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Apuntes de 16 - Introducción a La Climatización de la asignatura de Instalaciones II, ETSAG.
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SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN. RELACIÓN CON LOS EDIFICIOS.
Julián Domene García.
Curso 2010‐11
Un sistema de climatización es el conjuntode elementos cuyo fin es garantizar lascondiciones de temperatura y humedadque se programe en un local
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Además debe cumplir otros objetivos, comoson:
- los niveles de ruido
- movimiento y calidad del aire
- Espacio ocupado por los sistemas elegidos
- Coste
- Seguridad
- etc
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No es bueno sistematizar el diseño de lossistemas de climatización.
Se tiene en cuenta casi siempre laexperiencia del técnico, con lo quegeneralmente no se elige el sistemaadecuado y limita la adopción desoluciones nuevas.
Introducción: La elección de un sistema debería depender deponderar con rigor las necesidades del promotor ylas posibilidades de cada uno de los sistemas.Fundamental en el sentido más exigente de lapalabra porque, sobre el "enfrentamiento" entre lasnecesidades del promotor y las características de lossistemas se fundamentará la elección del tipo deinstalación a ejecutar, el rigor necesario en loscálculos y las exigencias del pliego de condicionesdel proyecto.
INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS PREVIOS
Alcance.
Zona.
Carga sensible y latente.
Carga en el sistema.
Inversión térmica simultanea y sucesiva
Normativa actual relativa a la climatización
1.- ZONA
Espacio climatizado por un único sistema
Todos los espacios de la zona tienen un comportamiento térmico homogéneo.
Transmisión
Ganancia solar
Ocupación
IluminaciónEfectos
radiantes localizados
Equipos u otras
ganancias internas
Requerimientos de ventilación
CAUSAS DE LA ZONIFICACIÓN
2.- Carga sensible y latente. Local y ventilación
Carga es la energía que hay que introducir o extraer en una zona para mantener las condiciones requeridas de temperatura y humedad
Carga: energía necesaria para
mantener temperatura y humedad requeridas
Sensible: La energía asociada a la variación de la temperatura
Latente: La asociada a la variación del contenido de
agua en el ambiente
Carga sensible y latente
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De ésta carga:
La asociada a la variación dela temperatura de la zona es lacarga sensible
La dedicada a ladisminución delcontenido deagua es la cargalatente
Para seleccionar el sistema declimatización es conveniente separar lascargas en función de las ganancias de lasque proceden, porque puede combatirseespecíficamente una componentedeterminada de la carga.
3.- Carga en el sistema
La cantidad de energía que el sistema debe generar (frío o calor) difiere de la carga en el local por varias razones:
1• Calentamiento (o enfriamiento) del aire en
plenums, redes de conductos o distribución de agua o refrigerante
2• Calentamiento del aire en ventiladores de
climatizadoras o ventiloconvectores
3• Carga de ventilación
Las estrategias de ahorro, como elenfriamiento gratuito o la recuperacióndel calor de extracción, no modifican lacarga en la zona, sino que buscandisminuir la carga en el sistema.El sistema ideal sería el que combatierala carga del local y ventilación concarga nula en el sistema.
Existe inversión térmica simultáneacuando en el mismo instante serequiera aportar calor a unas zonas yfrío a otras.
La inversión térmica sucesiva se da cuando la demanda en la zona cambia de signo a lo largo de un día.
NORMATIVA
Requisitos eficiencia energética
Metodología de cálculo de la eficiencia y certificación energética Inspección periódica de calderas y sistemas de aire acondicionado.
Metodología abierta.
Justificación del sistema elegido
Niveles de ventilación y modo de cálculo
Obligación del enfriamiento gratuito y recuperación del calor de extracción
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Criterios de elección de sistemas de climatización
Se debe buscar el óptimo desde el punto de vista técnico y económico
Coste.
Confort alcanzado
Flexibilidad
Espacio ocupado
4º C
1º• Inversión inicial• Costes de mantenimiento
2º• Costes de operación (energía necesaria
para el funcionamiento del sistema)
• Es aconsejable para el apartado anteriorhacer una simulación con programas comoEnergy plus, HAP, TRACE, etc
4º C
Temperatura seca del aire
Humedad relativa
Velocidad del aire alrededor de las personas
Emisividad de la vestimenta, calidad del aire, ruido y
vibraciones, etc.
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En los edificios es común que el uso noesté definido en la fase de proyecto, o quecambie durante la vida del edificio.
El cambio de uso conlleva unamodificación de las cargas, tanto latentescomo sensibles, que debe combatir elsistema, incluso a modificar el nivel deventilación.
4º C
Los sistemas de producción
Los sistemas de transporte
Las unidades terminales
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Una máquina frigorífica es todo dispositivocapaz de hacer descender la temperaturade un determinado objeto o lugar parahacerla inferior a la de su entorno.
Para explicar el funcionamiento de éstas,se ha de tener en cuenta el siguienteprincipio de la Termodinámica:
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Por lo tanto, para que este proceso tengalugar, es necesario suministrarle una ciertacantidad de energía, - W -
“Es imposible realizar una transformacióntermodinámica cuyo único resultado sea elpaso de una cantidad de calor de un cuerpofrío a otro caliente”
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Una instalación de estas características estácompuesta básicamente por los siguienteselementos:
condensador
evaporador
compresor
elemento de expansión
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Además de estos elementos básicosexisten otros secundarios, como son:
termostato
dispositivos de protección yseguridad
filtro de aire, etc.
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Los elementos básicos se encuentran unidos entresí a través de la tubería, por el interior de éstacircula el fluido frigorífico o refrigerante, que es elque produce el frío.
Por lo tanto se trata de un circuito cerrado,totalmente estanco de tal manera que una vezcargada de gas la máquina, éste debe permaneceren ella indefinidamente, salvo que se produzcaalguna fuga.
Así pues el proceso sigue el ciclo siguiente:[email protected]
ESQUEMA GENERAL
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Encontramos pues que ha partir del ciclo anterior, el esquema general de una máquinafrigorífica, es:
EL COMPRESOR
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Es quizás, la parte más importante delequipo, ya que:
Es la más delicada y complicada
La más costosa económicamente
La más ruidosa
La que produce más vibraciones
EL CONDENSADOR
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Tiene por misión enfriar el freón, que entra en élen estado gaseoso, hasta que quede totalmenteen estado líquido a menor temperatura. Constade:
o la batería condensadora
o el motor ventilador
EL ELEMENTO DE EXPANSIÓN
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Existen dos tipos:
1º Capilar.
2º Válvula de expansión.
EL EVAPORADOR
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Su misión es evaporar todo el fluido que entraen él a baja presión proveniente del capilar oválvula de expansión en estado liquido.
En él se realiza el efecto frigorífico.
Consta fundamentalmente de:
batería evaporadora
motoventilador.
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Para eliminar el agua de esta bandeja existan dos opciones:
1ª Se coloca un tubo de plástico a la bandeja, colocando elotro extremo a un desagüe, o a la calle, en el peor de loscasos. El agua caería por gravedad.
2ª El tubo se conecta a una bomba eléctrica de pequeñocaudal, que nos facilita su expulsión a un desagüe situadoen cualquier punto.
Evacuación de agua condensada: en la superficie delevaporador se produce el fenómeno de condensación deagua por rocío.
Termostatos
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Es el dispositivo de control para la regulación de latemperatura ambiente. Consta de una sonda quecapta la temperatura del ambiente a climatizar,unida mediante cable a un elemento de corte, y unmando regulador para seleccionar la temperaturade confort.
Las sondas suelen ser NTC ó PTC
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CONDICIONANTES MEDIOAMBIENTALES.
En repetidas ocasiones se ha comentado la creciente incidencia de los factoresmedioambientales en el diseño y selección de los equipos técnicos de laconstrucción.
En efecto, las instalaciones de climatización permiten recuperar una gran parte delaire expulsado al exterior, lo cual supone una notable ventaja energética
Se anulan las chimeneas y los depósitos de almacenamiento de gasóleo,causantes ambos de frecuentes y ocasionalmente graves problemas decontaminación de aire y del suelo.
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CONDICIONANTES MEDIOAMBIENTALES.
Los fabricantes de equipos de aire acondicionado proporcionan siempre en suscatálogos los datos sobre el nivel sonoro de los equipos y si se trata de equipospartidos (unidad condensadora y evaporadora separadas entre si) facilitan losniveles de cada uno de ellos.
Los equipos deben colocarse sobre elementos destinados a eliminar latransmisión de eventuales vibraciones mediante la previsión de elementosantivibratorios
En el caso de los equipos que necesitan distribuir el aire mediante conductos, esmuy importante limitar los valores de la velocidad del aire a través de los mismosasi como la elección de los difusores al realizar el diseño de la instalación
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SISTEMAS FIGORÍFICOS DOMÉSTICOS
La conservación de los alimentos es una de las más valiosas e importantesaplicaciones de la refrigeración.
La historia de ésta es tan antigua como la humanidad, antes de la refrigeraciónmecánica, los productos perecederos se conservaban en la habitación más fría dela casa, en el sótano, en un pozo, etc.
Los primeros equipos frigoríficos aparecen...…
