior y varias unidadesinteriores, de forma que climatizan 2 ó más habitaciones. Llegan hasta5 unidades interiores con una exterior o condensadora.

Multi split

Su ventaja estriba en el ahorro de espacio en la unidad exterior, sobretodo en apartamentos donde se dispone pocas terrazas o balcones. Comodesventaja está el mayor trazado de tuberías de interconexión.

Las unidades exteriores pueden incorporar uno o dos compresores, conun sistema de regulación de velocidad en uno de ellos, para adaptarsea la demanda de potencia de las unidades interiores que estén en marcha.

381



Los equipos colectivos son los que climatizan locales con muchos usuarios,con muchas estancias, como locales comerciales, de oficinas, etc.Suelen ser equipos con descarga a redes de conductos de distribuciónde aire.

El problema que presentan es el de la “zonificacion”, o variar la potenciapor zonas, que pueden tener diferentas cargas. Es decir, dónde situamosel termostato que nos indique la temperatura del local.

Por ejemplo, en un local amplio, las zonas orientadas al Norte puedenprecisar menos potencia que las situadas al Sur o soleadas, y en el inviernoes lo contrario.

Para conseguir esto hay dos sistemas:

Caudal de aire variable:

Consiste en variar el caudal de aire de una zona, mediante compuertasmotorizadas, situadas en los conductos o en las rejillas de salida. El caudalde una zona disminuye si su temperatura es adecuada.

El problema aparece cuando varias zonas cierran compuertas, provocandoque las que quedan abiertas aumenten mucho su caudal, provocandoruidos y corrientes de aire molestas. Para evitar esto se instala unacompuerta de sobrepresión o by-pass a la salida del climatizador.

Existen sistemas con mando a distancia sobre rejillas, para instalarse enviviendas climatizadas mediante equipos de conductos.

Temperatura de aire variable:

En este sistema se trata el aire en un equipo central, y en cada zona seinstala un equipo de tratamiento secundario, que lo enfría o calientamás, según la demanda de la zona.

3.5. Según el tipo de condensación

Los equipos con condensador refrigerado por aire se denominan aire-aire.

Los equipos con condensador refrigerado por agua se denominan agua-aire.

El primer término indica el fluido de la fuente o sumidero de calor, elsegundo indica el fluido de la zona útil.

Es decir, el equipo climatizador utiliza un circuito por el que circulaagua, para enfriar el condensador.

382



La condensación por aire es la más habitual, pero se requiere una entraday una salida de aire exterior para el equipo. Esto no es necesario si elequipo o la parte condensadora se instala directamente en el exterior(equipos roof-top y splits).

Condensador por agua

En el caso de condensar por agua, el condensador suele estar formadopor dos tubos concéntricos arrollados en espiral, con una entrada y unasalida de agua, mediante dos tubos o dos latiguillos flexibles. Tambiénun cilindro largo con una tapa desmontable.

Si utilizamos directamente agua de la red, y tras pasarla por el condensador,la vertemos en el desagüe, se llama “sin recuperación”.

Si este agua caliente la hacemos circular por una torre de enfriamiento,y la volvemos a utilizar mediante un circuito cerrado, lo llamamos “conrecuperación”.

383



Las instalaciones sin recuperación están prohibidas en numerososmunicipios para evitar derroche de agua, y las torres de recuperación,como veremos más adelante, tienen una normativa de mantenimientomuy estricta, para evitar propagación de la “legionellosis”.

Por ello siempre son aconsejables los sistemas de condensación por aire,a no ser que dispongamos de caudales de agua constantes y gratuitos.

3.5. Según el tipo de ventilador exterior

En todos los catálogos comerciales se distingue entre las climatizadorascon ventiladores centrífugos y axiales.

Los ventiladores centrífugos, al disponer de mayor presión, nos permitensituar la máquina en el interior del local, tomando y vertiendo el aireexterior mediante conductos y rejillas de fachada.

Los ventiladores axiales no disponen de presión, por lo que sólo secolocan en los equipos situados en el exterior. Su ventaja es su bajo nivelsonoro, muy necesario para evitar quejas de ruido por vecinos a lainstalación.

384



4. DATOS TÉCNICOS DE CLIMATIZADORESAUTÓNOMOS

En los catálogos comerciales de los diferentes fabricantes de equiposaparecen muchos datos interesantes para el instalador. Se detallan lasdimensiones y otras características técnicas imprescindibles para planificarsu instalación.

En estos catálogos podemos encontrar para cada equipo los valoressiguientes:

4.1. Dimensiones

Se indican en milímetros, largo, ancho y alto de cada unidad (interior,exterior).

En caso de dudas, los catálogos ampliados de datos técnicos tambiénfacilitan dibujos a escala del aparato en diferentes vistas, donde se puedeobservar la situación de los diferentes elementos a considerar (tomas,conexiones, salidas de aire, etc.).

4.2. Potencia frigorífica

La potencia frigorífica del equipo se expresa normalmente en Kcal/horay en Watios. En equipos americanos suele venir en BTU.

En caso de equipos reversibles o bomba de calor, se indican las potenciasen modo refrigeración y en modo calefacción.

Hay que leer las condiciones en las que se han medido estas potencias,es decir, temperaturas exteriores e interiores de prueba del aparato.

4.3. COP

Recordemos que el COP de un equipo nos indica el valor del rendimientodel mismo, es decir la relación entre la potencia que suministra, y la queabsorbe de la red eléctrica.

A mayor valor del COP, menor es el consumo de un equipo para la mismapotencia servida.

Hay que verificar al igual que en el punto anterior, las condiciones enlas que se ha medido este valor, para evitar engaños.

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4.4. Consumo eléctrico

El consumo eléctrico del equipo se indica en Watios, con valores distintospara el funcionamiento en frío y en calor. Hay que tomar el mayor valorde ambos.

También se indica si el suministro de corriente ha de ser monofásico otrifásico, así como la tensión de la red.

Para dimensionar la línea de alimentación hay que aumentar esta potenciaen un 25%, debido a las sobreintensidades producidas en el arranque,o cuando el equipo trabaja a temperaturas límites. Si existe el dato demáxima corriente absorbida (I. max), se tomará como intensidad paraseleccionar el cable.

4.5. Diámetros de tuberías y longitudes máximas

En los equipos de tipo partido o split, hay que conectar mediante tuberíasfrigoríficas las unidades interiores y exteriores, así como con una seriede conductores eléctricos.

En los catálogos y manuales técnicos de los equipos se indican losdiámetros de los tubos en pulgadas.

Ejemplo: Conexiones 3/8" – 5/8" . Interconexión 5x2,5 mm2

Indica que la tubería de líquido es de 3/8" y la de gas 5/8"

Los conductores de interconexión son 5 de 2,5 mm2 de sección cada uno.

4.6. Caudal de aire. Niveles sonoros

En los equipos de conductos se indica el caudal de aire de los ventiladoresinteriores y exteriores en m3/h, así como la presión disponible en mm.c.a.

Estos datos nos servirán para poder dimensionar adecuadamente losconductos de distribución, así como las tomas y descarga de aire exterior.

El nivel sonoro emitido por el equipo se indica en dBA, para las unidadesinterior y exterior. Este dato es muy importante para conocer las molestiasque ocasionará el equipo en funcionamiento a los usuarios y al entorno.

Recordemos que la escala de dBA es logarítmica, y que dos paratos de30 dBA cada uno, juntos emiten 33 dBA. Es decir cada 3 dBA es el doblede ruido.

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5. NECESIDADES DE ESPACIO EN UNCLIMATIZADOR AUTÓNOMO

Siempre que instalemos un climatizador autónomo deberemos preverun espacio para la máquina, y un espacio adicional para su mantenimiento,es decir para poder desmontarla en caso de averías.

Alrededor del aparato siempre es aconsejable un espacio de 60 cm parapoder realizar un buen mantenimiento. Al menos dos caras del aparatodeben ser accesibles, sobre todo la que contiene los componentes eléctricosy de control.

En muchas ocasiones, los equipos se instalan durante las obras del local,y posteriormente se levantan paredes, que impiden sacar el aparato sinderribarlas.

Distancias de seguridad y montaje

En cada tipo de aparato deberemos cuidar las medidas siguientes:

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5.1. Espacio para equipos compactos

Equipos compactos verticales: espacio de 60 cm alrededor de todo elequipo.

Equipos compactos horizontales: suelen situarse sobre un falso techo,en el que deberemos practicar un registro de dimensiones suficientespara acceder al aparto en su parte de compresor y cuadro eléctrico.

Deberemos cuidar que los conductos de aire que salen de la máquinano obstaculicen accesos al equipo.

5.2. Espacio para equipos de conductos

Equipos de conductos: de forma similar al equipo horizontal, el registropuede ser la propia rejilla de retorno de aire. El espacio a los lados delaparato debe ser al menos de 60 cm. Debemos poder acceder a lasconexiones frigoríficas y cuadro eléctrico.

Equipos de cubierta: dejar al menos 1 metro alrededor de todo el aparato,y en la tomas y salidas de aire, 2 m de cualquier obstáculo.

Los equipos de conducto son generalmente los más castigados por lafalta de espacio y accesos.

Es lamentable el instalador que cede ante el promotor o decoradores,aceptando colocar los equipos en lugares minúsculos, donde será imposibleacceder a ellos en el futuro sin tener que romper medio local.

5.3. Espacio para unidades exteriores de equipos partidos

Los lugares donde se instalan unidades exteriores pueden ser:

Sobre soportes de ángulo en:

Paredes.

Repisas de ventanas o muros.

Sobre tacos aislantes en:

Suelos.

Tejados.

Terrazas

En unidades exteriores de equipos partidos (splits): hay que dejar 10 cmalrededor de todo el aparato, y en la zona de conexiones frigoríficas yeléctricas 30 cm. En la parte de descarga del aire, dejar al menos 1 mlibre.

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En equipos exteriores con descarga del aire vertical: no situar tejadillosni obstáculos a menos de 4 m del aparato.

Distancias recomendadas en unidad exterior

En las unidades exteriores de splits, la falta de espacio hace que se instalenen lugares peligrosos para el montaje y, sobre todo, para el mantenimientofuturo, como en fachadas a mucha altura, en laterales de ventanas, entejados inclinados, etc.

El instalador debe descartar situar los equipos en lugares con riesgodurante la instalación y su mantenimiento.

5.4. Toma y descarga de aire

Los equipos compactos verticales con ventiladores centrífugos precisande unos huecos para la toma y descargas del aire, que deben de estaralejados entre si.

También es posible conducir únicamente la descarga del aire al exterior,y realizar una ventana sin conductos al cuarto del aparato para la queentre el aire.

En las entradas y salidas de aire se instalan rejas específicas denominadas“de toma de aire exterior”, con las lamas más grandes que las interiores,y que incorporan mallas para evitar la entrada de pájaros.

Hay que evitar también situar las salidas de aire a calles a una alturainferior a 2 metros, para evitar molestias a los viandantes. En muchosAyuntamientos se prohibe la descarga de aire a menos de 2 metros sobreel suelo.

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6. INSTALACIONES RECOMENDADAS PARACADA TIPO DE LOCAL

En cada tipo de local se tiende a instalar un determinado modelo deequipo, por ser el que mejor se adapta al mismo, por diseño, sencillez,coste, etc. La industria de la climatización evoluciona fabricando cadadía aparatos más adaptados a las diferentes demandas de los usuarios.

En los apartados siguientes describiremos las soluciones más frecuentespara los locales típicos.

6.1. Viviendas

Para climatizar una habitación se utilizan principalmente equipos tipoSplit de pared. En dormitorios se instalan de 1.800 W, en salones ocomedores 3.500 W. A partir de 30 m2 5.000 W.

La unidad exterior se coloca en la terraza, balcón, o colgada de unafachada.

Split unidad interior en vivienda

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En caso de salones muy grandes (> 50 m2), es aconsejable instalar dosaparatos. También pueden instalarse aparatos de suelo.

La vivienda más frecuente consta de salón-comedor, y tres o cuatrodormitorios. Para climatizar hasta 5 estancias existen equipos múltiples(multi-Split), que con una unidad exterior en terraza o balcón, conectacon hasta cinco unidades interiores. Estas unidades se eligen combinandolas unidades interiores que se precisen, con una unidad exterior capazde todas ellas.

En viviendas nuevas durante la obra puede instalarse un equipo partidocon la unidad interior de tipo conductos, situada sobre el aseo o cuartotrastero, con un conducto de distribución de aire de fibra sobre laescayola. Se realizan salidas de aire en cada cuarto (en los aseos no) conrejillas rectangulares. Hay que cuidar el realizar un retorno en cadacuarto, por plénum al falso techo, o por rejillas en las puertas.

En chalets con muchas habitaciones puede instalarse un sistema aire-agua, con una enfriadora de agua y fancoils en cada habitación, sistemaque estudiaremos más adelante. También existen equipos de caudal derefrigerante variable que admiten hasta 8 unidades interiores.

En general, los equipos que mejor se adaptan a las viviendas son los splitsde pared, por su gran evolución que ha conseguido un bajo ruido tantode la unidad interior como de la exterior, y una electrónica de controlmuy perfecta.

Es preferible siempre elegir equipos de alta calidad, con lo que evitaremosquejas y reclamaciones, así como una mejor fiabilidad y rendimiento.

Los equipos muy económicos suelen tener componentes con materialesreciclados, o de baja duración, que pronto producen averías.

La carga térmica de las viviendas suele ser de:

Por lo general se instalan los equipos siguientes:

• Habitaciones normales: Modelo 07, de 1900 W.

• Habitaciones grandes: Modelo 09, de 2500 W.

• Salones normales: Modelo 12, de 3500 W.

• Salones grandes (> 30 m2): Modelo 18, de 5000 W.

Viviendas modernas bien aisladas 80 Kcal/h/m2

Viviendas normales 100 Kcal/h/m2

Viviendas mal aisladas o con cristaleras 120 Kcal/h/m2

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6.2. Oficinas

En las oficinas la climatización es un elemento esencial, para el óptimorendimiento de los trabajadores.

Los edificios de oficinas pueden ser de dos tipos:

Oficinas diáfanas, con salas amplias sin tabiques de separación.

Oficinas con numerosos despachos y algunas zonas comunes.

Oficina climatizada

En el primer caso, la solución suele ser un equipo climatizador centralaire-aire, con un sistema de distribución de aire por conductos y rejillasde salida de aire. El climatizador puede ser compacto o partido. Si existeterraza encima, es preferible un de cubierta o roof-top.

También pueden instalarse unidades de tipo techo empotradas (cassette),distribuidas cada 8 ó 10 metros, lo cual permite arrancarlas individualmentesegún convenga.

En el caso del equipo de conductos, resulta un local muy limpio, conbuena distribución de aire, pero el problema aparece cuando hay zonascon diferentes cargas térmicas, es decir en alguna zonas del local puedehacer calor, y en otras estar fríos, y al existir un único termostato, no esposible ajustar a gusto de todos, es decir no se puede zonificar.

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Instalación de cassette en oficina

En caso de existir zonas con cargas horarias muy diferentes, es aconsejableel dividir la instalación con diferentes equipos para cada una de ellas, yasí poder colocar un termostato independiente en cada zona. Tambiénpodemos instalar un sistema de volumen de aire variable (VAV) omultizona, con rejillas motorizadas mandadas por un termostato de zona.Este sistema tiene las limitaciones que vimos el estudiar los conductosde aire.

Cuando la oficina sea con muchos despachos, el mejor sistema es instalarun fancoil de suelo o de conducto en cada despacho, con su mando ytermostato independiente, para que cada oficinista pueda ajustarlo a sugusto.

En oficinas pequeñas podemos agrupar varios despachos con equipomulto-Split, de tipo pared, suelo o conducto, tipo 3x1 ó 4x1. Tambiénhay equipos múltiples que trataremos en el tema siguiente.

La carga térmica de las oficinas suele ser de:

Oficinas grandes: 100 W/m2.

Oficinas con muchas fachadas y cristaleras: 115 W/m2.

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En todos los casos es importante instalar un extractor de aire y unaentrada de aire exterior, para que nos garantice una adecuada ventilacióndel local, evitando el síndrome del edificio enfermo, muy común en lasoficinas.

6.3. Tiendas

En las tiendas o comercios pequeños el equipo preferente suele ser elde techo empotrado o cassette, por varios motivos:

Queda muy disimulado en el techo.

Lanza el aire en cuatro direcciones, por lo que las corrientes de aire sonla cuarta parte de un equipo de pared o techo.

No ocupan espacio en suelo ni paredes, que suelen estar muy llenas deestanterías o decoraciones.

Si no existe falso techo, podemos instalar un equipo de techo visto, ovarios.

Si la tienda suele tener la puerta abierta de forma permanente, esrecomendable colocar los equipos alejados de dicha puerta, y siemprecon la precaución de que la descarga no esté dirigida hacia la puerta,para evitar que el aire tratado se vaya directamente al exterior.

También podemos instalar un equipo grande de tipo suelo vertical, ovarios de pared o suelo.

En caso de instalar equipos de conductos de aire, hay que situar el retornoen las zonas interiores del local, y no cerca de la puerta de entrada.

Otra solución es instalar equipos de vistos, con distribución de airemediante conductos de chapa y toberas de salida, todo ello a la vista. Losconductos de chapa deben estar forrados interiormente con un aislantetérmico, para evitar condensaciones por el exterior. Exteriormentepueden ser pintados de colores.

La carga térmica de las tiendas puede variar según su nivel de ocupación:

Tiendas de muebles, exposiciones: 100 – 115 W/m2.

Tiendas de ropa o regalos: 115 – 160 W/m2.

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6.4. Bares, restaurantes y cafeterías

Los bares, cafeterías y restaurantes tienen en común la gran densidadde ocupantes por m2 de local, y además suelen ser fumadores. Se precisapor tanto un buen caudal de ventilación, que arrastra muchas frigoríasal exterior. Por ello la carga térmica puede ser muy alta.

• Cafeterías: de 170 a 230 W/m2.

• Restaurantes: de 150 a 200 W/m2.

• Bares: de 230 a 300 W/m2.

• Pubs o cafés concierto: de 170 a 230 W/m2.

El mejor sistema de instalación suele ser mediante equipos grandes condistribución por conductos sobre el techo, integrando también conductospara la extracción de aire (ventilación).

Instalación de cassette en cafetería

Con conductos podemos obtener un buen reparto de aire, sin molestascorrientes, y unificar todo el mando con un solo termostato. Las diferenteszonas las ajustaremos mediante la regulación del caudal de las rejillas odifusores.

También se utilizan equipos splits de techo empotrados (cassettes)distribuidos por el local. La uniformidad en la distribución el aire no es

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tan buena, pero en caso de locales existentes es un buen sistema paraevitar obras.

Los equipos de techo grandes (12.000 a 14.000 W) situados en lateralesdel loca es otra solución, pero que genera molestas corrientes.

En general en restaurantes y bares hay que colocar equipos de granpotencia, que puedan enfriar el local con rapidez y soportar multitudeso celebraciones, y a menudo puertas abiertas a terrazas o cocinas. Sinembargo, en invierno no precisan casi de potencia calorífica, por lageneración de un importante calor interno por sus ocupantes y equiposeléctricos (cafetera, lavavajillas, etc.)

También hay que prever que el extractor de la cocina puede llevarsemuchas frigorías si no tiene una entrada propia de aire.

Es este tipo de locales la ventilación es muy importante porque:

Los ocupantes suelen fumar y el ambiente se contamina rápido.

Si se abren ventanas, los clientes cercanos las cierran otra vez.

Los camareros y empleados muchas veces se olvidan de abrir ventilaciones.

En tiempo sin mucho frío o calor, con la ventilación se ajusta la temperaturadel local.

6.5. Supermercados

Los supermercados medios y grandes precisan generalmente de equiposde conductos, y en caso de ser edificios de una sola planta, colocar unequipo de cubierta (roof-top) en la terraza.

Hay que alejar las rejillas de salida de aire de los expositores frigoríficos(murales, vitrinas y arcones de congelados), para no perturbar sufuncionamiento.

El retorno del aire hay que situarlo en el centro del local, o en un lateral,pero evitando la zona de pescadería y carne por no extender sus olores.

Otra solución frecuente es la de equipos empotrados o cassettes, enlocales menores de 300 m2.

La ventilación no es muy importante, pero sí que se deben colocarcortinas de aire sobre la puerta de salida para evitar excesivas pérdidasde calor.

La carga por equipos eléctricos suele ser importante, pero también haycargas negativas (extraen calorías) en las vitrinas y expositores frigoríficos,que debemos de tener en cuenta.

En invierno la carga de calor suele ser importante, debido a estas cargasnegativas de los expositores. Son necesarios siempre equipos bomba decalor.

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La carga térmica por m2 de local ser de 100 a 150 W/m2.

6.6. Salones de actos, auditorios

Los salones de actos y auditorios suelen ser locales cerrados sin ventanas,por lo que las cargas térmicas son pocas y todas generadas por losocupantes.

Los ocupantes los podemos calcular contando las butacas, y añadiendoun 10%.

Como la densidad de ocupantes es muy alta, se precisa una buenaventilación, y el mejor sistema es sin duda el de equipos grandes condistribución por conductos, sobre todo por su bajo ruido.

Como el suelo tiene pendiente hacia el escenario, podemos situar losconductos bajo el mismo, y hacer salidas de aire por suelo o en las patasde las butacas.

Como estos locales son muy altos, conviene situar el retorno muy bajo,para favorecer la estratificación del aire, es decir para enfriar sólo la zonabaja con espectadores.

Si hay palcos, es conveniente instalar una máquina independiente paracada uno o nivel de palco, con su impulsión y retorno.

En estos edificios es conveniente también dividir la instalación en dosequipos para, en caso de averías, poder seguir funcionando, aunque seaal 50%.

La carga térmica por m2 de local suele ser de 180 a 240 W/m2.

6.7. Grandes centros comerciales

En grandes centros comerciales suele existir una gran altura de techo,y por ello deberemos realizar la instalación con conductos de chapa ygrandes toberas o difusores rotacionales, para que el flujo alcance elnivel de las personas.

Los equipos suelen ser roof-top o equipos partidos de grandes dimensiones.

La instalación suele fraccionarse por zonas, con equipos de 130.000 a250.000 W cada uno.

En estos locales podemos impulsar el aire con mayores velocidades yruidos sin molestias apreciables.

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La ventilación suele controlarse mediante cajas de mezcla en la unidadroof-top, y también incorporan sistemas de enfriamiento gratuito o “free-cooling”.

En estos grandes edificios la instalación la proyectan ingenieríasespecializadas, buscando el máximo confort y ahorro energético.

También es muy necesario instalar sistemas de control mediante autómatau ordenador con vigilancia de la temperatura, humedad, niveles de CO2,etc.

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7. REALIZACIÓN DE INSTALACIONES CONCLIMATIZADORES AUTÓNOMOS

La instalación de climatizadores es diferente para cada tipo de aparato,de conductos, cubierta, pared, etc.

Como orientación, indicaremos los pasos generales a seguir:

• Toma de datos del local. Necesidades.

• Realización de un croquis del local, anotando:

Medidas, puertas, ventanas, orientación del norte.

Fachadas, terrazas, locales colindantes, etc.

Aparatos eléctricos.

Ocupantes máximos del local.

Horario de funcionamiento

• Cálculo de la carga térmica con hojas de carga, y determinación dela potencia necesaria del equipo o equipos.

• Elección del tipo y equipo a instalar en cada zona (compacto, Split,múltiple, etc.).

• Definición del espacio requerido por las unidades:

Dimensiones.

Accesos, registros

Ventilación, ruidos.

Soportes

Drenaje

Alimentación eléctrica.

• Dibujo a escala del equipo en su emplazamiento, conductos, tuberías,etc.

• Cálculo de los materiales necesarios. Redacción del presupuesto ypresentación de la oferta económica.

• Una vez aprobado el presupuesto, se pide el equipo al fabricante oalmacenista, y resto de componentes del montaje.

• Una vez recibido el equipo, se programa la instalación y se marcana otros oficios las necesidades de:

Electricidad: línea de alimentación, conductores de interconexión.

Fontanería: situación de drenajes, sumideros.

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Albañiles: bancadas para los equipos. Huecos para tomas de aire.

Una vez proyectada la instalación seguiremos con el proceso de montaje,que resumiremos brevemente:

7.1. Equipos de ventana

Se coloca el aparato en el hueco del muro preparado, o en una ventanadonde se ha cortado el cristal a la medida. Si el equipo es grande hayque realizar un soporte para la parte posterior con perfiles en L de almenos 35x35 mm.

El hueco entre el aparato y la pared se sella con espuma de poliuretano,o con algún material flexible (goma, esponja).

Se enchufa a una toma de corriente de 15 A.

El drenaje de la parte posterior del aparato se conduce a un desagüemediante un tubo flexible de 16 o 20 mm.

Se arranca y se observa que no aparezcan ruidos de vibraciones.

7.2. Instalación de equipos partidos de pared,suelo o techo

La instalación de equipos partidos se realiza de la forma siguiente:

• Colocación de las unidades exterior e interior en su emplazamientoprevisto, teniendo en cuenta lo siguiente:

Interconexión unidad interior-exterior

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• La unidad exterior debe tener espacio alrededor en todas susdimensiones. El aire no debe dirigirse hacia los balcones o ventanasde los vecinos.

Hay que dejar al menos 30 cm en el lateral de conexiones frigoríficasy eléctricas, y 10 cm sobre el aparato.

Siempre es preferible instalar el equipo en balcones o terrazas enlugar de la fachada del edificio.

En general hay que colocar el equipo de forma que pueda realizarseun mantenimiento futuro sin necesidad de arriesgar la vida del técnico(aparatos muy altos, debajo de ventanas, etc.).

Montaje placa fijación unidad interior

• Colocación de la unidad interior en la habitación teniendo en cuentaque:

El equipo debe quedar lo más lejos posible de las personas y susasientos habituales, sillones, sofás.

En invierno el aire se dirige hacia abajo, por lo que no debemosponer nunca el aparto sobre el sofá o sillones.

En dormitorios alejar el aparato lo más posible de la cama.

En habitaciones antiguas muy altas, no colocar el aparato a más de2,5 m sobre el suelo.

• Tendido de las tuberías de cobre entre ambos equipos y aislándolascon coquilla:

Para ello deberemos atravesar paredes con taladros de 65 mm dediámetro, que realizaremos mediante coronas de corte.

Colocación de soportes para los tubos o canaletas, con pendientehacia el exterior para el drenaje de condensados del 5%.

Tendido de los tubos de cobre recocido frigorífico, usandopreferentemente tubos aislados con cubierta dura y resistente a laluz solar directa.

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Si no puede tenderse todo por el tubo por las curvas, habrá querealizar empalmes con soldadura fuerte de oxibutano y aleación deplata. No realizar empalmes con tuerca en lugares que pueden quedarocultos o empotrados.

Los tubos vistos deberán cubrirse con canaletas de PVC de coloresclaros. Utilizaremos accesorios para las curvas, de forma que quedendecorativas. Sellaremos las uniones con silicona o cola térmica delcolor de la canaleta.

• Unión de las tuberías a los equipos mediante abocardado:

Cortar el tubo de cobre a la medida indicada en la placa o manual.

Introducir la tuerca loca que viene con el aparato.

Fijación uniones desmontables

Taladrado muro exterior

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Realizar el abocardado o campana.

Engrasar la campana realizada por dentro y fuera con vaselina.

Apretar la tuerca con una lave dinamométrica a con el par siguiente:

1/4: 150 N.m

3/8: 250 N.m

1/2: 450 N.m

5/8: 550 N.m

3/4: 650 N.m

Conexión tuberías unidad exterior

Aislar la conexión de los tubos con cinta térmica.

Aislamiento tubería frigorífica

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Acoplar el aparato en su posición definitiva:

• Tendido del conductor eléctrico de interconexión de 5 ó más hilos,utilizando manguera de 1000 V de aislamiento (negra o verde enlocales públicos).

• Tendido del tubo de desagüe, de PVC flexible con pendiente continua.

• Verificamos que vertiendo un vaso de agua en la batería de la unidadinterior, el agua sale por el final del desagüe.

Una vez instalados los equipos y conectados con las tuberías frigoríficasy eléctricas, deberemos realizar el vaciado del aire de la instalacióninterior y tuberías:

• Conectamos la goma azul del manómetro a la toma de presión deltubo de gas de la unidad exterior.

• Conectamos la goma amarilla (central) del manómetro a la bombade vacío.

Arrancamos la bomba de vacío, abrimos la llave de baja presión de losmanómetros, y esperamos durante 15 minutos para que la bomba aspiretodo el aire, hasta que el Vacuómetro indique 1000 mB., o 30 psi, p760 mmHg.

Realización de vacío

• Si no se alcanza este valor, o la bomba sigue haciendo ruido de aceite,es que el circuito no es estanco, por lo que deberemos revisar lasconexiones y soldadura.

• Tras el vaciado de la instalación, cerramos la llave del puente demanómetros, y observamos unos minutos que la aguja del Vacuómetrono suba.

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• Abrimos las llaves de líquido y gas de la unidad exterior, y el refrigerantellenará las tuberías y la unidad interior.

• Desenroscamos la manguera de la toma de la unidad exterior, ycolocamos los tapones de las llaves y tomas.

• Aislamos las llaves y tuberías con cinta aislante térmica.

Ahora podemos arrancar el equipo, y verificar que:

• El compresor arranca a los 3 minutos aproximadamente.

• El aire de la unidad interior sale unos 14° C menos que la temperaturainterior en verano, o 25° C más en invierno.

• Verificar la ausencia de vibraciones en ambas unidades, y un nivel deruido normal.

• Verter agua en la batería interior y verificar que sale por el desagüeinstalado.

7.3. Instalación de equipos de empotrar o casettes

La instalación de un cassette requiere el proceso siguiente:

• Corte del falso techo de escayola mediante una plantilla suministradaen el equipo, normalmente marcada en el interior de su embalaje.

• Anclaje del equipo al techo mediante cuatro tacos, varillas roscadas,tuercas y arandelas anchas. Si el techo es resistente, clavar un perfilperforado con varios tacos, y de este perfil colgar el aparato.

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• Nivelar el aparato y enrasarlo con la parte inferior de la escayola.

• Conexión de las tuberías frigoríficas, en el espacio lateral previsto.

• Conexión eléctrica de corriente, de interconexión y del mando.

• Conexión del drenaje (todos los equipos de cassette incorporanbomba de elevación del drenaje, que saca bastante caudal).

• Vacío de la instalación y apertura del refrigerante igual que los equiposde pared.

• Colocación del marco, cuidando de que quede alineado con el restodel techo.

• Montaje del mando a distancia o inalámbrico.

La instalación de estos equipos suele realizarse en locales ya en funcio-namiento, por ello lo primero es distribuirlos en el techo del local.

En las cajas de la unidad interior suele venir una plantilla para marcaren el techo el hueco del equipo, que cortaremos con una sierra de calar,cuidando de no cortar ningún cable ni soporte.

Para colgar el equipo utilizaremos espárragos roscados de M8 mínimo,con tuercas y arandelas a la medida, colgando seguidamente el equipo.

Colocaremos la tapa inferior que al ser unos 15 cm a cada lado más anchaque el equipo, cubre el hueco cortado en el techo.

Arrancaremos igual que los equipos de pared, y verificaremos sufuncionamiento y ausencia de vibraciones.

7.4. Instalación de equipos de conductos

La instalación con distribución de aire por conductos ofrecen un acabadofinal casi invisible, pero su instalación es mucho más laboriosa que losequipos vistos de pared o empotrar.

Los equipos de conductos pueden ser de varios tipos principales:

Compactos verticales y partidos verticales.

Equipos de 20.000 a 200.000 Frig/h. Para grandes salas.

Compactos y partidos horizontales.

De 7,000 a 30.000 Frig/h. Para locales medios.

Splits de conductos de alta presión.

De 10.000 a 20.000 Frg/h. Para locales pequeños.

Splits de conductos de baja silueta y baja presión.

De 3.000 a 10.000 Frg/h. Para viviendas.

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En el tema 3 se ofreció una descripción del proceso de planificación,fabricación y montaje de redes de conductos de fibra o chapa en unlocal.

Si nos centramos en la instalación de los equipos climatizadores deconductos, tendremos que seguir el proceso de instalación siguiente:

Espacio y accesibilidad

Una vez elegido el equipo climatizador, del catálogo del fabricanteobtendremos las dimensiones del equipo, y también anotaremos lamedida de las tomas y descargas de aires, situación del y conexioneseléctricas.

Al situar el equipo hay que procurar dejar un espacio en los laterales deal menos 0,60 m, con acceso a la caja de conexiones eléctricas y frigoríficas.

En equipos situados sobre el falso techo hay que exigir a la propiedadun espacio suficiente para inspección y limpieza de la unidad.

Aunque la instalación con conductos no es muy ruidosa, en el caso deviviendas puede molestar el cuarto donde se ubique el climatizador. Hayque colocarlos principalmente en trasteros, aseos o cocinas. Nunca ensalones y dormitorios.

Soportes y bancadas

Los equipos interiores se sujetan igual que los cassettes mediante varillasroscadas fijadas con tacos adecuados absorbentes de vibraciones.

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Los equipos suelen llevar unas orejetas en los laterales para fijarlosmediante varillas roscadas, tuercas y arandelas grandes.

Los equipos verticales deben colocarse sobre una bancada de al menos5 cm sobre el nivel del suelo, para evitar su corrosión, o utilizar tacosamortiguadores de vibración altos.

Colocación de los equipos

Los equipos de conductos compactos son muy voluminosos y pesados,y necesitan de al menos cuatro personas para manejarlos y situarlos enel local.

En muchas ocasiones ni pasan por la puerta de entrada, y hay queintroducirlos antes de finalizar las obras o rompiendo tabiques.

Para colocar los equipos partidos sobre el falso techo es convenientedisponer de un elevador adecuado neumático o telescópico, para realizarel trabajo con seguridad. Además, trabajaremos sobre un andamioadecuado.

Detalle colocación equipo

Tras fijar el equipo deberemos embocarlo a los conductos y realizar lasconexiones frigoríficas como en el caso de los splits de pared.

Bajo el equipo deberemos situar un registro, que no será necesario si elfalso techos de es tipo desmontable.

Puesta en marcha

Una vez finalizado el local, y disponiendo de potencia eléctrica, podremosponer en marcha el equipo y ajustar la red de distribución de aire paraque todas las bocas de salida queden equilibradas.

Cuidaremos que la instalación no haga ruido ni resulten corrientes deaire molestas en las zonas ocupadas.

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7.5. Instalación de equipos de cubierta

Los equipos de cubierta o roof-top deben izarse mediante grúas, que hayque estudiar si pueden llegar hasta el local, y alcanzar el emplazamientoprevisto.

Los equipos deben quedar al aire libre, sin ninguna protección, paraque ventilen lo mejor posible. No conviene, pues, hacer tejadillos nicasetas alrededor.

La bancada de fijación puede ser metálica, o de hormigón. La máquinadebe descansar sobre tacos amortiguadores o placas antivibratorias.

Los conductos de impulsión y retorno tienen que atravesar el forjado dela terraza, pero deberemos sellarlos perfectamente para evitar la filtraciónde agua de lluvia. Se suelen utilizar láminas de aluminio y asfalto calentadascon sopletes y pegadas hasta una altura de 30 cm.

Los conductos que queden al exterior deben realizarse con chapa oplanchas de poliuretano, resistentes a la lluvia.

Es conveniente que existe un interruptor de desconexión eléctrica visiblesobre el propio equipo, o en un cuadro antes del equipo, pero cercano.

En caso de incorporar caja de mezcla de aire de ventilación, lo mejor esque sea de ajustable mediante servomotor, para controlarlo desde elmando del equipo. Como ya sabemos, el aire de ventilación consume unbuen porcentaje de la potencia del equipo y por ello debemos reducirlosi no se precisa, como en los periodos con pocos ocupantes. El instalarun sistema de detección de la calidad del aire de retorno siempre seamortiza con rapidez.

Si el funcionamiento del equipo puede provocar molestias por ruido alas viviendas vecinas, es conveniente realizar una barrera acústicaperimetral, que rodee el aparato con algún material absorbente, comopaneles acústicos, setos o materiales leñosos, paneles, etc.

409



Proyectar también algún tipo de protección o barandilla si en laproximidad del aparato hay desniveles o bordes de la cubierta, para evitarcaídas al vacío de los operarios.

7.6. Instalación de equipos múltiples

La instalación de equipo de tipo multi-split es similar a la de los equipossplit normales, pero con las siguientes observaciones:

Situación de la unidad exterior

La unidad exterior es más voluminosa que una unidad de equipo simple1x1, y por ello deberemos estudiar detenidamente su situación y posiblesmolestias a los vecinos por ruido.

Como de dicha unidad exterior deben tenderse tuberías hasta las unidadesinteriores, deberemos situarla de forma que quede lo más centradaposible, y que el tendido de las tuberías sea lo más simple.

Canaletas

Al agrupar varias tuberías hacia la unidad exterior, resulta un manojo detubos y cables impresentable, que deberemos cubrir con una caletarectangular de dimensiones suficientes, con accesorios de curvas, tapas,etc.

En los trazados ascendentes o bajo forjados es recomendable utilizarbarras perforadas fijadas a la pared, y a ellas amarrar todas las tuberíasde forma ordenada.

Dado que los aparatos modernos permiten desniveles entre ambos equiposde 15 a 20 m, muchas veces podremos instalar la unidad exterior en lacubierta del edificio, y bajar las tuberías por un patio de luces. De estaforma, las molestias por la unidad exterior se reducen totalmente.

7.7. Instalación de equipos de condensación por agua

Los equipos con condensador por agua precisan de dos tomas paraentrada y salida de agua, que es preferible que sean mediante latiguillosflexibles para permitir el movimiento del equipo, y sus vibraciones. Nuncadebemos conectarla con tuberías rígidas de cobre o PVC, ya que con eltiempo se parten por la oscilación del equipo.

Siempre hay que instalar llaves de corte a la entrada y salida de cadaequipo, para poder aislarlo en caso de fallo.

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Es recomendable prever un sumidero en el suelo junto a la máquina,para recoger posibles derrames de agua, y para los vaciados del circuito.

Si el equipo no incorpora válvula presostática deberemos instalarla enla salida de agua, y ajustarla con el equipo funcionando para el mínimode caudal de agua.

Siempre es recomendable instalar una llave para el vaciado del circuitoen el equipo más bajo.

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8. MANTENIMIENTO PREVENTIVO ENCLIMATIZADORES AUTÓNOMOS

Por mantenimiento preventivo se entiende la serie de operacionesperiódicas sobre los equipos e instalaciones, para mantenerlos en perfectoestado, con el máximo de rendimiento, y evitando su progresivo deterioro,y averías costosas.

8.1. Herramientas utilizadas en el montaje y mantenimiento

Para realizar instalaciones de equipos de climatización necesitaremoscomo mínimo los elementos siguientes:

Herramientas de montaje

Elementos de transporte y elevación:

Furgoneta pequeña o mediana para el transporte del material.

Carritos bajos y carretillas para mover las máquinas por el local.

Elevadores para equipos de techo, cassettes, conductos.

Escalera plegable. Escalera de tres tramos.

Andamio hasta 5 m.

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Herramientas de mecanizado y taladro:

Taladradora manual de 650 W mínimo.

Brocas para pared de 6, 8, 10 y 12.

Broca grande de 22-24 mm y 60 cm de larga.

Corona de para perforar paredes con 45 y 65.

Martillo demoledor para rozas y huecos.

Atornilladora con pilas.

Pistola de masilla.

Herramientas de Instalación frigorífica:

Cortatubos para cobre grande y mini.

Abocardador y ensanchador. Abocardador suave recomendable.

Doblatubos manual y juego de muelles curvadores.

Puente de manómetros con mangueras para R22, R407Cy R410A.

Bomba de vacío de doble efecto con Vacuómetro y solenoide de corte.

Balanza electrónica para cargas de gas.

Equipo de soldadura fuerte por oxibutano.

Equipo de soldadura fuerte manual con mezcla propanada.

Detector de fugas electrónico y de espuma.

Equipo de pruebas de presión con Nitrógeno.

Equipo de limpieza de circuitos contaminados mediante bomba.

Herramientas eléctricas:

Pinza amperimétrica con voltímetro y homímetro.

Buscapolos.

Pelacables.

Fichas de conexión y terminales.

Herramientas para conductos de aire:

Escuadra para trazar conductos.

Maleta de herramientas de corte de fibra.

Grapadora y cinta adhesiva de aluminio.

Tijeras para cortar chapa. Sierra de calar y remachadora.

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Herramientas para acabado final:

Canaleta de PVC blanca o beige de varias medidas.

Curvas, tapas y accesorios de canaleta.

Pistola de cola térmica y cartuchos de varios colores.

Bote de masilla y espátula.

Bolsa con yeso o escayola y bote de amasar.

Elementos auxiliares:

Rollos de tubería de cobre frigorífico recocido.

Rollos de aislante para tuberías (coquilla).

Rollos de tubería de PVC flexible para drenajes.

Rollo de manguera eléctrica 1 kV 5x1, 5 mm2, y 3x2,5 mm2.

Cinta térmica para forrar accesorios y empalmes.

Soportes para fijar unidades exteriores.

Juegos de silent-blocks.

Bridas de nailon para agrupar tuberías.

Tacos, tornillos, tirafondos, remaches, abrazaderas, etc.

Cinta aislante resistente al sol blanca y negra.

Botes de espuma de Poliuretano para sellar huecos.

Pintura en spray para remates y rayaduras.

8.2. Operaciones de mantenimiento más frecuentes

Las principales operaciones de mantenimiento de equipos de climatizaciónson:

En baterías y ventiladores:

• Limpieza de filtros.

• Limpieza de baterías.

En equipo frigorífico:

• Búsqueda de fugas de refrigerante.

• Recarga de refrigerante.

• Desmontaje con recogida del refrigerante en la unidad exterior.

• Vaciado y deshidratación del circuito

• Limpieza completa de un circuito contaminado.

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8.2.1. Limpieza de filtros

La limpieza de filtros debe realizarse como mínimo al principio de cadatemporada de funcionamiento, es decir en el caso de equipos sólo fríoen la primavera, y los reversibles en primavera y otoño.

No obstante, según el nivel de contaminación del local (polvos de lacalle, fumadores, etc.), se debe limpiar más a menudo, y en locales conmucha ocupación, como discotecas, salones de banquetes, etc., cadasemana.

Los filtros están colocados siempre antes de la batería de la unidadinterior, y suelen ser a base de planchas de fieltros o esponjas, que seextraen con facilidad sin tener que desmontar la máquina.

Se deben limpiar con agua a contracorriente, y después pasar un pañopara secarlos. Al mismo tiempo, es conveniente desinfectarlos con unspray bactericida y perfumado.

También es conveniente colocar una pastilla antibacterias o biocida enla bandeja de drenaje, pero con cuidado de que no bloquee el sumidero.

8.2.2. Limpieza de baterías

Las baterías de las unidades interiores y exteriores pueden limpiarse muybien con agua a presión.

Primero las pulverizaremos con detergentes desengrasantes, y tras esperarunos minutos, las limpiaremos con agua a presión, pero con un caudalque pueda absorber el desagüe de la bandeja.

En caso de quedar pelusa y otros restos más incrustados, rasparemos lasaletas con un peine.

8.2.3. Búsqueda de fugas de refrigerante

En muchas ocasiones se detecta una pérdida de refrigerante en el circuitofrigorífico del equipo, por lo que antes de recargar deberemos hallardónde está la fuga.

Los puntos con fugas de refrigerante suelen mostrar unas manchas deaceite, a las que se pega la suciedad, Por ello, nos fijaremos en cualquierpunto con restos de aceite o manchas de suciedad.

Hay varios sistemas para encontrar la fuga de gas, y deberemos usarlospor orden:

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1. Utilizar un detector de gas electrónico adecuado para el refrigerantedel equipo. Estos aparatos son muy sensibles, y emiten un pitido queaumenta de frecuencia al aumentar la cantidad de gas en el ambiente.Su toma de muestras es un tubo flexible, que aproximaremos a lospuntos sospechosos de tener escapes, como:

Detector fugas electrónico

• Uniones abocardadas de las tuberías de interconexión de splits.

• Soldaduras en las tuberías de interconexión.

• Llaves de servicio y tomas de presión (obuses).

• En general, cualquier punto donde existan soldaduras o acoplamientos.

2. Llenado del circuito con Nitrógeno a alta presión: Sin vaciar elrefrigerante, se llena el circuito con un equipo de Nitrógeno provistode un manorreductor, ajustado a 20 ó 25 bares. Seguidamente, secomprueban las fugas con un detector, o untando los puntossospechosos con agua jabonosa o espuma, que formará burbujas enel punto de escape.

3. En fugas más difíciles, se inyecta en el circuito una cápsula con unlíquido trazador fosforescente. Se pone en marcha el equipo, y sevuelve al cabo de unos días. Por la fuga también habrá salido el agentetrazador, y si se iluminan las piezas con una lámpara de ultravioletas,se ven los puntos fosforescentes indicando la situación de la fuga. Si

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se corrige la fuga sin vaciar el equipo, no es necesario quitar el agentetrazador, pues no perjudica el equipo.

8.2.4. Recarga de refrigerante

Para recargar el equipo con refrigerante pueden presentarse tressituaciones:

1. El equipo necesita simplemente añadir un poco de refrigerante.

2. El equipo necesita toda la carga de refrigerante, y en la placa decaracterísticas del mismo nos indica la cantidad necesaria en kg.

3. El equipo precisa ser cargado con todo el refrigerante, y no sabemosel volumen necesario.

1. Añadir una pequeña cantidad de refrigerante:

Con el equipo en marcha al menos 15 minutos, conectaremos la mangueraazul del puente de manómetros a la toma de baja presión. Conectaremosla goma amarilla o central a la botella de refrigerante, en su salida delíquido, y si no, invertiremos la botella para que salga líquido. Abriremosun poco las conexiones de las gomas para purgar el aire que contenían.

Lámpara fugas ultravioleta

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Abriremos lentamente la llave de la goma azul, para que vaya entrandoel refrigerante, y observaremos que la aguja del manómetro de Baja oscilay no sobrepase mucho la presión normal (4,5 bar para R-22 y R407C, y8-9 bar para R410A). Cerramos la llave y vemos en qué presión se estabilizaen un punto inferior. Al introducir refrigerante, la presión de Baja vasubiendo, hasta un punto en que deja de ascender. Este punto suele serel de una carga correcta. Comprobaremos que la tubería de gas está bienfría y que la de líquido está templada. Si aparece escarcha en la tuberíade gas, hay demasiado refrigerante. Debemos medir la intensidad queconsume el equipo, que debe ser cercana a la indicada en la placa.También comprobaremos las temperaturas de salida de aire en evaporadory condensador.

Si el equipo tiene visor de líquido, simplemente añadiremos refrigerantehasta comprobar que no circulan burbujas de gas.

2. Carga completa de refrigerante sabiendo la cantidad:

Previamente habremos vaciado el equipo con la bomba vacío conectadaal puente de manómetros. Cerraremos la llave de Baja, quitaremos labomba de vacío y en su lugar conectaremos la botella de refrigerante enla salida de líquido. Colocaremos la botella sobre la balanza electrónica,

Cilindro de carga

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y pondremos el indicador de peso a cero. Purgaremos el aire de la goma,y abriremos la llave del manómetro para que entre el refrigerante. Cuandola balanza nos indique que el peso ha descendido la cantidad necesaria,cerraremos la llave del manómetro y abriremos un poco de gas desde labotella (o invertiremos de nuevo la botella), para que empuje todo ellíquido de las tuberías y entrada del circuito. Esperaremos unos minutosa que el refrigerante se expanda por el circuito, y arrancaremos el equipo.

Balanza electrónica de carga

Si el equipo dispone de llave de Alta presión, es preferible introducir elrefrigerante líquido por ella.

Si el equipo es reversible, es mejor arrancar el equipo una vez cargadoen modo calor, para que el compresor empuje el refrigerante líquido enlugar de aspirarlo.

3. Carga completa de refrigerante sin saber la cantidad:

El sistema es igual al punto 2, pero introduciremos una cantidadaproximada en función de la potencia del equipo, o comparando conla necesaria en equipos similares. Es preferible quedarse corto a pasarse.

419



Manómetros conectados

Arrancaremos el equipo, y procederemos como en el punto 1, es decirañadiremos refrigerante por Baja, hasta que el equipo las presiones,temperaturas y consumos nos indique una carga completa.

8.2.5. Desmontaje de un equipo partido, recogiendo elrefrigerante en la unidad exterior o calderín

Esta situación se presenta cuando debemos actuar sobre el sector de bajapresión, o desmontar equipos split para cambiarlos de sitio.

Se trata de recoger todo el refrigerante del circuito en la unidad exterior,y para ello arrancaremos el equipo en MODO FRÍO y conectaremos elmanómetro a la toma de baja presión.

Una vez funcionando el equipo, cerraremos completamente la llave dela tubería de líquido y esperaremos a que el manómetro baje hasta casicero bar. Pararemos el equipo, esperaremos un minuto por si la presiónsube de nuevo, y volveremos a arrancarlo, parándolo nuevamente al bajarla presión a 1 bar. Seguidamente cerraremos la llave de gas, y pararemosrápidamente el equipo (cortar la corriente). No es conveniente bajar deun bar porque el circuito quedaría en vacío, y al desconectar las tuberías,entraría aire y humedad. Además si prolongamos el vacío, el compresorbombearía su aceite y se dañaría.

Siempre que desmontemos equipos hay que sellar las tuberías rápidamente,para evitar que entre aire y humedad.

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8.2.6. Vaciado y deshidratación del circuito

Si se ha producido una contaminación del circuito por humedad,deberemos proceder a vaciar, limpiar y deshidratar el circuito. Hay quetener en cuenta que el agua se puede depositarse en cualquier huecodel circuito, y debe ser extraída por evaporación. Esta evaporación semejora aumentando la temperatura del circuito con un secador de pelo,o un soplete con mucho cuidado de no quemar nada.

Primeramente se realiza un vacío del sistema y se mantiene al menosunas 3 ó 4 horas. Si la presión no alcanza el cero, introduciremosNitrógeno seco, y reanudaremos el vacío, por lo menos un par de veces.Si tampoco baja a cero calentaremos el compresor, calderines y bateríascon una manta eléctrica.

Se llena el sistema con refrigerante y se pone en marcha.

8.2.7. Limpieza de un circuito contaminado

Para limpiar un circuito frigorífico se debe hacer circular un líquidolimpiador en sentido inverso al paso del refrigerante, durante un periodode tiempo suficiente para que arrastre todos los depósitos y contaminación.

Equipo de limpieza de circuitos

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Primero vaciaremos el circuito de refrigerante, y lo guardaremos parareciclarlo o desecharlo. Desmontaremos el compresor del equipo, y siestaba quemado, lo enviaremos al taller para su limpieza total.

El equipo de limpieza está formado por un depósito de líquido limpiador,y una bomba de circulación. Conectaremos la impulsión del equipo enel tubo de baja, y la aspiración en el de alta. Haremos circular el líquidohasta observar que el retorno llega limpio, sin manchas, ni olores ácidos.

Desconectamos de la bomba de limpieza, y efectuamos un buen barridocon Nitrógeno para eliminar el líquido limpiador. Seguidamentemontaremos de nuevo el compresor, realizaremos el vacío profundo dela instalación, y su carga de refrigerante.

En equipos partidos deberemos desmontar la unidad exterior y limpiarlaen el taller desoldando el compresor. La unidad interior y las tuberíasde interconexión las limpiaremos en el local, conectando el equipo delimpieza con la impulsión en el tubo de gas, y la espiración en el delíquido.

8.3. Mantenimiento preventivo

Las operaciones de mantenimiento preventivo tienen por objeto evitaraverías graves en el equipo, y mantenerlo con el máximo de capacidady rendimiento.

Este mantenimiento es un conjunto de operaciones repetitivas yprogramadas, que se pueden realizar de forma diaria, semanal, mensualo anual.

En general, el mantenimiento se realizará sobre:

Equipo eléctrico y de control:

Limpieza de cuadros eléctricos.

Comprobación de temperaturas en bornes y protecciones.

Apriete de bornes y conexiones.

Equipo de ventiladores, conductos filtros:

Tensado de correas de ventiladores.

Limpieza de rodetes y palas de impulsión.

Engrase de cojinetes.

Comprobación de ruidos y vibraciones.

Limpieza de filtros.

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Limpieza de rejillas.

Equipo frigorífico:

Comprobación de presiones y carga de gas.

Comprobación de temperaturas en baterías y elementos.

Limpieza de baterías.

Comprobación de aislamientos.

Equipo auxiliar:

Limpieza de filtros de agua.

Comprobación de drenajes.

Descalcificación de condensadores de agua.

En el RITE se indican las operaciones obligatorias para los equiposmayores de 70 kW que precisan de un contrato de mantenimiento conuna empresa instaladora:

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Operación Periodicidad

1. Limpieza de los evaporadores A

2. Llimpieza de los condensadores A

3. Drenaje y limpieza de circuito de torres de refrigeración 2A

4. Comprobación de niveles de refrigerante y aceite en equipos frigoríficos m

5. Limpieza de circuito de humos de calderas 2A

6. Limpieza de conductos de humos y chimenea A

7. Comprobación de material refractario 2A

8. Comprobación estanquidad de cierre entre quemador y caldera M

9. revisión general de calderas individuales de gas A

10. Revisión general de calderas individuales de gasóleo 2A

11. Detección de fugas en red de combustible M

12. Comprobación niveles de agua en circuitos M

13. Comprobación estanquidad de circuitos de distribución A

14. Comprobación estanquidad de válvulas de interceptación 2A

15. Comprobación tarado de elementos de seguridad M

16. Revisión y limpieza de filtros de agua 2A

17. Revisión y limpieza de filtros de aire M

18. Revisión de baterías de intercambio térmico A

19. Revisión aparatos de humectación y enfriamiento evaporativo M

20. Revisión y limpieza de aparatos de recuperación de calor 2A

21. Revisión de unidades terminales agua-aire 2A

22. Revisión de unidades terminales de distribución de aire 2A

23. Revisión y limpieza de unidades de impulsión y retomo de aire A

24. Revisión equipos autónomos 2A

25. Revisión bombas y ventiladores, con medida de potencia absorbida M

26. Revisión sistema de preparación ACS M

27. Revisión del estado del aislamiento térmico A

28. Revisión del sistema de control automático 2A

Tabla 10. Operaciones de mantenimiento

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9. REPARACIÓN DE AVERÍAS EN CLIMATIZADORESAUTÓNOMOS

Las averías en equipos autónomos suelen ser provocadas por:

Equipo eléctrico y de control.

Equipo frigorífico.

Equipo de ventilación.

Equipo auxiliar.

Metodología general para el diagnóstico de averías

Equipos eléctricos:

• Seguir el circuito mediante el puenteo correlativo de cada elementode protección o control: termostatos, presostatos, temporizadores,etc.

• Comprobar la existencia de tensión en elementos.

• Si se detecta el fallo en un elemento, sustituirlo y seguir probando.

• En caso de encontrar fallos generalizados, es posible que la causa seaotra diferente de la que se ensaya.

• Revisar aprietes y continuidades de cables. No cambiar nada, teniendoen cuenta que el equipo antes funcionaba.

Equipo frigoríficos:

• Seguir la metodología para averías tipo de falta de carga, exceso,condensador sucio, etc. que vimos en la unidad didáctica anterior.

• Antes de sustituir un elemento, asegurarse bien de que está defectuoso.Es lamentable el reparador que va cambiando piezas sin saber elorigen de la avería.

• Si no se puede detectar la avería, siempre es bueno consultar con elservicio técnico del fabricante.

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9.1. Averías eléctricas

Placa electrónica

La mayoría de los equipos climatizadores actuales suelen incorporar unaplaca electrónica de control que gestiona todas las señales de entrada yde salida, y ejecuta un programa grabado en un microprocesador. Debidoa esto cuando hay un fallo generalizado lo más sencillo es cambiar dichaplaca, pero antes hay que verificar que las señales de entradas y salidason correctas.

Las señales de entrada son:

• Presencia de tensión de red y reducida de control (12 – 24 V).

• Termostato de ambiente interior, exterior y del condensador.

• Temperatura del compresor.

• Control o mando a distancia del usuario.

Las señales de salida son:

• Arranque del compresor.

• Arranque del ventilador del condensador.

• Válvula inversora.

• Arranque del ventilador interior en varias velocidades.

• Motor de los álabes de dirección de aire.

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Las averías eléctricas más frecuentes son:

• Corte de cables por vibraciones, falta de apriete, quemado del contacto.

• Defecto a tierra, por falta de aislamiento (mordeduras de ratas, cablespelados), o mojarse algún elemento eléctrico.

• Sobretensión: provoca la ruptura de un semiconductor llamadovaristor situado a la entrada de la corriente en la placa electrónica,y posiblemente del transformador de tensión del circuito de control.En casos graves puede suponer el deterioro de todo el equipo eléctricode protección y control (placa).

• Fusible fundido: por bajada de tensión sube la intensidad y salta elfusible.

• Fallo del clixon del compresor, por sobrecarga continuada.

• Condensador de arranque del compresor o del ventilador cortado.

• Compresor quemado o con bobina cortada.

• Ventiladores quemados o cortados.

• Termostatos con contactos quemados.

• Contactores quemados, o bobinas cortadas.

9.2. Averías del circuito frigorífico

En la unida didáctica anterior se trató con detalle de estas averías.

Recordemos que las más frecuentes son:

• Falta de refrigerante.

• Condensador sucio.

• Filtro atascado.

9.3. Averías de los equipos ventiladores

En la unidad didáctica 2 detallamos las averías en equipos ventiladores,por ello recordaremos brevemente las más frecuentes en climatizadoresautónomos:

• Correas de transmisión flojas o rotas.

• Chavetas o acoplamientos rotos.

• Rodetes o aspas sucias o atascadas.

• Rodetes o aspas desequilibradas y vibrando.

• Giro inverso por cambiar el orden de las fases de la línea dealimentación.

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10. NORMAS DE SEGURIDAD EN EL MONTAJE YMANTENIMIENTO DE CLIMATIZADORES

AUTÓNOMOS

Los principales reglamentos que afectan a las instalaciones de climatizacióny ventilación son los siguientes:

Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (Real Decreto 842/2002de 2 de Agosto) e Instrucciones Complementarias.

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE).

Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas.

Normas UNE nombradas en el RITE.

La descripción de estos reglamentos queda fuera del alcance de estelibro, pero simplemente nombraremos algunas reglas para su cumpli-miento en las instalaciones:

Electricidad

Todos los receptores deben incorporar un sistema de desconexión(interruptor), un sistema de protección contra sobrecargas y cortocircuitos(magnetotérmico), y derivaciones a tierra (interruptor diferencial).

La línea de alimentación a equipos debe calcularse según su intensidadnominal, y la caída de tensión menor del 3%.

Las líneas con tensiones distintas deben instalarse por conductos diferentes.

Todas las conexiones se realizarán mediante fichas y bornes de conexión.

Todos los elementos eléctricos deberán llevar una conexión equipotencialo “toma de tierra”.

Los conductores instalados en interior de edificios o máquinas serán deaislamiento mínimo 750V, y los instalados en exterior o interior sin tubode 1000 V.

Frigoríficas

Los circuitos frigoríficos deberán ser sometidos a una prueba de presiónsegún el refrigerante usado.

Las soldaduras de líneas de refrigerante se soldarán con soldadura fuerte.

No se instalarán equipos frigoríficos en escaleras ni pasillos de salida.

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Ahorro de energía

Las temperaturas de cálculo usadas serán las indicadas en el RITE. Lastemperaturas interiores no sobrepasarán los valores indicados en el RITE,para cada tipo de local. La ventilación deberá ajustarse al nivel deocupación del local.

Seguridad

La Ley de Prevención de Riesgos Laborales obliga a realizar una evaluaciónde los riesgos de cada actividad de la empresa, y en el caso de lasinstalaciones de equipos autónomos, los riesgos principales son:

Movimientos de cargas

Aplastamientos y golpes en carga y descarga de equipos.

Elevación y anclaje de equipos sobre soportes.

Carga descargas de herramientas, y botellas de refrigerante.

Caídas a distinto nivel

Caídas desde andamios y escaleras.

Caídas por huecos de la construcción.

Tropiezos en obras por falta de orden.

Riesgos eléctricos

Descargas por contactos directos.

Descargas por contactos indirectos.

Quemaduras

Contactos con elementos calientes o fríos.

Quemaduras por calor.

Quemaduras por gases refrigerantes.

Quemaduras por soldadores o sopletes.

Cortes por aristas vivas

Cortes por chapas.

Cortes por clavos, puntas, etc.

Asfíxias por fugas de refrigerante.

Explosiones por fugas de gases combustibles.

Daños con herramientas de corte: taladradoras, amoladoras, sierras, etc.

Atrapamientos por máquinas rotativas.

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Equipos de protecciòn

Los equipos de protección necesarios en instalaciones de climatizaciónson:

Cascos.

Guantes.

Arneses y cinturones de seguridad.

Cuerdas para amarrarse con cierres seguros.

Botas con punteras de seguridad.

Gafas para usar herramientas de corte.

Gafas para soldadura.

Barandillas para trabajos en altura.

Cintas para señalizar zonas de trabajo.

Además, las empresas instaladoras deberán realizar un plan de seguridadque contemple la evaluación de los riesgos, la adopción de medidas yequipos de protección, y las acciones a tomar en caso de accidente oemergencia.

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ANEXOTABLAS DE AVERIAS EN EQUIPOS AUTÓNOMOS

1 ESQUEMAS DE AVERÍAS EN EQUIPOS SPLIT.

2. AVERÍAS EN EQUIPOS AUTÓNOMOS.

3. AVERÍAS DEL COMPRESOR EN EQUIPOS AUTÓNOMOS.

4. LIMPIEZA DEL CIRCUITO CONTAMINADO.

1. Averías en equipos SPLIT

En el esquema siguiente se indica el proceso a seguir para diagnosticaraverías en el circuito de refrigeración de equipos split.

Hoja ruta detección averías

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Relación entre las condiciones del equipo, presiones y consumo.

Comprobación del compresor y válvula de inversora.

Refrigeración. CalefacciónBaja presión. Alta presión. Consumo. Baja presión. Alta presión. Consumo.

Faltarefrigerante

Obstruccióndel capilar o

filtro

By-pas enunidad interior

Deficienteradiaciónunidad

exterior.Falta de

compresión.

Realizar medidas de presión y temperatura transcurridos 15 minutos.

Fallo Síntoma

Falta de compresión. • El consumo está un 20% por debajo del nominal.

• El tubo de descarga del compresor está anormalmente

caliente. (La temperatura normal son de 70 a 90 ° C)

• La diferencia entre alta y baja presión tiende a cero.

Compresor bloqueado. • El consumo aumente anormalmente. En algunos casos

salta el limitador.

• El compresor hace un zumbido.

Válvula de 4 vías mal. • El consumo de funcionamiento es menor del 80% del

nominal.

• La diferencia de temperatura entre los tubos de aspiración

y descarga de la válvula tiende a 0° C.

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2. Localización de averías en equipos autónomos

1 El compresor y el ventilador del condensador no arrancan:

CAUSA PROBABLE

• Fallo en la alimentación eléctrica.

• Fusible fundido y/o magnetotérmico saltado.

• Termostato, contactor o relé de control, defectuoso.

• Presostato opcional abierto.

• Bajo voltaje en la línea.

• Cableado incorrecto o defectuoso.

• Regulación del termostato demasiado baja (ciclo calefacción) odemasiado alta (ciclo de refrigeración).

COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN

• Llamar al instalador electricista del cliente.

• Sustituir el fusible o rearmar el magnetotérmico del circuito.

• Sustituir el elemento defectuoso.

• Determinar y corregir la causa.

• Comprobar el diagrama de cableado.

• Reajustar el termostato.

2 El compresor no arranca, pero el ventilador del condensador funciona:

CAUSA PROBABLE

• Conexión defectuosa o suelta en el circuito del compresor.

• Motor del compresor quemado, agarrotado, elemento de sobrecargainterior abierto.

• Condensador de marcha defectuoso en modelos monofásicos.

• Conexión defectuosa o suelta en el circuito del compresor.


• Comprobar el cableado y repararlo

• Determinar la causa y reemplazar el compresor

• Determinar la causa y reemplazar

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3 El compresor funciona pero se para por sobrecarga interna (otracausa distinta a la del termostato de control):

CAUSA PROBABLE

• Sistema sobrecargado o con carga de refrigerante escasa.

• Aire o gases no condensables en el circuito de refrigerante.

• Compresor defectuoso.

• Voltaje muy bajo o muy alto.

• Batería exterior obstruida (ciclo de refrigeración) o batería interior(ciclo de calefacción.

• Ventilador exterior inactivo.

• Condensador de marcha defectuoso.

• Termostato defectuoso.

• Condensador defectuoso del ventilador de la unidad interior (ciclocalefacción) o unidad exterior (ciclo de refrigeración).

• Restricción en el circuito de refrigerante.

• Válvula de inversión defectuosa o agarrotada en la posición central(modelos de bomba de calor).

• Dispositivo de expansión restringido o congelado.


• Tirar el refrigerante, hacer el vacío en el sistema y volver a cargarlo.

• Determinar la causa y corregir.

• Determinar la causa y reemplazare.

• Reemplazar.

• Retirar la obstrucción.


4 El compresor funciona de forma continua

CAUSA PROBABLE

• Unidad insuficiente para la carga térmica.

• Termostato regulado muy bajo (ciclo de refrigeración) o demasiadoalto (ciclo de calefacción).

• Carga de refrigerante escasa.

• Compresor con válvulas rotas.

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• Ventilador defectuoso de la unidad interior (ciclo de calefacción) oventilador de la unidad exterior (ciclo de refrigeración).

• Aire o gases no condensables en el circuito de refrigerante restringidoo congelado.

• Aspiración de aire obstruida o filtro de la unidad interior (ciclocalefacción) o unidad exterior (ciclo refrigeración) sucio.


• Disminuir la carga térmica o aumentar el tamaño de la unidad.

• Volver a regular el termostato.

• Localizar la fuga, reparar y volver a cargar.

• Sustituir.

• Comprobar la causa y sustituirlo.

• Tirar el refrigerante, hacer el vacío en el sistema y volver a cargar.

• Limpiar el filtro o retirar la obstrucción.

5 Excesiva presión de condensación:

CAUSA PROBABLE

• Batería de la unidad exterior (ciclo de refrigeración) sucia.

• Ventilador de la unidad interior defectuoso (ciclo calefacción) oventilador de la unidad exterior (ciclo de refrigeración).

• Sobrecarga de refrigerante.

• Aire o gases no condensables en el circuito del refrigerante.

• Aspiración de aire obstruida o filtro de la unidad interior (ciclo decalefacción) o unidad exterior (unidad de refrigeración) sucio.


• Limpiar la batería (ciclo de refrigeración) sucia.

• Reemplazarlo.

• Purgar el exceso de refrigerante.


• Retirar la obstrucción o limpiar el filtro.

6 Presión de condensación inadecuada:

CAUSA PROBABLE

• Carga de refrigerante escasa.


436



• Obstrucción en la línea de líquido.

• Filtro de aire sucio de la unidad interior.

• Batería de la unidad exterior obstruida.


• Comprobar fugas, reparar y recargar la unidad.

• Reemplazarlas.

• Retirar la obstrucción.

• Limpiar el filtro.

• Comprobar la causa y corregirla.

7 Excesiva presión de succión:

CAUSA PROBABLE


• Presostato de seguridad de presión interna abierto.

• Sobrecarga de refrigerante.

• Válvula de inversión defectuosa o fuga interna (bomba de calor).

• Válvuila retención defectuosa (bomba calor).


• Reemplazar.

• Comprobar la causa y eliminarla.

• Purgar el exceso de refrigerante.

• Comprobar y reemplazar.

8 Presión de succión inadecuada:

CAUSA PROBABLE

• Escasa carga de refrigerante.

• Batería unidad exterior (ciclo calefacción) o batería interior (ciclorefrigeración) escarchada.

• Escaso caudal de aire en la unidad exterior (ciclo de calefacción) ode la unidad interior (ciclo de refrigeración) o recirculación delmismo.

• Obstrucción en el tubo de succión.

• Capilar o válvula de retención obstruido o congelado.

• El ventilador de la unidad exterior no se para durante el desescarcheen el ciclo de calefacción (bomba de calor).

437



• Termostato de desescarche defectuoso en el ciclo de calefacción(bomba de calor).

• Contacto defectuoso entre el tubo y el termostato de desescarche enel ciclo de calefacción (bomba de calor).

• Relé de desescarche o temporizador de desescarche defectuoso enel ciclo de calefacción (bomba de calor).


• Localizar la obstrucción y retirarla.

• Tirar el refrigerante, hacer el vacío y volver a cargar.

• Comprobar las conexiones de cables y reparar.

• Comprobar la causa y eliminarla

• Reemplazar.

9 Ventilador de la unidad exterior parado o cicla debido a la protecciónde seguridad térmica:

CAUSA PROBABLE

• Capacitador del motor del ventilador defectuoso.

• Conexiones flojas al motor del ventilador.

• Motor del ventilador quemado.

• Cojinetes del motor gripados.

• Capilar o Accurater bidireccional obstruido o congelado.

• Relé de desescarche abierto en el ciclo de calefacción (bomba decalor).


• Comprobar la causa y eliminarla.

• Tirar el refrigerante, hacer el vacío del sistema y cargarlo de nuevo.

• Reemplazarlo.

10 Frecuente formación de hielo en la batería de la unidad exterior(unidades de bomba de calor en el ciclo de calefacción):

CAUSA PROBABLE

• Ventilador de la unidad exterior parado.

• Incorrecta conexión eléctrica en el circuito de desescarche.


• Ventilador de la unidad exterior parado.

• Incorrecta conexión eléctrica en el circuito de desescarche.

438



3. Averías del compresor

En el caso de problemas de funcionamiento, es necesario comprobar lapotencia absorbida de la unidad con un amperímetro. Asegurarse deque la potencia absorbida está de acuerdo con los valores en la etiquetade especificaciones de la unidad.

1 El compresor no funciona:

CAUSA PROBABLE

• Motor quemado, pérdida de aislamiento o bobinado.

• Comprobar la continuidad y resistencia bobinado.


• Comprobar la resistencia del aislamiento con un Megger de 500 V(mínimo 2M).

• Comprobar la continuidad.

2 El compresor funciona realizando ciclos cortos:

CAUSA PROBABLE

• Relé de consumo abierto.

• Consumo excesivo.


• Energizar y comprobar los amperios, el ruido y el motor. Comprobarsi los terminales están conectados.

• Energizar y comprobar el consumo, el ruido y el motor. Comprobarlas presiones de funcionamiento.

3 Capacidad de refrigeración insuficiente:

CAUSA PROBABLE

• Baja compresión.


• Comprobar las presiones y el consumo de funcionamiento.

4 Vibraciones y ruidos anormales:

CAUSA PROBABLE

• Baja compresión.

• Retorno del líquido.

• Compuerta de vibración.

• Tornillos de montaje.

439




• Comprobar las presiones y el consumo de funcionamiento.

• Comprobar las condiciones de funcionamiento del sistema.

• Comprobar el estado de la compuerta de averiada.

• Comprobar que los tornillos están defectuosos.

5 Sustitución del compresor:

Antes de efectuar la sustitución del compresor, determinar que estájustificada. Por medio del uso de un óhmetro, comprobar el motor delcompresor que se debe sustituir en caso de que haya circuitos abiertos,derivaciones a tierra o cortocircuitos. Para este propósito sugerimos quese hagan las comprobaciones siguientes:

PRECAUCION:

Mantenerse alejado de los terminales del compresor cuando se trabajeen el mismo. Con el sistema bajo presión, los terminales podrían romperse.

Es oportuno recordar que es mucho más fácil desconectar un trozopequeño de tubería del compresor después de haberlo sacado de launidad. Y también, que se puede soldar un manguito de la tubería viejaa los acoplamientos del nuevo compresor más fácilmente antes de instalarde nuevo el compresor en la unidad. Si se elige una buena posición paracortar la tubería del refrigerante, inicialmente, la soldadura final de lajunta será mucho más fácil.

Para sustituir el compresor deben realizarse las operaciones siguientes:

• Seguir con atención todas las normas de seguridad. Utilizar gafas yguantes de trabajo y trapos humedecidos con agua jabonosa.

• Desconectar la alimentación eléctrica a la unidad.

• Retirar las conexiones eléctricas del compresor.

• Purgar o sacar todo el refrigerante y la presión del sistema:

• Cortar las líneas de aspiración y descarga. Usando una cortadora detubos en el lugar más conveniente, cerca del compresor para facilitarel nuevo montaje mediante manguitos de cobre.

• Sacar el calentador de cárter.

• Quitar el compresor de la unidad protegiéndolo del calor, y con todocuidado desoldar los manguitos de los tubos.

PRECAUCION: El vapor del aceite que se encuentra en los manguitosde los tubos puede incendiarse con la antorcha de la soldadura; utilizarsi es necesario trapos húmedos.

440



• Instalar los antiguos manguitos en el nuevo compresor y soldarlos ensu sitio cuidadosamente.

• Limpiar el sistema. Añadir o reemplazar el filtro secador en la líneade aspiración (ver el párrafo “Limpieza del sistema de refrigerante”).

• En caso de utilizar un compresor rotativo, deben retirarse los taponesde goma empezando por la conexión de alta presión o por la tuberíade servicio para evitar la fuga de aceite.

• Instalar el nuevo compresor y soldarlo en su lugar con los manguitossuministrados en la obra.

• Conectar eléctricamente, reemplazar los terminales eléctricos si fueranecesario.

• Hacer el vacío del circuito y volver a cargarlo.

4. Limpieza del sistema de refrigerante

• Un motor quemado se reconoce fácilmente mediante el olor aquemado del sistema de refrigeración. Cuando el motor de uncompresor hermético se quema, el aislamiento del bobinado delestátor forma carbonilla, agua y ácido. Después de producirse elquemado del motor, limpiar el circuito del refrigerante antes deinstalar un compresor nuevo. Añadir o reemplazar, el filtro/colador/deshidratador, el pistón de la válvula inversora y cualquier tubo capilarcontaminado.

• El circuito de refrigerante puede ser parcialmente limpiado pormedio de un disolvente adecuado antes de conectar el nuevocompresor.

• Instalar el nuevo compresor y el dispositivo de expansión.

• Instalar en la línea de aspiración un filtro secador con un cartuchoantiácido. Los orificios de presión deben preverse para la mediciónde la caída de presión a través del filtro secador, una vez que el sistemase encuentra en funcionamiento.

• Después de que se haya llevado a cabo la prueba de fugas, hacer elvacío al sistema hasta por lo menos 0,35 mbar (“Vacío por tripleevacuación”).

• Recargar el circuito de refrigerante con el tipo y el peso correcto derefrigerante. Ajustar la carga de refrigerante por la instalación delfiltro secador (ver las instrucciones del fabricante para los filtrossecadores). Se recomienda que se utilice una báscula electrónica parala realización de la carga al peso.

441



• Poner en funcionamiento la unidad, comprobar o corregir la cargasi fuera necesario.

• Permitir que el sistema funcione durante aproximadamente 48 horas.

• Si es posible, tomar una muestra de aceite del sistema y comprobarotra vez la acidez. Si el valor de acidez es superior a 0,05, reemplazarlos filtros secadores en las líneas de líquido y de aspiración. Si el valorde acidez de la muestra de aceite es inferior a 0,05, el sistema puedeconsiderarse perfectamente limpio.

443



LABORATORIO

1. Desmontar un equipo de autónomo de ventana. Realizar un croquisde su circuito. Nombrar y numerar sus partes. Describir la dimensióno características de cada parte (potencia, tensión, material, diámetro,etc.).

2. Montaje de un equipo de pared o consola de tipo split, sobre unpanel. Instalar unidades. Tender tuberías. Vaciado de la instalación.Llenado de gas y puesta en marcha. Anotación de sus parámetros defuncionamiento. Recoger el refrigerante y desmontar.

3. Carga de gas en un equipo split. Recuperación del refrigerante. Cargamanual sin balanza.

4. Puesta en marcha de un equipo condensado por agua. Regulaciónde la válvula presostática. Medida de los caudales de aire y temperatura.

5. Diseñar la instalación de climatización para la vivienda del alumno.Plano esquemático de la casa, ubicación de splits, tuberías, etc.

6. Diseñar la instalación de climatización para la cantina del instituto;calcular la carga, elegir un sistema, ubicar los equipos, etc.


U.D. 8 INSTALACIONES CENTRALIZADAS,DISTRIBUCIÓN CON AGUA Y REFRIGERANTE

M 6 / UD 8


U.D. 8 INSTALACIONES CENTRALIZADAS, DISTRIBUCIÓN CON AGUA Y REFRIGERANTE

447

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 451

Objetivos ........................................................................................ 453

1. Sistemas centralizados............................................................. 455

2. Clasificación de sistemas según el fluido............................... 457

3. Circuitos primario y secundario............................................. 459

4. Sistemas de producción de calor ........................................... 462

4.1. Equipos aire-aire ............................................................ 462

4.2. Equipos aire-agua........................................................... 463

4.3. Equipos agua-agua ......................................................... 466

4.4. Equipos agua-aire ........................................................... 467

4.5. Calderas .......................................................................... 467

5. Componentes una enfriadora aire-agua................................ 469

6. Secuencia de arranque de una enfriadora de agua .............. 472

7. Esquema en caso de varios circuitos y enfriadores en

paralelo .................................................................................... 474

8. Circuitos de distribución de agua caliente o fría .................. 475

9. Cálculo de circuitos de distribución de agua ........................ 478

9.1. Cálculo de caudales........................................................ 478

9.2. Esquema.......................................................................... 478

9.3. Suma de caudales ........................................................... 479

9.4. Asignación de diámetros ............................................... 479

9.5. Pérdida de carga parcial y total ..................................... 479

9.6. Pérdidas localizadas en accesorios ................................ 480

10. Equilibrado del circuito.......................................................... 481

10.1. Retorno invertido........................................................... 481

10.2. Válvulas de equilibrado automático.............................. 482

11. Bomba impulsora y accesorios ............................................... 483

11.1. Cálculo y selección de la bomba ................................... 483

11.2. Bombas en varios circuitos ............................................ 486

11.3. Colectores ....................................................................... 487

11.4. Depósitos de inercia....................................................... 488

448

12. Unidades terminales ............................................................... 489

13. El fancoil .................................................................................. 490

13.1. Componentes de un fancoil .......................................... 490

13.2. Clasificación.................................................................... 491

13.3. Conexión hidráulica de un fancoil ............................... 492

13.4. Esquema de control de un fancoil ................................ 493

14. Climatizadoras o unidades de tratamiento de aire (UTA) ... 495

15. Secciones de una UTA............................................................ 496

15.1. Sección de ventiladores ................................................. 496

15.2. Sección de baterías de frío y calor ................................ 497

15.3. Sección de filtros y prefiltros ......................................... 498

15.4. Sección de humidificación ............................................ 498

15.5. Sección de mezcla .......................................................... 499

15.6. Sección de recuperación ............................................... 500

16. Enfriamiento gratuito ............................................................. 502

16.1. Freecooling térmico....................................................... 502

16.2. Freecooling entálpico .................................................... 502

17. Cálculo y selección de una UTA............................................. 504

17.1. Proceso teórico de climatización del aire de un local . 504

17.2. Selección de la UTA....................................................... 506

18. Sistemas de caudal refrigerante variable (VRV).................... 508

18.1. Equipos productores...................................................... 509

18.2. Redes de tubería de refrigerante. Sistemas .................. 510

18.3. Sistemas de VRV con recuperación............................... 511

18.3. Unidades terminales VRV.............................................. 511

18.4. El control de sistemas VRV............................................ 512

18.5. Montaje y mantenimiento de sistemas VRV ................. 512

19. Montaje de instalaciones centralizadas .................................. 514

20. Operaciones de mantenimiento preventivo en sistemas

de agua..................................................................................... 516

20.1. Circuito hidráulico......................................................... 516

20.2. Circuitos eléctricos y de control.................................... 517

21. Métodos de diagnóstico de averías......................................... 518





449

22. Normativa y reglamentos aplicables....................................... 520

22.1. El problema sanitario por la legionellosis .................... 520

Resumen ........................................................................................ 523

Anexo ......................................................................................... 525


Laboratorio.................................................................................... 529

451

INTRODUCCIÓN

Conocer este tema es fundamental para un buen instalador declimatización, ya que requiere un nivel de preparación superior al de lospequeños equipos autónomos.

Contempla los sistemas de climatización centralizados utilizados enedificios grandes de uso público. Estudiaremos las técnicas clásicas aire-agua, todo agua y las nuevas técnicas RVR.

Aprenderemos a calculas redes de distribución con fluidos calorportadores,y unidades terminales típicas. (Duración: 14 horas)



453

OBJETIVOS

Conocer los diferentes tipos de sistemas centralizados.

Equipos y componentes de sistemas aire-agua.

Cálculo de redes de distribución de agua.

Unidades terminales. Funcionamiento, tipos, uso.



455

1. SISTEMAS CENTRALIZADOS

Las instalaciones centralizadas se utilizan en grandes edificios de usoresidencial, comercial o administrativo, como hoteles, centros comerciales,edificios de oficinas, locales de espectáculos, etc.

En general, en edificios divididos en muchas estancias que deban defuncionar de forma independiente, con su propia regulación, u ocupacióndistinta en el tiempo.

Enfriadora

Es decir, en un gran supermercado se puede instalar uno o varios equiposautónomos aire-aire, ya que todo el centro funcione a la vez, y con lamisma temperatura interior, pero en un hotel, cada habitación puedeestar ocupada o vacía, y además, cada ocupante puede fijar diferentesparámetros interiores de confort.

En lugar de instalar numerosos equipos autónomos, es preferible separarla instalación en las fases siguientes:

• Producción: son los equipos encargados de generar la potenciacalorífica necesaria en el conjunto de la instalación, ya sea frío, calor,o ambas.

• Distribución: en este apartado se distribuye la energía caloríficagenerada por las diferentes estancias del edificio, mediante un fluidocalorportador o frigorífero (agua, gas, aire), y unas tuberías.



456

• Unidades terminales: equipos encargados de climatizar cada estancia,cediendo o absorbiendo las calorías del fluido al ambiente.



457

2. CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS SEGÚN EL FLUIDO

La denominación de los equipos consta de dos palabras, que se refierena:

La primera es el fluido fuente de calor o sumidero.

La segunda palabra es el fluido receptor.

Un sistema centralizado puede ser del tipo siguiente:

Intercambiadores de calor

Aire-Agua: equipo con batería exterior refrigerada por aire, y parteinterior que cede o absorbe calor a un circuito de agua.

Agua-Agua: equipos condensado por agua (que es refrigerada por unatorre de recuperación) y parte interior que cede o absorbe calor a uncircuito de agua. También se llaman sistemas “todo agua”.

Aire-Aire: equipo con baterías interiores y exterior ventiladas por aire.

Agua- Aire: equipos condensados por agua, con la parte interior formadapor baterías de aire.



458

Tierra- Agua o Tierra aire: se instalan unas tuberías enterradas de bastantelongitud, para que absorban o cedan el calor del terreno.

Intercambiadores de calor

Los intercambiadores de calor permiten la transferencia de calor de unfluido a otro, mediante transmisión o convección.

Los intercambiadores los distinguiremos según el fluido en ambos ladosdel mismo.

Intercambiador gas-agua de placas

• Baterías gas-aire: formadas por tubos de cobre por cuyo interiorcircula el refrigerante, y aletas de aluminio y un ventilador para forzarel movimiento del aire, que puede ser axial o centrífugo.

• Intercambiadores gas-agua: constituidos por varios tubos concéntricos,por los que circulan a contracorriente el gas refrigerante y el agua.Pueden ser de tubos concéntricos arrollados o de tubos en haz. Elrefrigerante enfría o calienta el agua.

• Intercambiadores agua-agua: para intercambiar calor entre doscircuitos de agua.



459

3. CIRCUITOS PRIMARIO Y SECUNDARIO

Siempre que exista un intercambiador de calor aparecen dos circuitos:

Al circuito de la parte generadora se le llama “circuito primario”.

Al circuito de la parte receptora se le llama “circuito secundario”.

Si tenemos una caldera que calienta un circuito de agua mediante unintercambiador de placas, al circuito de la caldera lo llamamos primario,y al circuito de agua caliente sanitaria circuito secundario.

Esquema principio intercambiador

Los circuitos primario y secundario normalmente son circuitos separados,es decir los fluidos ceden calor, pero circulan por tuberías distintas, y nose mezclan, ni tampoco un circuito puede contaminar al otro.

La circulación de los fluidos es normalmente a contracorriente, para quela entrada del caliente coincida con la salida del secundario, de formaque la caída de temperatura sea la mínima.

Gráfico de temperaturas primario y secundario

Salto térmico es la diferencia de temperaturas del fluido a la entrada ysalida.



460

Caída de temperatura es la diferencia entre las temperaturas del fluidoprimario y la salida del secundario. Es decir, la pérdida de temperaturadebida al intercambio.

Si tenemos la temperatura siguiente:

Fluido primario:

Temperatura de entrada T1. Temperatura de salida T2.

Fluido secundario:

Temperatura de entrada t1. Temperatura de salida t2.

Definimos

Salto térmico en primario: T2 – T1

Salto térmico en secundario: t2 – T1

Caída de temperatura: T1 – t2

La temperatura media se calcula con la fórmula:

(T1 – t2) – (T2 – t1)

Tm = Cf -------------------------------------––––––Ln (T1 – t2) / (T2 – t1)

Siendo Cf un factor de rendimiento.

El calor transmitido es: Q = m . Ce (t2 – t1) Formula que ya conocemos.

Ejemplo: tenemos un intercambiador de placas a contracorriente, conlas temperaturas siguientes:

Primario: Entrada 80° C. Salida 60° C

Secundario: Entrada 50° C. Salida 75° C.

Salto térmico: Primario: 80 – 60 = 20° C.

Secundario. 75 – 50 = 25° C.

Caída de temperatura: 80 – 75 = 5° C.

(80 – 75) – (60 – 50) – 5

Tm = 0,8 ----------------------------------––––––––– = -------------–––– = 7,2 ° C

Ln (80 – 75) / (60 – 50) Ln(0,5)

Las calorías que transferirá en cada kg de agua serán:

Q = m . Ce. (t2 – t1) = 1 . 1. (75 – 50) = 25 kcal



461

En resumen:

El intercambiador depende de las diferencias de temperatura entreentrada y salida. Si aumentamos el caudal, baja el salto térmico. Si elsalto térmico es excesivo, debemos aumentar la superficie delintercambiador. A más potencia, el intercambiador ha de ser mayor.



462

4. SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE CALOR

Vamos a describir los principales equipos climatizadores generadores decalor o frío, según su fluido:

• Equipos aire-aire.

• Equipos aire-Agua

• Equipos Agua-Agua.

4.1. Equipos aire-aire

Los sistemas centralizados aire–aire son similares a los que hemos vistoen la unidad didáctica 7, sobre equipos autónomos.

El equipo se instala en un lugar exterior, normalmente la cubierta, ymediante una red de conductos de aire, se reparte el caudal por lasdiferentes estancias.

El problema surge cuando queremos zonificar, es decir cuando hayestancias desocupadas, o el edificio tiene zonas más cálidas que otras,por orientación, ventanas, aparatos, etc. Existen muchos sistemas, máso menos complicados, pero únicamente nombraremos los siguientes:

• Temperatura del aire variable (TAV).

• Volumen de aire variable (VAV).

Temperatura del aire variable (TAV)

Consiste en acondicionar el aire en un equipo centralizado, que lodistribuye por todo el edificio, y que llamaremos aire primario.



Sistema de volumen constante y temperatura variable

463

En cada estancia disponen de un climatizador secundario, que lo calientao enfría según las necesidades específicas de la zona, y que llamaremosunidad de post-tratamiento.

Volumen de aire variable (VAV)

En este caso, el aire se trata centralmente, y se distribuye por todas lasestancias a una misma temperatura, pero en cada zona instalaremoscompuertas para variar el caudal de aire según sus necesidades, hastapoder cerrarlo si no se precisa climatizar.

Este sistema de conductos, descrito en la UD 3, también es llamadomultizona.

Sistema de volumen variable y temperatura constante

En general, los sistemas centralizados con distribución por aire sólo sonadecuados cuando las necesidades de calor son homogéneas, así comolos horarios. Además los conductos de aire son muy voluminosos yrequieren mucho espacio de obra cuando tienen que atravesar las plantasdel edificio.

4.2. Equipos aire-agua

En los equipos aire-agua el equipo productor enfría o caliente el aguade un circuito cerrado, que se distribuye por el edificio mediante tuberías,hasta los equipos terminales, que se denominan fan-coils.



464



Es como un sistema de calefacción, pero con agua fría o caliente.

Estos equipos se denominan también enfriadoras de agua.

Son equipos compactos que se instalan en el exterior del edificio, enpatios o sobre la cubierta del mismo. Tienen una gran batería deintercambio de aire en los laterales o en forma de V, y en su interioralojan todo el equipo frigorífico, hidráulico y de control, de forma quesólo se precisa su instalación y conexión a la alimentación eléctrica, y alcircuito de distribución de agua.

Esquema enfriadora de cubierta

Si funciona como enfriadora, toma las calorías del circuito de agua, y ladisipa por la batería exterior de aire. En su funcionamiento como bombade calor toma las calorías del aire ambiente, y las cede al circuito deagua.

En grandes instalaciones se instalan varias unidades en paralelo, paraconseguir la potencia total, y tener más seguridad en caso de avería deuna de ellas.

Son equipos muy interesantes desde el punto de viste energético, ya quecon temperaturas mínimas exteriores del orden de 5° C A 10° C tienenuna eficiencia de 2,5 a 3, con un coste inferior a una calefacción mediantegasóleo o gas. Además pueden hacer la función de calentar en inviernoy enfriar en verano.

El utilizar como medio de transporte el agua obedece a que lasconducciones son mucho más pequeñas que los conductos de aire, menosruidosas y más duraderas.

Caudal de agua: los equipos aire agua se seleccionan en funciónprincipalmente de su potencia en W, desde 7.000 a 500.000 W.

Pueden ser sólo frío o bomba de calor (reversibles).

Las condiciones de trabajo suelen ser:

465



Verano:

• Tem. exterior: 32° C.

• Tem. Entrada agua: 9,5° C.

• Tem. Salida agua: 4,5° C. (Salto térmico 5° C).

Invierno:

• Tem. exterior: 5° C.

• Tem. Entrada agua: 40° C.

• Tem. Salida agua: 45° C. (Salto térmico 5° C).

Hay que tener en cuenta que los equipos reversibles o bomba de calorbajan notablemente de rendimiento cuando la temperatura exteriordesciende de 5° C, por ello hay que tener precaución al instalarlos enzonas muy frías del interior.

El salto térmico en el secundario nos permite calcular el caudal de agua:

Pot. enfriadora en Kcal/horaCaudal litros/hora = ---------------------------------------––––––––––

5 (° salto térmico)

Ejemplo

Calcular el caudal de agua necesario para un equipo de 100.000 W :

Potencia = 100.000 x 0,86 = 86.000 Kcal/h

Caudal = 86.000 Kcal/h/ 5°C = 17.200 L/h.

Caudal = 17.200 L/h / 3600 segundos = 4,77 L/s

Este caudal nos permite elegir los diámetros de las tuberías necesarias.

Dimensiones y pesos: los equipos aire- agua son grandes y pesados, quesuelen instalarse en terrazas o cubiertas de los edificios. Por ello hay quecalcular el esfuerzo que transmiten a la estructura del edificio, y colocarlassobre bancadas de reparto.

También son equipos voluminosos que provocan un gran impacto visualy posiblemente molestias por ruido. Por ello es preferible ocultarlos trasunos setos o barreras que minimicen estos efectos sobre el entorno.

466



4.3. Equipos agua-agua

Los equipos agua-agua consisten en unidades frigoríficas con dosintercambiadores gas-agua, uno para el condensador y el otro para elevaporador. No suelen ser reversibles.

El circuito del condensador no vierte el agua caliente al desagüe, sinoque suele estar enfriado (recuperado) por una torre de recuperaciónsituada en el exterior, y por ello estos equipos pueden instalarse en unasala de máquinas interior.

Equipo agua-agua

Se utilizan en muy grandes instalaciones, con potencias a partir de 500.000Kcal/h.

Los compresores pueden ser semiherméticos, de tornillo o centrífugos.Estas unidades son muy compactas, para la enorme potencia queproporcionan.

El circuito de refrigeración de la torre trabaja con saltos de unos 10° Cen la temperatura del agua.

Debido al problema originado por la bacteria legionella se tiende areducir al mínimo la utilización de torres de recuperación, y con ello lossistemas agua-agua, que se están sustituyendo por los de aire-agua.

467



4.4. Equipos agua-aire

En realidad son equipos autónomos condensados por agua.

Cada equipo se instala en una estancia, y el sistema común es el deenfriamiento del agua de condensación de cada equipo, que está formadopor una torre situada en el exterior.

Este sistema se ha descrito en el Tema 5.

Esquema de un sistema agua-aire con recuperación centralizada

4.5. Calderas

En muchas ocasiones se dispone de calderas de producción de calor paracalentar el agua del circuito de distribución.

En estos casos se instalan enfriadoras de agua en paralelo con las calderas,de forma que la caldera realiza el trabajo en invierno, y las enfriadorasel trabajo en verano. Este es el sistema más utilizado durante años en lasgrandes instalaciones de climatización.

468



Hay que tener en cuenta que las calderas trabajan con un salto térmicode 15° C a 20° C, y las enfriadoras con 5° C-6° C. Debido a ello, loscaudales que circulan en calor son de un tercio de los de las enfriadoras.Para evitar esto, en algunos casos se pueden instalar circuitos diferentes,es decir dos tubos para el agua fría, y dos tubos para el agua caliente, loque se llama instalación a 4 tubos.

Las unidades terminales tienen entonces dos baterías, una de frío y otrade calor, colocada una a continuación de la otra, con un solo ventilador,como veremos más adelante.

469



5. COMPONENTES DE UNA ENFRIADORAAIRE-AGUA

Son equipos compactos de forma rectangular, formados por los elementossiguientes:

• Batería intercambio de aire de gran tamaño que cubre parte de lasparedes verticales del equipos, y en algunos casos es en forma de V.

• Varios ventiladores axiales en la parte superior, para descargar el aireen sentido vertical ascendente. Son de pala ancha y bajas revoluciones(950 o 450 R.P.M.) para reducir el ruido al mínimo.

• Uno o varios compresores frigoríficos de tipo hermético osemihermético con sus elementos auxiliares: válvulas de expansión,filtros, silenciadores, tomas de presión, etc.

• Intercambiador de calor gas-agua: puede ser de dos tubos concéntricosarrollados, o de placas a contracorriente. En el segundo caso se puededesmontar para limpiar la cal que se deposita entre las placas.

El intercambiador de agua es una parte importante de la enfriadora, yde la calidad de este elemento depende la vida del equipo, pues en casode corroerse, el agua pasa al circuito frigorífico produciendo el agarro-tamiento del compresor, filtro, válvula de expansión, etc., precisando deuna limpieza a fondo de todo el circuito frigorífico.

470



Intercambiador gas-agua de placas

Lo mejor es que el intercambiador sea de acero inoxidable o titanio.Otra avería frecuente es que por falta de refrigerante o por bajo caudalde agua, se congele el agua en su interior, y se deformen o agrieten lostubos, con resultado igual al caso anterior.

El intercambiador se aísla totalmente con coquilla por el exterior, deforma que parece una caja negra.

Equipo eléctrico de control:

Contiene presostatos, termostatos, temporizadores, contactores, reléstérmicos, pilotos y mandos.

Recientemente incorporan un autómata con un programa en memoriaROM que gobierna y permite modificar los parámetros de consigna delequipo.

Las conexiones eléctricas se realizan en un bornero con fichas paraconectar la línea de alimentación eléctrica, y otras para el control adistancia (termostato o caja de control).

Módulo hidráulico:

Para forzar la circulación del agua pueden incorporar un módulohidráulico que está formado por:

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• Bomba circuladoras de agua, de tipo cerrado de calefacción, quepuede tener varias velocidades.

• Vaso de expansión, de tipo membrana, calculado para un volumenacorde a la potencia.

• Depósito de inercia, o tanque de acumulación de agua colocado enserie con el circuito de agua de la enfriadora, y que sirve para queel equipo no realice arranques demasiado frecuentes.

• Válvula de retención, para evitar corrientes contrarias al flujo normal.

• Interruptor de flujo, que detecta si el caudal de agua es suficientepara que arranque el equipo frigorífico.

Esta protección es fundamental, y en caso de no llevarla el equipoque instalemos, deberemos instalarlo en el circuito de agua exteriora la enfriadora.

Esquema hidráulico de conexión

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6. SECUENCIA DE ARRANQUE DE UNAENFRIADORA DE AGUA

En el caso de una única enfriadora:

El mando de la instalación pone en marcha la bomba de circulación deagua y el circuito comienza a moverse. El interruptor de flujo se activaal detectar caudal de agua, y da señal de arranque a los compresores ycircuito frigorífico de la enfriadora.

Posteriormente, el termostato situado en el retorno del circuito de aguaindica si el agua retorna desde el edificio demasiado fría, y para uno otodos los compresores. La bomba de circulación de agua no para mientrasexistan estancias conectadas.

Bomba de circulación gemela

En locales con muchas estancias puede instalarse una caja con relés, paraque en caso estar todos desconectados, pare la enfriadora, o pare labomba principal.

Hay que tener en cuenta que la enfriadora precisa de un caudal mínimosegún su potencia, que no puede bajar, so pena de congelar elintercambiador y dañar el equipo.

En caso de varias enfriadoras:

La conexión de varias enfriadoras en paralelo es muy frecuente, y elproblema surge en arrancar y parar las distintas unidades para adaptarsea la demanda de calorías de la instalación.

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Al aumentar de la demanda de potencia de la instalación, el agua retornaa mayor temperatura, y si disminuye la demanda, el agua retorna másfría.

Interruptor de caudal

Un sistema sencillo es instalar un termostato en cada enfriadora, ygraduarlos en cascada, pero en este caso unos equipos tendrán másdesgaste que otros, y deberemos alternarlos mediante un conmutadorperiódicamente.

Los equipos más recientes incorporan un sistema electrónico de gestióncon más inteligencia y conectados mediante un sistema de bus, el cualse encarga de distribuir el trabajo de las enfriadoras de forma uniforme.

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7. ESQUEMA EN CASO DE VARIOS CIRCUITOS YENFRIADORAS EN PARALELO

La conexión de varios equipos aire-agua en paralelo es un caso muyfrecuente en grandes instalaciones, por utilizar varios equipos estándar,y tener más seguridad frente a las averías que en caso de un sólo equipogrande.

Además, el circuito de distribución suele dividirse en varias zonas, y cadauna se instala con una bomba de circulación propia.

Cada enfriadora tiene una bomba de circulación propia, y al unirse todasen paralelo, lo llamamos circuito primario.

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8. CIRCUITOS DE DISTRIBUCIÓN DEAGUA CALIENTE O FRÍA

La energía producida en la enfriadora la distribuimos a los receptoresdel edificio mediante un fluido que normalmente es el agua, en uncircuito cerrado, y con un salto térmico de 6° C a 7° C, es decir el aguase envía por la tubería de “ida”, y vuelve por al tubería de “retorno”, 6° Có 7° C mas fría o más caliente. Para evitar congelaciones, a menudo sele añade al agua un porcentaje de glicol, que hace descender el puntode congelación del fluido a –15° C.

El circuito precisa de varios elementos, como bombas de impulsión,tuberías y válvulas de corte o equilibrado.

Tipos de distribuciones

Según el tipo de edificio:

Vertical: las tuberías van de una planta a la superior, atacando a losterminales que están situados todos en la misma posición. Se precisa unmontante por cada terminal o grupo.

Horizontal: las tuberías suministran a una planta, discurriendo por lospasillos. Se puede cortar cada planta independientemente.

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Mixta: con redes verticales y horizontales.

Según su retorno: retorno simple o retorno invertido.

Detalle conexión fancoil 4 tubos

Según se conecten los terminales: en paralelo o monotubo.

En general son preferibles las distribuciones en distribución horizontal,en paralelo, y con retorno invertido.

En algunos casos se realizan dos circuitos, uno de agua fría y otro deagua caliente, y los fancoils tienen dos baterías, una de frío y otra decalor. Esto se llama instalación a cuatro tubos.

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El circuito de calor se alienta desde calderas de calefacción, y el de fríodesde enfriadoras de agua (sin bomba de calor).

Este circuito tiene la ventaja de poder suministrar en cualquier terminalfrío o calor al mismo tiempo.

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9. CÁLCULO DEL CIRCUITO DE DISTRIBUCIÓNDE AGUA

Para calcular el circuito de distribución de agua debemos de realizar lospasos siguientes:

9.1. Cálculo de caudales

Calcular el caudal de cada unidad terminal, mediante la expresión:

Q = P / At

Siendo: P = Potencia frigorífica en Kcal/h de la unidad.

At = Salto térmico en °C (normalmente 5 a 6°C).

9.2. Esquema

Dibujar un esquema de la red de tuberías con los terminales y su potenciatérmica. Numerar los tramos ordenadamente.

Esquema numerado

Recordemos que siempre que cambie el caudal, es un tramo distinto.Siempre aparecen dos nuevos tramos tras una derivación: uno en la ramaprincipal y otro en la rama derivada.

También podemos ayudarnos con una tabla como la siguiente:

Tramo Caudal Diámetro Diámetro Longitud Pérdida tramo Pérdida acumulada

N° L/s Cálculo mm. adoptado +acces. m. mm.c.a mm.c.a

1 4,5 80 80 45 0,4 2,4

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9.3. Suma de caudales

Sumar los caudales y anotar los resultantes en cada tramo. Si comenzamospor las ramas finales, iremos sumando caudales a medida que se unanramas en un tronco común.

Esquema, suma de caudales

9.4. Asignación de diámetros

Con las tablas de pérdida de carga en tuberías, partiendo del caudal deltramo, adjudicamos una pérdida de carga unitaria Ji de 100 mm.c.a pormetro, y obtenemos el diámetro de la tubería. Hay que tener en cuentatambién que la velocidad de circulación debe estar entre 0,5 y 1,5 m/s,para evitar ruidos.

Esquema, diámetros

En los tramos finales es conveniente aumentar un poco los diámetros,

9.5. Pérdida de carga parcial y total

Como hemos fijado una pérdida de carga unitaria Ji de 0,01 m.c.a/m,para todos los tramos, para averiguar la pérdida de un tramo simplementemultiplicaremos la longitud del tramo por Ji

Ji = 0,01 m.c.a/m

Longitud del tramo 60 m.

Perdida total Jt = 60 m x 0,01 m.c.a/m = 0,6 m.c.a

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La pérdida total de la instalación será la del tramo más alejado, y nosservirá para elegir la bomba impulsora del circuito.

Hay que comprobar que la bomba de enfriadora pueda proporcionar lapresión requerida. Lo equipos comerciales con módulo hidráulicoincorporado disponen de una presión entre 10 y 20 m.c.a

9.6. Pérdidas localizadas en accesorios

La pérdida de carga total se obtiene sumando la del resto de elementosde la instalación:

• Sus accesorios, codos y Tes.

• Las llaves de corte, de regulación, accesorios (ver tabla en Anexo).

• Las baterías de la enfriadora y los fan-coils (ver datos de enfriadorasy fancolis).

Si no disponemos de datos, la pérdida de carga típica de un fancoil esde 1 m.c.a, y la del intercambiador de la enfriadora 3 m.c.a.

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10. EQUILIBRADO DEL CIRCUITO

Como la pérdida de carga es proporcional a la longitud de la tubería,en los terminales situados a más distancia tendrán una mayor perdidade carga, y los más cercamos una pérdida menor.

Como el caudal tiende a circular por el circuito de menor pérdida,resultará que los terminales más cercanos tendrán un caudal excesivo,y los más alejados un caudal de agua insuficiente. El circuito estaráentonces desequilibrado. Se puede comprobar midiendo la temperaturade salida del agua en varios terminales, y observando que hay diferenciasnotables de temperatura.

Para equilibrar un circuito de distribución de agua puede realizarse deforma manual en instalaciones reducidas, mediante ajuste de las llavesde regulación o detentores.

Deberemos comprobar todos los terminales hasta que la temperaturadel agua de retorno sea uniforme con todos en carga. Es decir el saltotérmico entrada–salida debe ser igual en todos. Si el salto es grande, hayque aumentar el caudal, y si el salto térmico es pequeño, hay que disminuirel caudal.

10.1. Retorno invertido

Por el por tubo de retorno el agua debe volver hacia la enfriadora, peroel retorno invertido consiste en que en el tubo de retorno circula el aguaen sentido opuesto, es decir igual al de ida, y al final el tubo gira 180grados, y vuelve hacia la enfriadora.

De esta forma si sumamos la distancia de ida y retorno, todos los terminalesquedan a la misma distancia total del colector de salida, y por lo tanto,todos los terminales quedan equilibrados.

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El retorno invertido es muy conveniente, y obligatorio en instalacionescon muchos ramales y terminales, como los hoteles o edificios de oficinas.

10.2. Válvulas de equilibrado automático

Estas llaves tienen, además de la rueda principal, dos tomas de presión.Mediante un calibrador electrónico puede ajustarse a una pérdida decarga diferencial, es decir entre la entrada y la salida, de forma proporcionalal caudal.

Es decir, podemos compensar la diferencia de longitudes mediante estasllaves con gran precisión.

Pueden instalarse en la entrada de los terminales, o en los ramalesprincipales, como las plantas de un hotel.

También puede realizarse un sistema mixto, mediante un retorno invertidoen la bajante general, y válvulas equilibradoras en los ramales.

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11. BOMBA IMPULSORA Y ACCESORIOS

11.1. Cálculo y selección de la bomba

Para elegir la bomba que impulsará el agua por las tuberías del circuitotenemos que partir de dos datos:

• Caudal del circuito.

• Presión a vencer o pérdida de carga total del circuito.

Válvula equilibradora

El caudal hemos visto que se obtiene de dividir la potencia frigoríficapor el salto térmico del agua:

Q (L/h) = P (kcal/h) / (T2 – T1)

La pérdida de carga del circuito la tendremos que hallar según lo descritoen el punto 9 de esta UD, partiendo del caudal anterior.

Si hemos calculado la red con el método de pérdida de carga constante,simplemente multiplicaremos los metros de tubería hasta el punto másalejado (incluyendo la longitud equivalente de accesorios), por la pérdidaunitaria fijada en m.c.a/m. Al total le sumaremos las pérdidas en elfancoil y en la enfriadora.

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Cálculo

Una vez hallada la pérdida de carga en el punto más desfavorable,deberemos elegir una bomba de impulsión que nos asegure el caudalde cálculo de la instalación.

La selección de una bomba centrífuga es similar a la de un ventilador,tal como describimos en la UD 2, es decir utilizaremos la curva caudal -presión de la bomba, o del grupo de bombas de un catálogo comercial.

Bomba de circulación simple

1: Calculamos la pérdida de carga con dos caudales diferentes, uno unpoco mayor que el otro.

2: Sobre la curva característica caudal - presión de la bomba situamoslos dos puntos y los unimos mediante una recta.

3: La intersección entre esta recta y la curva de la bomba nos dará elpunto de funcionamiento, es decir el caudal real que hará circulardicha bomba.

4: Si el caudal es excesivo o débil, realizar los pasos 2 y 3 sobre la curvade otra bomba, hasta hallar la adecuada.

Para adaptar el caudal con exactitud las bombas suelen tener dos o tresvelocidades, que se seleccionan mediante un conmutador, y con lo queobtenemos tres curvas diferentes, seleccionando la más adecuada a lainstalación.

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En caso de instalaciones con varias zonas diferentes, como:

• Diferentes plantas del edificio de un hotel.

• Zonas de salones o comedores.

• Zonas de centros comerciales.

Curva bomba circulación

Se suele instalar una bomba para cada zona, que es activada por eltermostato o mando de dicha zona. Entonces es muy convenienteintercalar una llave de asiento en la salida de la bomba, para poderestrangularla si hace falta, y ajustar mejor el caudal.

Selección

Las bombas de circulación para climatización son similares a las decalefacción.

Las pequeñas están formadas por un sólo cuerpo cerrado que englobael motor eléctrico y la bomba centrifuga. El motor se refrigera por elcaudal del circuito.

En las bombas grandes el motor eléctrico está separado de la bomba, yel eje de transmisión se sella por una estopada o cierre mecánico, queimpide la fuga de agua.

A partir de 100 kW térmicos de la enfriadora, las bombas suelen serdobles, formadas por dos bombas gemelas en paralelo, para tener másseguridad en caso de avería de una de ellas.

Las bombas pequeñas hasta 1 kW suelen ser monofásicas, con condensadorpermanente.

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Las bombas mayores son trifásicas, y a partir de 10 kW deben arrancarmediante algún sistema que limite su intensidad, como estrella-triánguloo arranque lento por variador.

La potencia de la bomba la podemos calcular aproximadamente mediantela expresión:

Q L/s x H m.c.a.x 9,81P watios = ------------------------------–––––––––––

0,5

Siendo H la pérdida de carga total.

Montaje

Las bombas de circulación deben de instalarse con:

• Una llave de corte a ambos lados de la bomba, para poder aislarlasin tener que vaciar todo el circuito.

• Un filtro de malla antes de la aspiración (y después de la llave), pararetener partículas que pueda arrastrar el agua del circuito. Este filtrodebe limpiarse tras los primeros días de funcionamiento de lainstalación. También pueden instalarse dos tomas de manómetroantes y después del filtro, para poder ver la diferencia pérdida decarga del mismo, y saber si precisa limpiarse.

• Tomas para presión antes y después de la bomba, para verificar sufuncionamiento.

Los acoplamientos de las bombas pequeñas suelen ser mediante unenlace roscado desmontable, y a partir de 2" mediante bridas normalizadascon tornillos y juntas de goma.

Las bombas grandes instaladas entre bridas, deben tener un carrete dedesmontaje, o trozo de tubería telescópica de longitud ajustable.

En general, siempre debemos instalar la bomba de forma que puedadesmontarse y sustituirse con facilidad, ya que es un elemento mecánicomóvil sometido a desgaste.

11.2. Bombas en varios circuitos

En los sistemas centralizados se divide la distribución de agua en varioscircuitos, según las diferentes zonas, o estancias con diferentes horarios.

Por ejemplo en un hotel se realizará un circuito para las habitacionesorientadas al Norte, y otro para las orientadas al Sur. También se instalarácon circuito propio las salas nobles, comedor, salones, etc.

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Es decir, en cada circuito se impulsa el agua a una zona, y retorna de lamisma a la enfriadora. Si la zona no está habitada, la bomba se puedeparar, y por lo tanto los terminales de dicha zona no consumen calorías.

En grandes instalaciones el número de circuitos puede ser grande, y conbombas de diferentes tamaños.

11.3. Colectores

Si una instalación necesitamos dividirla en varios circuitos, para zonasdiferentes, tendremos que realizar un colector de ida y otro de retorno.

Los colectores son tuberías de diámetro mayor que las de los circuitos,desde las que parten los diferentes circuitos de la instalación, con llavesde corte para aislarlos.

Realizaremos un colector de ida y otro de retorno, sobre el que instalaránlas bombas de impulsión de cada circuito.

En caso de instalar varias enfriadoras, las conectaremos en paralelo a losdos colectores.

Esquema conexión enfriadoras en paralelo

Como los caudales del secundario pueden ser muy distintos, por habercircuitos cerrados o en marcha, se realiza un tubo de unión entre elcolector de ida y el de retorno, para equilibrar los caudales, e independizarel primario del secundario.

En caso de equipos pequeños con varios circuitos también puedeninstalarse una sola bomba y electroválvulas de tres vías en cada circuito.

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11.4. Depósitos de inercia

Si tenemos una enfriadora de agua de 100.000 Kcal/h en un edificio, enel que sólo hay demanda de frío en uno o varios locales pequeños, quesuman 5.000 Kcal/h, se presenta el problema de que la máquina arrancay en 6 minutos cubrirá la demanda, y parará. A los 6 minutos volverá aarrancar y así sucesivamente. Es decir, el número de arranques a la horaserá de

60 minutos/hora / 12 minutos = 5 arranques a la hora

Las enfriadoras grandes sólo permiten un número reducido de arranquesa la hora (de 2 a 4), pues pueden estropear, o acortar su vida útil.

Para evitar esto, lo más sencillo es aumentar el volumen de agua circulandopor la instalación, de forma que cuando la enfriadora pare, la masa deagua enfriada sea la que continúe proporcionando calorías a las unidadesterminales, y la enfriadora tarde en arrancar.

Para ello instalamos un depósito aislado en serie con el circuito primario.

La cantidad de Kcal almacenadas en el agua la obtenemos de:Q = m.Ce.(T2 – T1).

Ejemplo: si un circuito de agua funciona entre 12° C y 6°C, y el volumende agua es de 5.000 L. Calcular la inercia del mismo.

Solución: Q = 5000 x 1 x (12 – 6) = 30.000 Kcal.

Si la enfriadora más pequeña es de 60.000 Kcal/h, calcular el númerode arranque a la hora cuando no hay ninguna demanda de calor.

Solución: 60.000 Kcal/h / 30.000 Kcal = 2 arranques/hora

Deposito de inercia

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12. UNIDADES TERMINALES

La unidad terminal transfiere la energía térmica que transporta el aguaal ambiente del local.

En el caso de equipos de frío, absorben calorías del local y las pasan alagua del circuito, que aumenta de temperatura.

Las unidades terminales más frecuentes son:

• Radiadores.

• Aerotermos.

• Ventilo-convectores o fan-coils.

• Unidades de tratamiento de aire.

• Circuitos de suelo radiante.

• Circuitos de techo frío.

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13. EL FANCOIL

Un fancoil consiste básicamente en una batería de intercambio agua-aire, y un electro-ventilador. El aire de la habitación es forzado a atravesarel intercambiador agua-aire o batería de agua, se enfría y es lanzado denuevo a la habitación.

Si lo que enviamos al fancoil es agua caliente, entonces funcionará comoun radiador de calefacción.

Fancoil

En caso de distribuciones a cuatro tubos, el fancoil incorpora dos baterías,una de frío y una de calor, con conexiones independientes, pero con unúnico ventilador.

13.1. Componentes de un fancoil

Los componentes de un fancoil son:

• Carcasa o chasis que sostiene el resto de elementos. Realizada enchapa de acero.

• Cubierta o mueble embellecedor que oculta sus componentes. Cajaexterior con diseño decorativo realizada en chapa pintada o plástico,con rejilla para orientar la descarga del aire.

• Batería enfriadora de cobre con aletas de aluminio, con conexioneshidráulicas de roscar para conectarlo al circuito de distribución.

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• Ventilador centrífugo o tangencial, con motor eléctrico monofásicode espira en sombra o condensador permanente, con dos o tresvelocidades. Siempre son de bajo nivel sonoro.

• Batería de recogida de condensados, con salida a tubo de desagüe.

• Filtro de aire, situado en la entrada. De fácil desmontaje

• Caja de conexiones eléctricas, y mando termostato, en el propiomueble o a distancia.

• Válvula de tres vías (si se instala, para cortar la circulación de aguaen la batería).

13.2. Clasificación

Los fancoils clásicos pueden ser:

• Con cubierta, o sin cubierta (para forrar con maderas nobles, oempotrar).

• Verticales de pie u horizontales de pared o techo.

• Vistos o de empotrar con conducción de aire por conductos.

Con dos o cuatro tubos (una batería o dos).

• Con mando incorporado o a distancia.

• Con válvula de tres vías o directos.

• Con rejilla fija u orientable.

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Recientemente han aparecido otros modelos de fancoils que imitan alas unidades interiores de los equipos split, como:

• Fancoils de pared tipo split.

• Fancoils de cassette, para empotrar en techos.

• Fancoils de empotrar de una y dos vías.

Estos equipos son bastante más caros que los fancoils tradicionales, perotanto su estética como su perfeccionamiento y funcionamiento son muysuperiores.

Fancoil de conductos de media y alta presión: en el caso de climatizarestancias grandes, se utilizan fancoils de gran tamaño, en instalaciónoculta, y con distribución de aire mediante conductos de fibra, rejillasy difusores.

Estos equipos son similares a las unidades aire-aire interiores en cuantoa instalación, conexión con los conductos, alimentación eléctrica, etc.,solamente se diferencian en que las conexiones frigoríficas de la bateríason conexiones a la red de distribución de agua.

13.3. Conexión hidráulica de un fancoil

Los fancoils se pueden conectar ala red de distribución de aguamediante dos simples llaves de corte.De esta forma el agua circulasiempre por la batería, hayademanda o no de calorías.

Pero es preferible intercalar unaválvula de tres vías, para que cuandono haya demanda de calor en laestancia, cortar el flujo de agua a labatería, y evitar seguir transmitiendocalor por convección natural.

Si el fancoil es de 4 tubos, esdecir con una batería de fríoy otra de calor, se necesitaránobligatoriamente dos válvulasde tres vías, una para cadabatería.

Conexiónes de fancoil

Esquema general instalación

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Fancoil a dos y cuatro tubos

No deben poder conectarse ambas baterías a la vez.

13.4. Esquema de control de un fancoil

Los fan-coils se controlan desde un mando a distancia - termostatoindependiente de la unidad.

Aunque hay diversos fabricantes, los mandos suelen seguir un esquemacomún de acuerdo con el tipo de control:

• Termostato sobre el ventilador: el termostato arranca o para elventilador del fan-coil. Un interruptor apaga el equipo, y unconmutador invierte el contacto del termostato en verano-invierno.En verano el ventilador permanece encendido al mínimo cuando eltermostato ha cortado, y en invierno para.

Termostato control fancoil

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• Termostato y mando sobre ventilador y válvula de agua: igual, paraalcanzar la temperatura se corta la electroválvula de paso de agua ala batería (o válvula de tres vías).

• Mando proporcional sobre válvula de tres vías modulante: el caudalde agua se ajusta a la demanda de calor. No es muy común.

Esquema eléctrico fancoil

Estos equipos son similares a las unidades aire-aire interiores en cuantoa instalación, conexión con los conductos, alimentación eléctrica, etc.

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14. CLIMATIZADORAS O UNIDADES DETRATAMIENTO DE AIRE (UTA)

A los grandes fancoils se les llama climatizadoras o unidades de tratamientode aire (UTA). Se fabrican a medida mediante secciones o módulos, quese van acoplando en serie, hasta formar el equipo. Estos equipos controlancon precisión la calidad del aire de un local, temperatura, humedad yrenovación.

Se emplean sobre todo en la climatización de grandes espacios de edificioscon sistemas centralizados: salones de hoteles, comedores, etc., en generalen locales con elevada densidad de ocupantes, y en donde se precisecontrolar con precisión las condiciones de confort todo el año.

En general son equipos de gran tamaño, en forma de prisma rectangular,que se instalan en cuartos apropiados sobre cubiertas, o en plantasintermedias de grandes edificios. Muchas veces su tamaño permite entraren los distintos compartimentos mediante puertas.

Unidad de tratamiento de aire (UTA)

Las unidades de tratamiento de aire pueden ser equipos complejos, queconsiguen climatizar correctamente un local, ajustando perfectamentelas condiciones de temperatura y humedad relativa, así como aportaraire nuevo de ventilación, y expulsar aire sobrante del local, recuperandoel calor del mismo.

Las UTAs no son equipos autónomos, ya que no incorporan sistemas deproducción de frío ni de calor, sino que se conectan a una red dedistribución de agua o refrigerante, con equipos de producción remotos.

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15. SECCIONES DE UNA UTA

Una UTA se forma a base de acoplar módulos con funciones específicas,que llamamos secciones:

Opciones y posibles ampliaciones de un climatizador

15.1. Sección de ventiladores

De tipo centrífugo de baja presión, con motores eléctricos separados ycon accionamiento mediante correas. Suelen tener dos o más rodetesen un chasis de chapa galvanizada.

Para variar el caudal se colocan diferentes poleas en el motor o ventilador,lo cual cambia la proporción entre calor sensible y latente de la batería.

Sección ventiladores

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Cuando se desee un sistema de climatización con una buena ventilacióndel local, deben instalarse con dos ventiladores, uno en cada extremode la unidad, que llamamos de impulsión y de retorno.

De esta forma podemos tomar aire exterior y expulsar el aire sobrante,además de climatizar el local, sin provocar depresiones ni sobrepresionesen el mismo.

15.2. Sección de baterías de frío y de calor

Cada sección consiste en un serpentín de cobre con aletas de aluminio,con dos conexiones para el circuito de agua de la enfriadora, y unabandeja de recogida de condensaciones en la batería de frío.

La batería de calor puede conectarse a otra bomba de calor, o a unacaldera. En ambos casos debe llevar una válvula mezcladora de 3 vías,para mantener la batería a la temperatura deseada.

La batería de frío se indica con un signo –

La batería de calor se indica con un signo +

Cada batería puede tener dos o más filas de tubos, dependiendo de lacalidad del equipo.

Baterías de frío y de calor

Relación calor sensible/latente.

La batería de frío sabemos que absorbe calor sensible (enfriando el aire),y calor latente (condensando la humedad sobrante).

Dividiendo ambos valores, resulta un coeficiente que puede estar entre0,3 y 0,5. Pues bien, este valor lo podemos indicar al encargar el equipo,de forma que coincida con el valor calculado en el local (mediante unahoja de cargas completa).

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Pero una vez tengamos la unidad, también se puede modificar la relaciónsensible/latente, variando la velocidad del ventilador, o el caudal de aguaen la batería.

La potencia de las baterías se indica por el fabricante, para diferentestemperaturas de agua y caudal.

En general las baterías de frío y de calor se controlan mediante válvulasmezcladoras de 3 vías en las conexiones de agua, accionadas por unservomotor, y controladas por autómata en función de la temperaturade salida del aire.

15.3. Sección de filtros y prefiltros

Los prefiltros son armazones con una tela metálica sobre la que se colocaun fieltro fino, que retendrá las partículas y fibras arrastradas por el aire.Se deben extraer con facilidad y se limpian con agua o aire a presión.

Los filtros más perfectos son secciones con un conjunto de bolsas omallas de más espesor, que permiten una buena limpieza del aire, enlocales en los que se precise, como hospitales, residencias, etc.

Otro sistema muy perfecto es el de filtros electro-estáticos, en los que elaire atraviesa unos filamentos a alta tensión, y son atraídas las partículaspor la carga eléctrica. Periódicamente se invierte la carga y las partículascaen en una bandeja.

15.4. Sección de humidificación

En esta sección se coloca un equipo que inyecte agua en el flujo de aire,al objeto de aumentar la humedad relativa del aire.

La sección de humidificación se instala en locales donde sea mayoritariala carga de calefacción, y se desee dotar el ambiente de un buen confort,como cines, teatros, museos, etc. Recordemos que al calentar el aire suhumedad relativa desciende rápidamente, quedando en muchas ocasionesel aire muy seco.

El aporte de agua puede hacerse con:

• Bandeja de agua con resistencia eléctrica, que provoque evaporación.

• Fieltro o mallas humedecidas por arriba.

• Tubería de agua a presión con inyectores.

Las tuberías deben estar conectadas a la red de agua potable, o aguadescalcificada, y accionadas por una electroválvula o mediante una bombadosificadora de membrana.

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Esta sección puede presentar problemas por obstrucciones debidas a lacal del agua.

El caudal de agua se puede calcular conociendo las condiciones deentrada del aire en el diagrama psicrométrico, y sus humedades específicasW en gr/kg aire:

Caudal agua en L/hora = m3/h aire x 1,2 x (W2 – W1) / 1000

15.5. Sección de mezcla

La sección de mezcla es una caja en la aspiración del aparato, o tras elventilador de retorno si lo hay.

Su objeto es:

• Expulsar al exterior una parte del aire que viene del local.

• Tomar la misma cantidad de aire nuevo del exterior.

Para ello se instala en una caja dos o tres conjuntos de compuertas deaire motorizadas que permiten ajustar el aire de retorno, y el de tomade aire exterior, y el de expulsión de aire sobrante, en los porcentajesdeseados.

La sección de mezcla de aire es muy conveniente porque permiteprescindir de la instalación de ventilación del local, ya que podemosindicar el porcentaje de aire exterior a tomar por la climatizadora.

Pueden tener muchas configuraciones, dependiendo del número ydisposición de las compuertas de aire. En algunos casos tiene tambiénun ventilador llamado de retorno, que mejora el sistema.

El accionamiento de las compuertas de mezcla puede ser de formamanual o automática mediante servomotores.

En caso de ser manual se fija midiendo el caudal de aire que entra conun anemómetro, y ajustando la abertura hasta conseguir el porcentajedeseado.

Las modernas climatizadoras disponen de autómatas de control queajusta en aire exterior de forma que se adapta a la ocupación del local,que puede ser detectada por una sonda de calida de aire o de CO2,situada en el retorno de aire a la climatizadora.

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15.6. Sección de recuperación

Cuando en un local climatizado extraemos aire ya climatizado y loexpulsamos al exterior, estamos haciendo una función obligatoria porsanidad, pero perjudicial energéticamente, ya que estamos tirandofrigorías al exterior, y por lo tanto haciendo trabajar más a la máquinaclimatizadora.

Recuperador de calor flujo cruzado, placas

Del mismo modo, al introducir aire del exterior al local, para aportaraire nuevo a sus ocupantes, estamos introduciendo aire caliente, queaumenta en trabajo del climatizador.

El caso de ser el caudal de ventilación importante (salas con muchaocupación), es conveniente instalar un recuperador de calor, es decirun equipo que sirve para recuperar el calor del aire de extracción dellocal, cediéndolo al aire nuevo que entra, de forma que ahorramosenergía térmica.

El aire frío que tiramos enfría el aire caliente que entra, y en inviernoal contrario.

Los recuperadores son equipos que permiten recuperar el calor del airede extracción del local, y cederlo al aire de ventilación que entra desdeel exterior.

Pueden recuperar calor sensible, calor latente o ambos.

Son obligatorios por normativa para caudales de ventilación de más de4 m3/s.

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Pueden ser varios tipos:

• De placas a contracorriente, por un lado de la placa circula el airedel local hacia el exterior, y por el otro circula el aire del exteriorhacia el local. las placas se apilan en un bloque rectangular.

Recuperador de calor flujo paralelo

• De tambor rotativo: un tambor metálico con perforaciones giralentamente perpendicularmente a los dos conductos, de forma queal atravesarlo el aire que sale del local lo calienta, y al girar y pasaral otro conducto, calienta el aire que entra.

• De tambor poroso. Además de recuperar calor sensible, tambiénrecuperan calor latente.

• De bomba de calor: incorporan dos baterías y un pequeño compresor,para trasladar calorías de un fluido al otro.

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16. ENFRIAMIENTO GRATUITO

El sistema de “free-cooling” o enfriamiento gratuito consiste en cortarel suministro de agua fría a la batería, y tomar todo el aire del exteriorcuando la temperatura ambiente sea menor que la necesaria en el local.Es decir simplemente ventilamos, mediante la apertura de la toma deaire exterior de la caja de mezcla.

El sistema puede ser accionado mediante dos sistemas: entálpico o másico.El sistema másico sólo compara las temperaturas interior y exterior. Elsistema entálpico es mucho mejor, pues compara temperaturas yhumedades relativas del interior y exterior.

Es un sistema casi obligatorio para:

• Discotecas, por trabajar principalmente durante la noche, cuando latemperatura exterior es baja.

• Teatros y cines.

• Salones de banquetes, en los que se precisa enfriar incluso en inviernopor la densidad de personas.

El RITE lo hace obligatorio para equipos con caudal mayor de 4 m3/sy funcionamiento mayor de 1.000 horas al año.

16.1. Free-cooling térmico

Los free-cooling de tipo térmico funcionan comparando las temperaturasdel aire del interior y exterior del local, de forma que arrancan cuandohay una diferencia mínima, que podemos programar.

Es decir si el aire del local esta a 24° C, y fijamos un salto mínimo de7° C, hasta que la temperatura exterior no baje a 24 – 7 = 17° C, noarrancará el free-cooling.

16.2. Free-cooling entálpico

Los free-cooling de tipo entálpico son más perfectos, ya que comparanla temperatura y humedad relativa de ambos aires, de forma que secompara su energía total o entalpía, (que podemos medir en el diagramapsicrométrico).

Hay que tener en cuenta que aunque el aire exterior esté más frío queel interior, puede estar muy seco, y su entalpía ser menor que la del aireinterior.

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17. CÁLCULO Y SELECCIÓN DE UNA UTA

17.1. Proceso teórico de climatización del aire de un local

La climatización completa de un local consiste en controlar lascaracterísticas del aire interior para adecuarlo a las condiciones de confortrequeridas por sus ocupantes, además de mantener el nivel adecuadode ventilación y calidad del aire.

Es decir, debemos controlar:

• La temperatura del aire.

• La humedad relativa.

• El aporte de aire exterior nuevo.

• La limpieza o filtrado del aire.

El caso más frecuente es el enfriamiento con deshumidificación, que serepresenta esquemáticamente en la figura siguiente:

Esquema sistema de climatización

Y en el diagrama psicométrico vemos los puntos con los estados del aire.

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Representación en el diagrama psicométrico

Explicación del proceso:

Punto a: es el aire que retorna del local, con las condiciones fijadas enel mismo: temperatura 24° C, Humedad 50%. Contenido de agua 9 gr/kg.

Punto b: el aire de retorno se mezcla con el aire exterior en una proporciónde 5 a 1, resultando una mezcla en las condiciones del punto c.

Punto d: el aire sale de la batería con la temperatura de la batería, 9° Cy humedad 100%, pero realmente todo el aire no ha tocado la batería,por factor de by-pass de 0,2. Esto se asimila como si el 80% del aire desalida lo mezclamos con un 20% de aire inicial. Es decir, mezclar 8 partesdel aire condiciones de la batería, con 2 partes condiciones c. El resultadoes el punto d, o salida de aire de la batería.

Punto e: tras el paso por el ventilador y roce con los conductos el aireaumenta un par de grados su temperatura. Sale con 14° C y 80% Hr.W = 8,5 gr/kg.

Tramo del punto e al punto a: el aire en el local aumenta su temperaturay su humedad, y se inicia el ciclo de nuevo.

Las climatizadoras se seleccionan con los parámetros siguientes:

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17.2. Selección de la UTA

Las fases para seleccionar una UTA son las siguientes:

1 Demanda térmica del local, con el porcentaje de calor sensible ylatente:

Se conocen mediante el cálculo de la carga térmica del local.

Se debe aplicar un coeficiente de seguridad en la selección del equipode un 5 al 10% por encima, ya que el rendimiento del equipo puedebajar por las condiciones del mantenimiento (suciedad filtros,envejecimiento, etc.).

2 Caudal de ventilación del local, dependiendo de su ocupación.

El caudal de ventilación dependerá de la ocupación del local, y porlo tanto es preferible que pueda ajustarse automáticamente, o medianteun temporizador.

3 Valores de temperatura y humedades interiores y exteriores.

Dependerán del uso del local y su situación.

4 Niveles de confort a alcanzar: temperatura, humedad relativa, limpiezadel aire.

Dependerán del nivel de calidad requerido en la instalación. Si seprecisa controlar la humedad relativa con precisión, se incluirá unmódulo de inyección de agua, y baterías de post-calentamiento. Si seprecisa una gran pureza del aire impulsado, se incluirán módulos defiltros de bolsas o filtros electrostáticos.

5 Necesidad de recuperación del calor de extracción.

En grandes instalaciones es obligatorio recuperar las calorías del aireextraído, y cederlas al aire de ventilación introducido (en caudalesde ventilación mayores de 4 m3/s). Aunque los recuperadores sonequipos caros, cada día se van introduciendo más en las instalacionescomerciales.

6 Posibilidad de enfriamiento gratuito por funcionar en horarionocturno.

Debe preverse siempre en instalaciones con funcionamiento durantela tarde o noche.

7 Temperaturas de los circuitos de agua fría y caliente.

En general, pueden variar dependiendo de si la fuente de calor esuna caldera o una bomba de calor.

8 Espacio disponible.

Las climatizadoras son equipos muy voluminosos, y debe estudiarsecuidadosamente su ubicación, y el modo de trasportarlas y situarlas.

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En los catálogos comerciales existen posibilidades muy variadas paraencontrar la climatizadora adecuada a cada necesidad, pero deberemostener en cuenta que el plazo de entrega suele ser de 2 meses comomínimo, ya que se trata de equipos fabricados o ensamblados bajodemanda.

Algunos fabricantes proporcionan programas informáticos para seleccionaradecuadamente sus equipos.

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18. SISTEMAS DE CAUDAL DE REFRIGERANTEVARIABLE (VRV)

Los sistemas de caudal de refrigerante variable (mal llamados volumende refrigerante variable) se conocen por las siglas inglesas VRV (VariableRefrigerant Volume), son de reciente aparición en el mercado, e intentansustituir a los sistemas con distribución por agua.

Básicamente consisten en unos unos equipos productores con compresoresen paralelo, una red de distribución con tuberías frigoríficas, y unidadesterminales conectadas al igual que en una instalación frigorífica múltiple,es decir cada terminal con su propio mando, termostato y solenoide parael paso o corte de refrigerante.

Es como un sistema multi-split, pero con muchos más equipos interiores.

Como la demanda de líquido es variable (dependiendo el número ypotencia de las unidades terminales en marcha), el equipo productordebe poder variar su producción frigorífica mediante el arranqueescalonado de compresores o variación de velocidades de los mismos.

Es decir se trata de un sistema centralizado, pero sin fluido frigoríferointermedio (agua).

Al ahorrar un salto térmico, su rendimiento teórico es mayor que losequipos aire-agua.

Válvula de expansión electrónica

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Como el calor latente de los refrigerantes es del orden de 10 veces elcalor sensible del agua, la ventaja de estos equipos es evidentemente lareducción de tamaños de tubería, llaves y accesorios, eliminación debombas de impulsión de agua, vasos de expansión, y resto de accesorios.

También se evitan problemas de corrosión, ruidos, y en general sesimplifica notablemente la ejecución y mantenimiento de la instalación.

Por el contrario, son equipos más caros y de funcionamiento internomás complejo, y de regulación electrónica. Además, que cada fabricantetiene sistemas de diferentes, que son totalmente incompatibles entre si.

Una parte fundamental de estos equipos es la válvula de expansiónelectrónica, que mediante impulsos puede mantener el caudal derefrigerante en un nivel óptimo para cada equipo, y reaccionar deinmediato a las variaciones de carga de los equipos.

Cuando una unidad terminal precisa de frío, su termostato abre la electro-válvula de su tubería de líquido, y su batería comienza a enfriar.

18.1. Equipos productores

Son equipos condensados por aire de tipo vertical, con ventilador superiorde tipo axial, diseñados para ser ubicados en el exterior, preferentementesobre cubiertas de edificios.

Estos equipos se acoplan en paralelo formando filas, de forma que se vasumando su capacidad frigorífica.

Las filas se separan entre ellas con un pasillo que permita su buenaventilación y acceso para su mantenimiento.

Sus medidas varían de uno a otro fabricante, alrededor de 0,80x0,80 x1,70 m. de alto.

Circuito de refrigerante en sistema VRV

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Tienen un circuito frigorífico muy complejo, con varios compresores yuno de ellos invertido, inyección de líquido intermedia, recuperadoresde calor, válvulas de expansión electrónicas, etc.

En control se basa en autómatas integrados, que se comunican entre símediante un bus de datos a dos hilos, y que realiza las funciones decontrol, alternancia de equipos, etc.

Los equipos de distintos fabricantes no pueden unirse en paralelo portener sistemas de control propios, por lo menos hasta la fecha.

18.2. Redes de tubería de refrigerante. Sistemas

Los equipos productores se unen en paralelo a sendos colectores delíquido y gas.

De estos colectores parte una red de tuberías en forma ramificada hastalos distintos equipos terminales, con diámetros adecuados a la potenciatotal de los equipos que suministran.

Los tubos son de cobre frigorífico, y han de ir perfectamente aislados.

Las derivaciones pueden realizarse mediante Tes normales, o con piezassuministradas por el fabricante, que intentan derivar los caudales conmayor exactitud.

También hay sistemas mediante bloques de electroválvulas electrónicasy ajustadores de presión que van en el interior de cajas aisladas, de lasque salen hasta 20 terminales.

Un dato importante es la máxima distancia vertical entre la unidadexterior y el terminal más bajo, que suele ser de 30 a 50 m.

Según el número de tubos, el sistema de distribución se denomina:

A dos tubos:

Consta de tubo de refrigerante líquido a alta presión, y tubería derefrigerante gas a baja presión. El sistema funciona con todos los terminalesen modo frío, o todo en modo calor.

A tres tubos:

Se tienden tres tubos, los dos del sistema anterior, más un tubo que partede la descarga del compresor, o gas caliente. De esta forma unos terminalespueden funcionar en modo frío (tubo de líquido a tubo de aspiración),o en calor (gas caliente a líquido). Es decir, unos terminales puedenarrancar en modo frío y otros en modo calor.

A cuatro tubos:

Es el más perfecto, pues hay un circuito de frío con dos tubos (líquidoy gas baja opresión), y otros dos de calor (gas caliente y líquido). Pueden

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partir de los equipos productores, y unirse o dividirse en lajas de reparto,que controlan el flujo de refrigerante.

18.3. Sistemas de VRV con recuperación

Son sistemas con distribución del refrigerante mediante tres o cuatrotubos, con lo que se consigue suministrar frío y calor simultáneamentea los equipos terminales.

Es decir, una parte del edificio puede conectar los equipos en modo frío,y otros en calor.

La ventaja, además, es que el calor absorbido por los equipos en modofrío, es cedido a los equipos en modo calor, y el equipo productorúnicamente disipa o cede el calor que falta. Con este sistema se consiguenunos rendimientos térmicos globales excepcionales. Es decir, el sistemafunciona con un bajo consumo de energía eléctrica.

En el circuito de la figura podemos observar unos sistemas conrecuperación de calor.

Circuito VRV , dos, tres y cuatro tubos

18.4. Unidades terminales VRV

Se utilizan las unidades interiores de equipos split, pero con una válvulasolenoide y válvula de expansión electrónica, para abrir y ajustar el flujode refrigerante.

Existen de tipo pared, suelo y techo, cassette y conductos, de formaexterior similar a los equipos autónomos del mismo nombre.

La ventaja es que cada unidad tiene su propio mando a distancia, y elusuario lo maneja como si fuese un equipo individual propio, pero sinunidad exterior.

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También pueden instalarse climatizadoras de conductos, y su red dedistribución de aire con rejillas de impulsión y retorno.

18.5. Control de sistemas VRV

Los sistemas VRV se comunican y controlan mediante un bus de controla dos hilos que une todos los equipos.

A este bus puede conectarse una consola de supervisión tipo PC.

De esta forma, desde la central de control se tiene acceso al funcionamientode todos los equipos, arranque, paro, anulación, estadísticas de consumos,etc.

El sistema es ideal para grandes centros comerciales, edificios públicosy de oficinas, hoteles, etc., ya que permite una buena gestión del consumode energía, y del mantenimiento.

18.6. Montaje y mantenimiento de sistemas VRV

Los sistemas VRV deben proyectarse con el máximo de precisión,calculando adecuadamente:

• Capacidades de unidades terminales.

• Diámetros de tuberías den todos los tramos.

• Derivadotes, cajas de reparto. Puntos de toma de presión.

• Ubicación de las unidades productoras, su acoplamiento.

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En concreto debe extremarse al máximo el tendido y soldadura de todala red de distribución, así como su perfecto aislamiento.

Hay que resaltar que en caso de fuga de gas en el interior de unahabitación, y dado el gran volumen de refrigerante en el sistema, podríadesplazar totalmente el aire de dicho recinto, provocando la asfixia desus ocupantes.

Por ello, en el caso de instalaciones residenciales, se limita el número deequipos conectados a 20, calculándose en todo caso la concentraciónmáxima que permite el Reglamento de Instalaciones Frigoríficas.

El mantenimiento de estos equipos es muy simple, limitándose a lalimpieza de los terminales, y verificar el contenido de refrigerante en elsistema.

En general, los equipos electrónicos de los equipos informan mediantecódigos del tipo de problema que tiene el equipo averiado.

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19. MONTAJE DE INSTALACIONES CENTRALIZADAS

Primeramente se realizará el tendido de las tuberías de distribución porel edificio, y la instalación de las unidades terminales que vayan ocultassobre falsos techos.

Las tuberías de agua o refrigerante deben probarse por tramos, paraasegurarse de su buena instalación, y de la ausencia de fugas. Sobre todo,si posteriormente van a quedar ocultas.

Para la instalación de un equipo productor en la cubierta de un edificioseguiremos los pasos siguientes:

1. Preparación de la bancada para el equipo, según el peso del mismo(lleno de agua), y utilizando perfiles de acero soldados con apoyossobre puntos fuertes de la estructura (cabezas de pilares inferiores).Colocación de amortiguadores de vibración adecuados al peso quesoporten (dividir el peso total del equipo por el número de apoyosa colocar).

2. Izado de la máquina mediante grúa, y fijada sobre la bancada. Hayque prever que la grúa pueda llegar hasta un sitio desde donde izarla máquina, así como los posibles obstáculos existentes (cableseléctricos, barandillas, etc.).

3. Conexión de las tuberías de agua intercalando enlaces flexiblesantivibradores, para evitar que los tubos se partan por oscilación dela máquina en su funcionamiento. Conexión de tubo de llenado, devaciado y de condensados.

4. Conexión de la línea de alimentación eléctrica y del circuito decontrol (mando termostato remoto). Debe haber un interruptorantes de la máquina, y cercano a la misma.

5. Instalación de tomas para la medición de:

• Temperaturas de ida y retorno de agua.

• Presiones de ida y retorno de agua.

6. Instalación, si procede, de pantallas acústicas para evitar transmitirruido a viviendas vecinas. Panales absorbentes, setos, muretes, etc.

7. Llenado de la instalación con agua o añadiendo aditivos (glicol),purgando el aire del circuito en los terminales.

8. Arranque de las bombas de agua, purgando para evacuar todo el airedel circuito.

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9. Arranque de la bomba de calor, y equilibrado de la instalaciónhidráulica mediante la medición del salto térmico en cada terminal,o ajustando las llaves de equilibrado dinámico, si las hay.

10. Comprobación de que se alcanzan los parámetros de confort deproyecto.

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20. OPERACIONES DE MANTENIMIENTOPREVENTIVO EN SISTEMAS DE AGUA

Las operaciones en los elementos de ventilación y frigoríficos son similaresa las indicadas en el Tema 5 para equipos autónomos, y por ello omitiremossu descripción.

20.1. Circuito hidraúlico

Llenado y vaciado: el llenado inicial del circuito de agua es preferiblehacerlo con agua tratada o agua de la red, añadiendo unos aditivos paraneutralizarla (corregir su acidez).

Como el circuito debe mantenerse a una presión entre 1 y 3 bar, y siempreexisten pequeñas fugas, periódicamente hay que añadir agua al circuitopor las llave de llenado, hasta que el manómetro suba hasta la presióncorrecta. Si esta operación se hace con el agua fría, hay que dejar lapresión un poco por debajo del valor nominal, ya que al calentarse elcircuito aumentará.

Se puede llenar el circuito de forma automática cambiando la llave dellenado por una válvula reguladora de presión, ajustada a la presióndeseada. Siempre que baje la presión, la válvula introducirá agua de lared. En este caso la normativa obliga a instalar antes un contador deagua.

El problema de la cal: la cal es una sal (Carbonato cálcico C03 Ca) queestá disuelta en el agua de la red en mayor o menor cantidad, dependiendode la población, y que se deposita y adhiere a los puntos calientes de lasinstalaciones, formando una capa de color marrón claro de gran dureza,que va reduciendo el rendimiento de los intercambiadores de calor, y lasección de paso de las tuberías.

El mejor método para eliminar la cal es mediante un disolvente ácido,como el ácido clorhídrico (salfumán común) o el ácido nítrico. Lalimpieza debe hacerse rápidamente, para evitar que otros elementosmetálicos sean atacados.

Para la limpieza de intercambiadores o tuberías deberemos desconectarlodel circuito de agua, y conectarlo al equipo de limpieza, que consiste enun depósito con una disolución de agua y ácido, y una bomba circuladora.Se pondrá en marcha el equipo y esperaremos hasta que el agua salgalibre de suciedad y espumas. Aclararemos con mucha agua de la red paraeliminar completamente los restos de ácido, y volveremos a conectar elintercambiador.

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Limpieza de filtros de agua: si los filtros están correctamente instalados,se encontrarán entre dos llaves de corte, para poder aislarlos y desmontarlossin vaciar el circuito. Si la malla está corroída u obstruida por la cal,deberá sustituirse.

Si la malla está obstruida por una capa de cal, la disolveremos consalfumán, la aclararemos con agua y quedará perfectamente limpia.

Mantenimiento de bombas: las bombas de circulación de agua no precisande ningún mantenimiento, y sólo se intervendrá en caso de avería.

Si la instalación ha estado parada durante unos meses, las bombas puedenagarrotarse por la cal y el motor no poder arrancarlas. Deberemosdesmontar el tapón que cubre el eje. Y con un destornillador grande,introducirlo y hacer girar el eje hasta desbloquearlo.

El rodete puede obstruirse por fibras o virutas metálicas, produciendoun ruido de cavitación (como si tuviese perdigones agitándose dentro).

Con el tiempo, los rodetes pueden llenarse de cal o desgastarse, lo cualnotaremos por descender el caudal de agua.

Intercambiadores gas-agua: los intercambiadores pueden ser de tubosconcéntricos o de placas. Ambos se van llenado de suciedad y deincrustaciones de cal, que hacen que descienda el intercambio de calor,y por lo tanto el rendimiento del equipo.

20.2. Circuitos eléctricos y de control

Periódicamente tendremos que verificar los valores de:

• Intensidad consumida por el equipo, si está dentro de los valoresnormales.

• Temperatura de las protecciones, contactores, relés, bornas, etc.

• Temperatura de ajuste de termostatos.

• Puesta en hora de relojes programadores.

También es conveniente una limpieza interior de los cuadros eléctricosmediante soplado o aspiradora.

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21. MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO DE AVERÍAS

Las averías en una enfriadora de agua pueden ser:

• Averías en el sistema de movimiento de aire: ventiladores, compuertas,servomotores.

• Averías en el circuito frigorífico.

• Averías en el circuito hidráulico.

• Averías en el circuito eléctrico y de control.

Las averías en los elementos de ventilación y frigoríficos son similares alas indicadas en los temas 2 y 5 para equipos autónomos, y por elloomitiremos su descripción.

Averías en el circuito hidráulico

1. No hay caudal de agua.

• Bomba circuladora parada, agarrotada o quemada.

• Llave de paso cerrada. Obstrucción en la tubería principal o enuna válvula.

2. Hay poco caudal.

• Filtros de agua obstruidos.

• Bomba gira al revés.

• Circuito obstruído.

3. Presión de agua baja.

• Fuga de agua en el circuito.

4. Baja presión de gas en el compresor.

• Intercambiador de agua sucio o con capa de cal.

• Poco caudal de agua.

• Intercambiador congelado por falta de refrigerante.

• Batería exterior congelada (bombas de calor).

5. El agua circula, pero el equipo enfriador no arranca.

• El detector de flujo de agua está mal.

• El termostato de temperatura de agua está mal.

• El termostato de ambiente está mal.

• Fallo en circuito frigorífico.

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Averías en el circuito eléctrico y de control

1. El equipo no arranca.

• Falta de tensión de red

• Fusibles fundidos, automático saltado.

• Fases invertidas (corta el protector de fases)

• Falta señal desde el termostato remoto.

• Falla el programador horario.

2. Salta el automático de protección de la línea:

• Bomba de agua quemada o derivada a masa.

• Ventiladores quemados o cortados.

• Defecto a tierra, por falta de aislamiento o mojarse algún elementoeléctrico.

3. El circuito frigorífico no arranca:

• Falla detector de flujo de agua, el termostato de retorno de aguaestá mal.

• Baja presión de agua.

4. Arranques y parada cortas:

• Termostato regulado con diferencial, muy bajo.

• Termostato interior o presostatos, mal tarados.

• Temperatura exterior muy baja

Ruidos y vibraciones

• Bombas desequilibradas.

• Velocidad de agua en el circuito excesiva.

• Golpes de ariete por velocidades excesivas del agua.

• Silbidos en llaves de regulación.

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22. NORMATIVA Y REGLAMENTOS APLICABLES

La normativa a tener en cuenta en las instalaciones de climatización condistribución de agua es principalmente:

• Reglamente de instalaciones térmicas en los edificios (RITE), enconcreto sus Instrucciones técnicas: ITE 001, ITE002 e ITE003.

• Norma Tecnológica de la edificación “Condiciones Acústicas de losedificios NBE-CA-88, sobre niveles de emisión sonora de los equiposy su transmisión máxima a viviendas próximas.

• Código Técnico de la Edificación. CTE.

22.1. El problema sanitario por la legionellosis

La bacteria legionella se reproduce en ambientes húmedos, y a unatemperatura templada, entre 15° C y 40 ° C. Estas condiciones se puedendar en los elementos siguientes de una instalación con agua:

• Torres de recuperación de agua, en la cuba y en los filtros.

• Condensadores refrigerados por agua.

• Bandejas de recogida de condensados de climatizadoras.

• Conductos de aire con condensaciones de agua.

Si la bacteria se difunde en el aire, puede ser aspirada por una persona,y provocarle una grave infección, que puede llevarle a la muerte.

El problema es muy frecuente en circuitos de agua abiertos y ventilados,como una torre de recuperación. Menos frecuente en circuitos cerrados,con depósito de expansión abierto, y prácticamente nulo en circuitos decirculación cerrada, como son las modernas enfriadoras o bombas decalor aire–agua.

El RD 909/2001 y 865/2003 sobre prevención de la contaminación porLegionella establece principalmente lo siguiente:

• Obligación de declarar en un registro de Industria de la ComunidadAutónoma toda instalación que se considera de riesgo (torres,condensadores evaporativos, instalaciones con pulverización de agua,etc.).

• Obligación de suscribir un contrato de mantenimiento con unaempresa autorizada para realizar análisis y desinfecciones periódicas.

• Que la instalación se diseñe de forma que en el circuito puedarealizarse una cloración fuerte, o un aumento de la temperatura hastalos 60° C.

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Por evitar todas las actuaciones anteriores y sus riesgos, la tendenciaactual es a reducir al mínimo y eliminar las torres de recuperación,sustituyéndolas por sistemas de condensación por aire.

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RESUMEN

En esta unidad hemos estudiado los sistemas centralizados que son losmás comunes en los edificios de un solo usuario, permiten la gestióncentralizada de toda la instalación en cada una de las múltiples opcionesde instalación posible.

No existe una solución única a cada instalación y es función de lostécnicos determinar la mejor en cada caso, teniendo en cuenta múltiplesvariables como uso del edificio, ahorro energético, eficiencia,mantenimiento de las instalaciones, confort, horarios, etc.

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ANEXO

Pérdida en tuberías de cobre.

Pérdida en tuberías de acero.

Pérdida en tuberías de polipropileno y otros plásticos.

Pérdida en accesorios

Longitudes equivalentes en metros para accesorios de tuberías de agua:

Tubería Codo 90° Codo 45° Te a 90° Valv. Bola y compuerta Valv. Asiento Valv. codo

15(1/2) 0,6 1,39 0,9 0,12 4,5 2,4

19(3/4) 0,75 1,45 1,2 0,15 6 3,6

25(1") 0,9 0,54 1,5 0,18 7,5 4,5

1 1/4 1,2 0,72 1,8 0,24 10,5 5,4

1 1/2 1,5 0,1,29 2,1 0,3 13,5 6,6

2 2,1 1,2 3 0,39 17,5 8,4

2 1/2 2,4 1,5 3,6 0,48 19,5 10,2

3 3 1,8 4,5 0,6 24 12

3 1/2 3,6 2,1 5,8 0,72 30 15

4 4,2 2,4 6,3 0,81 37,5 16,5

5 5,1 3 7,5 1 42 21

6 6 3,6 9 1,2 49,5 24

527




1. Calcular el caudal de agua que deberá mover el circuito de agua deuna bomba de calor aire-agua si la potencia frigorífica requerida enla instalación es de 120.000 Watios, con un salto de temperaturanormal.

¿Que diámetro de salida instalaremos para una velocidad de circulaciónmenor de 1 m/s?

2. Elegir de un catálogo comercial un fan-coil para una habitación quetiene una carga de 2.200 Kcal/h en frío, y de 2000 Kcal/h en calor,pero con la condición de que puede rendir más potencia en casosde necesidad.

3. Calcular el circuito de agua de una instalación con las característicassiguientes:

• Enfriadora de agua temperaturas 5° C ida y 11° C retorno.

• Tres climatizadoras de 30.000 W cada una.

• Longitud del circuito 50 m entre cada equipo.

Dimensionar tuberías con retorno invertido, calcular pérdida decarga máxima y elegir la bomba apropiada de un catálogo comercial.

4. Calcular porcentaje de aire exterior que deberemos ajustar en unlocal destinado a restaurante, cuya carga térmica es de 80.000 Kcal/h,y tiene capacidad para 150 personas.

5. Para climatizar un salón de actos de una casa de cultura, donde serealicen actuaciones y obras de teatro, sobre todo por la tarde y noche,¿qué módulos deberá de incluir la UTA?

529



LABORATORIO

1. Sobre una bomba de calor aire-agua, realizar un esquema con eltrazado exacto del circuito frigorífico e hidráulico, identificandotodos sus componentes, marca, modelo y características indicadas enel mismo (potencia, capacidad, diámetro, etc.).

2. Instalar un fancoil con una válvula de tres vías desde el agua calientede la red del taller, vertiendo el retorno al desagüe. Instalar el mandoa distancia del termostato y verificar su funcionamiento.

3. Visitar una instalación aire-agua de un hotel o unas oficinas, dondese puedan apreciar los diferentes equipos.


U.D. 9 INSTALACIONES DE REGULACIÓNY CONTROL

M 6 / UD 9


U.D. 9 INSTALACIONES DE REGULACIÓN Y CONTROL

533

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 535

Objetivos ........................................................................................ 537

1. Concepto de control. Tipos de dispositivos .......................... 539

2. Elementos sensores ................................................................. 541

3. Valores enviados por el sensor ............................................... 545

3.1. Señales digitales ............................................................... 545

3.2. Señales analógicas ............................................................ 545

3.3. calibración de sensores .................................................... 546

4. Elementos de mando en sistemas de climatización .............. 547

4.1. Termostatos ...................................................................... 547

4.2. Presostatos ........................................................................ 548

4.3. Humidostatos ................................................................... 549

4.4. Unidades electrónicas de control ................................... 549

4.5. Paneles de mando ............................................................ 549

4.6. Mandos a distancia........................................................... 549

5. Elementos finales de actuación.............................................. 550

6. Sistemas de regulación ........................................................... 553

7. Arquitectura de los sistemas de regulación ........................... 554

8. Parámetros a regular ............................................................... 555

8.1. Criterios de instalación .................................................... 555

8.2. Programación del tiempo de funcionamiento............... 556

8.3. Marcha paro ..................................................................... 556

8.4. Temperaturas, termostatos.

Límites de temperatura de aire y de agua ...................... 556

8.5. Control de la velocidad del aire ...................................... 557

8.6. Control de la calidad del aire.......................................... 557

9. Control mediante autómatas .................................................. 558

9.1. Control mediante ordenador.......................................... 558

9.2. Unidades de terminales de tipo electrónico .................. 558

9.3. Bus de control .................................................................. 558

9.4. Programas SCADA ........................................................... 559

534

Resumen ........................................................................................ 563


Laboratorio.................................................................................... 567





535

INTRODUCCIÓN

La regulación y control de los quipos de climatización comprende uncampo cada día más amplio y complejo.

El rápido desarrollo de los microprocesadores y autómatas industrialesha provocado su inclusión imprescindible en todos los equipos declimatización actuales, sean pequeños o grandes.

Deberemos pues formar al alumnado en estos temas, a un nivel que seacapaz de entender su funcionamiento global, sus aplicaciones más típicas,así como su mantenimiento.

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OBJETIVOS

Este tema tiene por objeto adquirir los conocimientos básicos sobre lossistemas de regulación y control en las instalaciones de climatización,sus componentes y métodos habituales.

(Duración 7 horas; 1 semana)



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1. CONCEPTO DE CONTROL.TIPOS DE DISPOSITIVOS

Definimos el sistema de control como el que actuando sobre partes deuna instalación de climatización, mantiene determinadas variablesajustadas a los valores prefijados.

Consta de los siguientes componentes:

• Sensor: elemento sensible a la variable controlada, también llamadocaptor, detector o sonda. Por ejemplo: termómetros, manómetros,amperímetros, voltímetros, caudalímetros, etc.

• Dispositivo gobernado: parte de la instalación operativa sobre la quese actúa. Por ejemplo: válvulas, ventiladores, compresores, etc.

• Órgano de mando: receptor de información procedente de lossensores, que compara el valor de la variable controlada con el valorde consigna dado (valor deseado), y decide la orden a adoptar,mandándola al dispositivo que la ejecuta. También se denominaregulador o comparador. Por ejemplo: termostatos, presostatos, etc.

• Actuador: dispositivo que recibe las órdenes del órgano de mando,y las ejecuta accionando el dispositivo gobernado de la instalaciónoperativa. Por ejemplo: servomotores, contactos eléctricos, contactores,etc.

Parámetros sobre los que se basa el control:

• Valor medido: valor real, en cualquier momento dado, de la variablecontrolada.

• Punto de consigna: valor al que hay que mantener la variablecontrolada, y que se fija en el órgano de mando.

• Tiempo real: cuando la variable se lee de forma continua, o conlecturas consecutivas por el sistema de control, es decir sin esperaso intervalos grandes entre muestras.



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Tipos de dispositivos según los principios que utilizan:

• Dispositivos neumáticos: van accionados por aire comprimido.

• Dispositivos eléctricos: se basan en las leyes de los principios eléctricos.

• Dispositivos electrónicos: se distinguen de los eléctricos por funcionarcon tensiones bajas, (5 a 12 V) y por el empleo de componentes enestado sólido (chips).

Restricciones al control:

Los sistemas de control tienen por objeto asegurar un funcionamientocontinuo y adecuado a las necesidades de los usuarios, pero la instalacióntiene unos límites fijados por la normativa que no deben rebasarse, ysobre todo en grandes instalaciones, el sistema de mando no se debepoder desactivar.



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2. ELEMENTOS SENSORES

Los elementos sensores utilizados en las instalaciones de climatizacióny ventilación son:

Temperatura

• Bulbos con un refrigerante interior, el cual aumenta de presión segúnla temperatura.

• Bimetales, que consisten en dos metales diferentes unidos por susextremos, de forma que al variar su temperatura dilatan en diferentemedida, haciendo que el conjunto se curve.

• Sondas termopar, consisten en una pequeña soldadura de dos metalesque producen una tensión eléctrica según la temperatura. Esta tensiónse mide y se ajusta en relación con un valor de temperatura. Lassondas termopar normalizadas se llaman PTC-100 (hasta 100° C),PTC-1000 (hasta 1000° C), etc.

• Resistencias, varían su resistividad al variar la temperatura. Ni-1000(Níquel).



Sonda termopar

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Presión

• Fuelles metálicos: en contacto con el fluido por una cara, y con unresorte (muelle) en la parte contraria. Se dilatan o contraen segúnla presión, y se ajustan con la tensión del muelle.

• Discos capacitivos: son dos discos separados por un material dieléctricoy flexible. Por la presión en un disco, disminuye la distancia deldieléctrico, y cambia su capacidad como condensador eléctrico.

Caudal

• Molinetes: sumergidos en el fluido, giran midiendo el número devueltas por segundo. A cada vuelta emite un impulso. El controladorcuenta los impulsos y calcula la velocidad de giro.

• Tubos de Pitot, y Venturi. miden el caudal por la variación de lapresión del fluido, tomando dos puntos de presión en secciones depaso distintas.

• Electromagnéticos: con dos electrodos, miden la corriente inducidapor el agua al atravesar un campo magnético generado por dosbobinas. Son los más precisos y estables.



Transductor de presión

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• Ultrasónicos: utilizan un emisor y un receptor de ultrasonidos,calculando el tiempo que tarda en atravesar el tubo.

Humedad

• Sensores de materiales higroscópicos (se dilatan con la humedad).

• Sensores con materiales conductores. Miden la conductividad delaire, que cambia según la humedad.

Calidad de aire

• Sensores de iones presentes en el aire.

• Sensores de dióxido de carbono, CO2.

• Sensores de monóxido de carbono, CO.

Ruido

• Sensores de ruido en dB.

• Sensores de vibración.



Caudalímetro

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Gases

• Detectores de gases refrigerantes.

• Detectores de humos.

• Detectores de fuga de gases combustibles. Propano, Butano...

Valores eléctricos

• Intensidad: mediante bobinas toroidales (amperímetro).

• Tensión: mediante voltímetros.

• Comprobación de fases: indica si falta alguna fase, y el sentido degiro (derecha o izquierda).

Los elementos sensores pueden desajustarse con el uso, y por ello debenser calibrados, es decir ajustados con otro sensor patrón o de referencia.



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3. VALORES ENVIADOS POR EL SENSOR

Los sensores envían al órgano de control una señal, que está normalizada,es decir una señal que puede ser leída por cualquier aparato controlador,aunque sea de un fabricante distinto.

3.1. Señales digitales

Contacto eléctrico abierto - cerrado. Es el más simple, y nos indica si seha rebasado una consigna fijada en el propio sensor: la temperatura seha alcanzado, la presión ha sobrepasado un valor, etc. También puedeser de tipo conmutado (al abrir el contacto, cierra otro). Se clasificansegún la intensidad que soporta el contacto: 1 Amperio en electrónica,10 A en cuadros eléctricos.

Ejemplo: Termostatos, presostatos, finales de carrera, relés térmicos…

3.2. Señales analógicas

Las señales analógicas envían una señal de tensión o de intensidad, quees proporcional al valor físico medido.

Sensor digital-analogico

• Señal de intensidad en lazo 4–20 mA. El sensor se conecta en uncircuito cerrado o lazo, y modifica la intensidad (mAmperios)circulante de acuerdo con la señal física medida. Con el valor mínimode la señal, por los conductores pasan 4 mA en corriente continua,y con el máximo valor 20 mA. Es muy usual en electrónica.

Ejemplo: sensor de temperatura 0 – 100° C.

Si la temperatura es = 0° C, la intensidad será de 4 mA.

Si la temperatura es de 100° C, la intensidad será 20 mA.



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Si la temperatura es de 50° C, la intensidad será de (20 – 4) / 2 =8 mA.

• Señal de intensidad en lazo 0–20 mA. Igual que la anterior peropartiendo de 0 mA. No es muy usada, pues el valor de cero puedeconfundirse con el lazo de control cortado.

• Señal de tensión 0–10 mV: el sensor genera una tensión (como unapila de 0 a 10 mV).

Ejemplo: sensor de presión 0 – 50 Bar.

Si la presión es = 0 Bar, la tensión del sensor será de 0 mV.

Si la presión es = 50 Bar, la tensión del sensor será de 10 mV.

Si la presión es = 20 Bar, la tensión del sensor será de:

10 mV = 50 Bar.

X mV = 25 Bar; X = (20 / 50) x 10 = 4 mV.

• Señal de tensión 0–100 mV: igual que la anterior, pero hasta 100 mV.

3.3. Calibración de sensores

Rango de la medida

Cuando se instala un sensor, hay que elegir su RANGO, es decir laamplitud de señal que es capaz de leer.

Si vamos a medir la temperatura de un local, el rango debe ser al menosde 0 a 40° C. Es este caso el rango sería de 40° C.

Si el sensor mide de 40° C a – 40° C, su rango sería de 80° C.

Rango de la señal

Si el sensor emite 4–20mA, su rango será de 20 – 4 = 16mA.

Si el sensor es de 0–10 mV, su rango será de 10mV.

Para calibrar el controlador del sensor hemos de indicarle primeramenteel rango de la medida, y después el rango de la señal. De esta forma elcontrolador, según la señal que recibe, calcula y presenta el valor en lapantalla de datos.

Este proceso es diferente según el controlador, pero el proceso a seguirsiempre es el descrito.

¡Si cambiamos el sensor por otro de rango distinto, el controladormostrará valores erróneos!



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4. ELEMENTOS DE MANDO EN SISTEMASCLIMATIZACIÓN

Los elementos de mando son los que permiten al usuario del sistemaactuar sobre el control, fijando los parámetros de funcionamiento, deacuerdo con sus necesidades. Por ejemplo, fijando la temperatura deseadaen su habitación en el termostato.

Suelen ser del tipo siguiente:

• Botoneras y paneles en equipos autónomos.

• Mandos a distancia fijados en la pared del local.

• Mandos a distancia inalámbricos.

Este mando también puede hacerse de dos formas:

• Manual, por el propio usuario según su criterio.

• Automático, por una programación previa.

Seguidamente describimos cada tipo de control:

4.1. Termostatos

• Termostatos ambiente, que controlan la temperatura del aire en ellugar donde se instale el termostato. Se fijan en una pared, a 1,60-1,70 m sobre el suelo (altura de los ojos). Si es posible, fijarlos sobrepaneles avilantes, para evitar que la temperatura de la pared (másfría) le afecte.



Termostato fancoil

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• Termostatos de bulbo a distancia: controlan la temperatura en elpunto de colocación del bulbo. El reloj indicador se coloca a unosmetros de distancia. Se usa para insertar en conductos de aire, tuberíasde agua, cámaras frigoríficas, etc. El indicador hay que colocarlo deforma que su lectura sea fácil.

• Termostato electrónico a distancia. Controla la temperatura en ellugar de montaje de la sonda. La pantalla puede estar a muchosmetros de la sonda.

4.2. Presostatos

Nos controlan la presión en una tubería o conducto.

• Presostatos mecánicos con tubo de toma de presión. Utilizadosampliamente en refrigeración y climatización. Constan de un tuboconectado a la tubería a medir, y un fuelle metálico que se hinchasegún la presión.

• Presostatos electrónicos con sonda a distancia. Tienen un sensor depresión muy compacto, que nos evita los tubos de toma de los modelosmecánicos. Son muy robustos. El controlador es similar al de lostermostatos.



Presostato

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4.3. Humidostatos

• Higrostatos de ambiente: miden la humedad relativa (%) del puntodonde se fijan.

• Higrostatos electrónicos con sonda a distancia. Como los termostatos,miden el valor a distancia.

4.4. Unidades electrónicas de control

Son cajas con una electrónica interior, capaces de leer cualquier tipo desonda estándar, y mostrar su valor en un apantalla.

Algunos equipos pueden controlar varios sensores a la vez.

• Panales digitales integrados de visualización y mando.

• Mandos a distancia.

4.5. Paneles de mando

Muchos equipos compactos incorporan un panel de mando fijado sobreel aparato, que permite su puesta en marcha, y regulación.

Este panel puede llevar botones de marcha-paro, potenciómetros paraajustar valores, etc.

En quipos grandes es muy frecuente que el controlador sea un autómataindustrial diseñado para climatización (Sauter, Johnson, Siemens, etc.)que, mediante una pantalla digital y un teclado, permite leer y variar losprincipales parámetros de funcionamiento del equipo.

En estos casos es fundamental disponer y consultar el manual del equipopara su mantenimiento.

4.6. Mandos a distancia

El auge de los equipos de tipo doméstico y comercial ha popularizadolos mandos a distancia en la mayoría de los equipos. Su funcionamientoes mediante la emisión de luz infrarroja codificada, que el aparato recibeen un captor.

Su ventaja es la comodidad, falta de cableado, y el poder ocultarlo demanipulaciones por el público.

Su desventaja es su pérdida, y los daños por caídas.



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5. ELEMENTOS FINALES DE ACTUACIÓN

Son los elementos que actúan sobre las partes de la instalación objetode regulación, accionando o variando algún elemento o aparato delsistema.

Los más frecuentes son:

• Servomotores: son motores que accionan un elemento mecánico dela instalación, según un valor indicado por el control. Pueden sergiratorios si hacen girar un eje, o lineales si desplazan una palanca.Son muy usados para accionar compuertas de aire en climatizadores,redes de conductos, etc. También se usan para mover válvulashidráulicas. Precisan de un controlador que fije su posición, deacuerdo con el valor de la señal de entrada.

• Válvulas de dos vías o solenoides: abren o cierran el caudal de unatubería, como una llave de paso.

• Válvulas de tres vías todo/nada: hacen pasar el caudal por una tubería,o lo derivan por otra tubería lateral. Se usan mucho en baterías deagua, para que pase el agua a su través o se derive por un by_pass.También para dirigir el caudal a un circuito otro.

Servomotor

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• Válvulas de tres vías proporcionales: hacen pasar el caudal por unatubería, y lo suman con parte de otra tubería lateral. Se usan paraconseguir una temperatura mezclando dos caudales a temperaturasdistintas.

• Compuertas de aire motorizadas: son compuertas accionadas por unservomotor. Se puede ajustar su apertura en %. Se instalan en elinterior de conductos o en las rejillas de salida.

Válvula tres vías motorizada

Válvula de tres vías manual

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• Compuertas de sobre-presión: son compuertas que se abren cuandosube la presión, ajustadas por un contrapeso o un resorte. Se puedefijar la presión de apertura en Pa o mm.c.a. Se utilizan en redes deconductos de caudal variable o VAV.

• Contactores y relés: a partir de una señal eléctrica de baja intensidad,cierran un circuito de potencia, con varios contactos eléctricos yvarios auxiliares. Para accionar un motor eléctrico, resistencias, etc.

• Variadores de velocidad: varían la frecuencia de la corriente (normalen 50 Hz) a un valor intermedio. Sirven para ajustar el caudal decompresores, bombas y ventiladores, variando su velocidad de rotación.

Compuerta de aire motorizada

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6. SISTEMAS DE REGULACIÓN

Los sistemas para regular un parámetro de una instalación, como latemperatura, el caudal de aire, etc., pueden hacerse de varias formas:

• Sistema TODO/NADA: cuando el órgano de control comprueba queel valor enviado por el sensor alcanza el valor de consigna, abre ocierra un contacto eléctrico. Es el caso de un termostato, que cuandose alcanza la temperatura fijada por el usuario, abre el circuito demarcha del equipo.

• Sistema de VARIAS ETAPAS: cuando sube el valor medido, el equipode control va conectando unidades gobernadas. A cada una de lasconexiones posibles la llamamos etapa.

• Sistema de ETAPAS MODULANTES: el órgano de control envía unaseñal proporcional de la diferencia entre el valor medido y el valorde consigna. Por ejemplo, en un equipo Split inverter, cuando lafijamos una temperatura muy alta, el compresor se acelera parasuministrar más potencia.

• Sistema según CONDICIONES EXTERIORES E INTERIORES: muyusado en calefacción, para enviar el agua más o menos caliente a losradiadores, según haga más o menos frío en el exterior del edificio.

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7. ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS DEREGULACIÓN

Por arquitectura de un sistema entendemos la configuración espacialdel mismo, con la ubicación de los diferentes elementos sobre la instalacióno edificio.

Pueden tener la forma espacial o arquitectura siguiente:

• Localizado: es decir el control se realiza en un único punto, comopor ejemplo el termostato de un climatizado split de un local.

• Distribuido: cada parte de la instalación tiene su punto de control.Por ejemplo una instalación multi split, o mediante fancoils, contermostatos propios en cada sala.

• Centralizado: cuando todos los elementos de control están en unúnico punto, por ejemplo el control central de un edificio público.

• Centralizado/Distribuido: cuando además de ser distribuido, puedeser comandado desde un puesto central, como por ejemplo en unhotel, donde pueden anular la climatización de una o varias zonaso plantas desde el puesto central de recepción.

Control según el tipo de local: según el uso de un local optaremos porel sistema de control siguiente:

• Locales particulares, despachos de oficinas, habitaciones de hotel,etc.: sistema de control distribuido, con mando termostato en cadalocal.

• Locales con grandes espacios, restaurantes, discotecas, centroscomerciales: control centralizado, con el mando termostato fuera delalcance del público.

• Hoteles y grandes centros comerciales: control distribui-do/centralizado. Es decir mando en cada local, pero con un sistemacentralizado para activar y desactivarlo todo según horario, impidiendoque se dejen equipos conectados en locales desiertos.

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8. PARÁMETROS A REGULAR

Cuando ajustemos los parámetros de una climatización deberemos teneren cuenta la normativa vigente sobre instalaciones y ahorro de energía.También deberemos situar los sensores de acuerdo con el tipo deinstalación y de local:

Los parámetros a regular en instalaciones de climatización climatizadoresson principalmente:

• Marcha y paro de la instalación de forma manual, o algún sector ounidad.

• Programar la hora de arranque y parada de los equipos.

• Fijar la temperatura deseada en los locales.

• Fijar la humedad relativa.

• Fijar la velocidad de impulsión del aire.

• Fijar el caudal de aire de ventilación.

• Orientar el aire en una dirección mediante la inclinación de las aletasde salida.

• Fijar el modo de climatización: calor, frío, deshumidificación.

8.1. Criterios de instalación

Los sensores deben instalarse de forma que:

• Lean la variable física de la forma más rápida y fiable.

• No se vean afectados por corrientes, radiaciones, etc., que puedanfalsear la medida.

• No sean afectados por el propio aparato a controlar.

Los órganos de control y mando deben cumplir las siguientes condiciones:

• Estar situados en lugares fácilmente accesibles.

• Quedar fuera del alcance de personas no autorizadas.

• Su lectura debe de fácil y comprensible.

• Sus mandos deben ser fáciles de accionar sin esfuerzo.

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8.2. Programación del tiempo de funcionamiento

El tiempo de funcionamiento de los climatizadores debe poderprogramarse, de forma que arranquen y paren en un horario prefijado.

En general, los mandos y paneles incorporan un sistema de relojprogramador más o menos complejo.

La programación debe poder anularse mediante un botón ma-nual/automático, que también sirve para restaurarla.

8.3. Marcha paro

La marcha y paro de los equipos de climatización debe incorporar unretardo de unos 3 minutos para:

• Que se equilibren las presiones de alta y baja y facilitar el arranquedel compresor.

• Que en caso de cortes rápidos del suministro eléctrico el compresorno se dañe por intentar arranques consecutivos.

• Evitar dañar la máquina por manejo inapropiado del operador.

En el caso de los equipos con bomba de calor, antes de arrancar lamáquina en invierno, desconectada de la corriente, hay que esperar almenos 3 horas, para que las resistencias de cárter calienten el aceite delos compresores, ya que por el frío el aceite no lubricará.

8.4. Temperaturas, termostatos.Límites de temperatura de aire y de agua

El control de la temperatura del local es fundamental en un sistema declimatización.

El termostato es el encargado de esta misión, y por ello debemos sercuidadosos en su colocación.

El termostato de ambiente puede verse afectado por:

• Corrientes de aire, si se sitúa cerca de puertas, ventanas o pasilloscon corriente.

• Insolación, si le inciden rayos de sol de una ventana.

• Distorsiones por aparatos próximos que pueden genera calor, estufas,ordenadores, etc.

• Su situación en el local: el problema surge al decidir dónde colocarlo,pues si la estancia es grande, o hay divisiones de espacios, un sitiopuede indicar que la temperatura es adecuada, y en otro lugar estarpor encima o por debajo del valor.

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• Su altura respecto al suelo. La temperatura de la habitación es mayora más altura.

Si se sitúa en el conducto de retorno de aire, nos indicará la temperaturamedia de los locales, lo cual es muchas veces suficiente.

Límites:

La temperatura y humedad no deberá sobrepasar los límites siguientessegún el RITE:

• Verano: temperatura mínima 23° C. Humedad relativa 40–60%

• Invierno: temperatura máxima: 23° C, Humedad relativa 40–60%

Para ello, el termostato deberá tener topes en su consigna que no rebasendichos valores.

En caso de sistemas con agua, la temperatura debe estar entre los límitessiguientes:

• Calefacción: temperatura máxima 90° C.

• Refrigeración: temperatura mínima 5° C.

8.5. Control de la velocidad del aire

La velocidad de aire deberá ajustarse mediante las unidades terminales,o las bocas de salida de aire en conductos, de forma que no se rebase elvalor de 0,25 m/s al nivel de las personas. Este ajuste se realizará en lapuesta en marcha, y no deberá ser variado.

En modo frío, el ventilador de la unidad interior debe permanecersiempre conectado aunque se pare el equipo frigorífico, ya que elmovimiento del aire crea una sensación de frescura. Sin embargo enmodo calor, debe pararse el ventilador, o colocarse en la mínima velocidad,para evitar molestas corrientes de aire. También en modo calor deberetardarse la puesta en marcha del ventilador, hasta que la batería estécaliente, para evitar lanzar aire frío a los ocupantes.

8.6. Control de la calidad del aire

La calidad del aire del local puede medirse mediante un sensor de calidadde aire que mida la cantidad de iones presentes en el mismo.

Esta sonda puede instalarse en el propio local, y en el aire de retornodel climatizador.

En ambos casos, cuando el aire rebase el valor máximo, hará que arranquenlos ventiladores de extracción para renovar el aire.

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9. CONTROL MEDIANTE AUTÓMATAS

La utilización de autómatas programables permite mejorar notablementeel control de las instalaciones de climatización, con las ventajas siguientes:

• Dotar de una mayor inteligencia al sistema. Programación máscompleja.

• Reducir el cableado eléctrico de los equipos, y por lo tanto sus averías.

• Almacenar parámetros y estadísticas de funcionamiento.

El control centralizado incluye los elementos siguientes:

9.1. Control mediante ordenador

En grandes instalaciones centralizadas agua-aire, agua-agua, o dedistribución de refrigerante, se utilizan sistemas de control centralizadocon un ordenador conectado en exclusiva al sistema.

Normalmente es un ordenador personal que ejecuta un programa decontrol con:

• Lectura de valores de los terminales remotos.

• Envío de órdenes a los terminales.

• Programación de horarios, temperaturas, etc.

• Grabación de históricos de funcionamiento.

• Aviso de averías o de parámetros fuera de rango.

9.2. Unidades de control de terminales de tipo electrónico

Son pequeños autómatas situados en cada local, capaces de tomar datosde temperatura humedad, caudal de aire, etc., y también de conectar oapagar el equipo terminal, o variar la velocidad de su ventilador.

9.3. Bus de transmisión

Consiste en un par de hilos trenzados o apantallados, que conectan enparalelo todos los equipos electrónicos de control. Su funcionamientoestá normalizado, y los más frecuentes son “Lion Bus”, “Lon bus”,“Instabus”, etc. Además del bus de control, cada unidad necesita de unaalimentación eléctrica.

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El sistema de bus de transmisión tiene las ventajas siguientes:

• Es sencillo de tender y conectar. Sólo son dos hilos de punto a punto.

• Se puede ampliar tanto como se quiera.

• Los equipos fallidos no afectan al resto.

• Si el bus es en anillo hay más seguridad en caso de corte de un hilo.

9.4. Programas SCADA

Es el programa que ejecuta el ordenador de control, y muestra el estadode la instalación en tiempo real, y permite modificar su funcionamiento.

A los programas de adquisición de datos y de gestión de los mismos seles llama SCADA (sistema de control y adquisición de datos). Los hay detipo general, para controlar cualquier equipo o señal. Son muy utilizadosen entornos industriales para controlar procesos con maquinaria.

Sinóptico bus transmisión

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Los programas SCADA tratan las señales de entrada que vienen de losautómatas, y les asignan un rótulo o una figura (por ejemplo un dibujode un fancoil), y a cada señal se le asignan un rango de valores (porejemplo de 0° C a 100 ° C).

Con cada señal podemos asignar un valor mínimo y un máximo de alerta,es decir cuando se rebasen dichos valores por arribo o abajo, el ordenadoremite una señal de alerta y muestra un mensaje en pantalla, que debeser borrado por el operador, enterándose de que algo comienza a ir mal.

También pueden situarse dos niveles más altos y más bajos de alarma,que provocarán que el ordenador tome una decisión programada, comoparar el equipos, cortar el agua, etc.

Del mismo modo podemos asignar las señales de salida a un símbolo,que cambiará al accionarlo, como un ventilador que comience a giraral conectarlo.

El problema actual es que no existe una completa compatibilidad entresistemas de diferentes fabricantes, por lo que en caso de querer implantarestos sistemas deberemos utilizar equipos finales adecuados al equipo acontrolar, instalar un bus de datos lo más compatible posible, y unprograma SCADA de control programado para climatización.

Las ventajas de estos sistemas centralizados son:

Control automático mediante plc Terminal Pc

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• Control total de la instalación por una persona vigilante o especializada.

• Programación del funcionamiento, según horarios, actividades,ocupaciones, etc.

• Ahorro de la energía.

• Gestión de averías y avisos de mantenimiento (limpieza de filtros,revisiones, etc.).

Las desventajas:

• Dependencia de la empresa instaladora y de su programador.

• Periodo de ajustes y corrección de fallos hasta el buen funcionamiento.

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RESUMEN

Definimos el sistema de control como el que actuando sobre partes deuna instalación de climatización, mantiene determinadas variablesajustadas a los valores prefijados.

Componentes:

SENSOR: elemento sensible a la variable controlada.

DISPOSITIVO GOBERNADO: parte de la instalación operativa sobrela que se actúa.

ÓRGANO DE MANDO: receptor de información procedente de lossensores.

ACTUADOR: dispositivo que recibe las órdenes del órgano de mando,y las ejecuta accionando el dispositivo gobernado de la instalaciónoperativa.

Tipos de dispositivos: electrónicos, neumáticos, hidráulicos.

Sensores: temperatura, humedad, presión, caudal, velocidad, ruido.Eléctricos: intensidad, voltaje.

Las señales pueden ser:

Analógicas: valores variables de acuerdo con el valor medido.

Digitales: valor cero o uno, marcha, paro.

Elementos de mando: termostatos, presostatos, paneles de mando, mandosa distancia,

Elementos actuadores: contactores y relés, servomotores, válvulas de dos,tres y cuatro vías. Compuertas motorizadas, variadores de velocidad.

Sistema de regulación:

Todo-nada.

Por etapas.

Por etapas modulantes.

En función de la temperatura exterior.

Arquitectura: localizado, distribuido, centralizado, centralizado-distribuido.

Sistemas de control mediante autómatas: autómatas en equipos, bus detransmisión, ordenador central, programa SCADA.

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1. Una sonda de temperatura de 4–20 mA con un rango de –50° C a+50° C da una señal de 12 mA. ¿Qué temperatura tiene el elementomedido?

2. Si queremos que el aire de ventilación sea un 10% del caudal impulsadoa una sala, tendremos que accionar las compuertas de toma de aireun valor determinado, pero ¿cómo podremos conocer su valor? ¿Quéelemento sensor deberemos instalar? ?Qué actuador instalaremos enla compuerta?

3. Un hotelero quiere que cuando los clientes salen de la habitación,se apague el fancoil del aire acondicionado. También quiere que seapague si abren la puerta de la terraza. ¿Qué sistemas se te ocurrenpara instalar? Descríbelos y haz un esquema eléctrico.

4. En la cocina de un restaurante se trabaja durante ciertas horas y seprecisa que arranque el extractor de humos. Sin embargo, esteextractor arrastra el aire del local y hace que el climatizador trabajedemasiado. ¿Qué solución se te ocurre? (Programadores, variadoresde velocidad, sensores de calidad del aire, etc.). Haz una propuestay desarrolla el circuito de control.

5. En un museo de cuadros de gran valor se ha instalado un Fancoil a4 tubos con dos baterías, una de frío y otra de calor. Se precisa quefuncione controlando perfectamente la temperatura y la humedaddel ambiente. Tenemos en el retorno una sonda de temperatura yotra de humedad relativa. En la impulsión otras dos sondas detemperatura y humedad. Como actuadores tenemos los servos de lasválvulas de tres vías que dan agua fría y caliente a las baterías, y unhumectador. Diseña el sistema de control indicando cómo deben deactuarse dichas válvulas del tipo: Si T1 baja; V1 abre.....

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LABORATORIO

1. Calibrar un sensor de temperatura, midiendo la señal producida adiferentes temperaturas.

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