INSTALACIONES DE ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO Y … · Interacción entre el Programa y el diseño...

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INSTALACIONES DE

ACONDICIONAMIENTO

TÉRMICO Y VENTILACIÓN

Su integración con el Proyecto Arquitectónico

TALLER CHARLA GENERAL

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INSTALACIONES

TRES GRANDES TEMAS:

Aire acondicionado.-

Calefacción.-

Ventilación.-


El Proyecto Arquitectónico y las Instalaciones

OBJETIVOS:

Conocimientos y necesidades de diferentes tipos de instalaciones.-

Integración de dichas instalaciones al Proyecto Arquitectónico.-

Precálculo y anteproyecto de las instalaciones.-



Interacción entre el Programa y el diseño del Edificio:

El Edificio en Funcionamiento (instalaciones electromecánicas compatibles con el uso y flexibles ante cambios si es necesario).-

Compatibilidad entre la Arquitectura, la Función del Edificio y la integración de las Instalaciones.-

Decisiones necesarias, en la etapa de Anteproyecto para la integración:

Previsión de locales (Salas de máquinas; Salas de equipos)

Espacios (montantes verticales, espacios exteriores, cielorrasos, pisos sobre elevados)

Servidumbres para mantenimiento.-


Incidencia en el Proceso de Obra

En qué momento se comienza con las Instalaciones?

En qué momento deben ingresar los Equipos a Obra?

Transporte de los Equipos en Obra.-

Cuándo se efectúan las Pruebas y Ensayos?

Cuándo se prueban, ensayan y regulan los Sistemas?


Características de los Sistemas

Equipos:

Unitarios e independientes (con o sin conductos de distribución de aire):

Convectores eléctricos, a glp o gas; caloventiladores, losa radiante eléctrica o agua caliente, estufas a leña, equipos de ventana o tipo "split", equipos roof top, etc..-

Con fuente térmica central y fluido de distribución (con o sin conductos de distribución de aire):

Agua caliente o helada

Refrigerantes.-

Algunos ejemplos: radiadores, fan-coils, losa radiante, acondicionadores, vrv, etc.-


Características de los Sistemas

Fuentes de Energía:

Electricidad

Combustible líquido (Gas oil, Fuel oil)

Combustible gaseoso (Gas por cañerías,

GLP)

Combustibles sólidos (Leña, carbón)

Solar

Geotérmica


Ejemplos de Sistemas

Sistema Equipo

Terminal

Fluido

Térmico

Equipo de

Generación

Fuente de

Energía

Radiadores Radiadores Agua caliente en cañerías

Caldera Gas oil, Fuel oil, Gas, Solar

Losa Radiante Panel incluido en el hormigón

Agua caliente en cañerías

Caldera Gas oil, Fuel oil, Gas, Solar

Fan-coils Fan-coils Agua caliente o fría en cañerías

Caldera

Enfriador de agua (Chiller)

Gas oil, Fuel oil, Gas y Electricidad

Acondicionador Rejas y difusores

Aire caliente o frío en ductos

Caldera

Enfriador de agua (Chiller)

Gas oil, Fuel oil, Gas y Electricidad

VRV Unidad Interior Refrigerante Equipo de refrigeración

Electricidad

Rooftop Rejas y difusores

Aire caliente o frío en ductos

Equipo de refrigeración

Electricidad


Bases para la Elección del Sistema

Tamaño del Sistema.-

Nivel de Confort deseado.-

Independencia del Control.-

Vida útil de los Equipos.-

Costo inicial (Inversión).-

Costo de Funcionamiento.-

Ahorro Energético.-

Posibilidades de Ampliación.-

Características del Edificio.-

18

Bases para el diseño del Sistema

ZONIFICACIÓN.-

BALANCE TÉRMICO.-

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19

1. Sistemas de Aire Acondicionado

Objetivos:

Realizar el acondicionamiento térmico necesario

para el Programa (evaluación y elección del

sistema).

Realizar ventilación mecánica de acuerdo a las

necesidades del Programa.

Incorporarse al Proyecto Arquitectónico sin afectar

el diseño.

Cumplir con las Normas y las Reglamentaciones

Municipales, Nacionales e Internacionales.

TALLER CHARLA GENERAL19

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20

Ventilación Mecánica en los Sistemas de

Aire Acondicionado

De acuerdo al Programa Arquitectónico, se

debe evaluar:

Necesidades de aire fresco exterior por razones

sanitarias (cantidad de personas).

Pureza del aire exterior necesaria ( filtrado).

Lugares donde realizar la toma de aire exterior

(contaminación acústica y de la calidad del aire)


21

Ventilación Mecánica en los Sistemas de

Aire Acondicionado

Realizar ventilación

mecánica a través

de los equipos

Conductos de TAE


22

Elección e Incorporación del sistema de

A.A. al Programa

De acuerdo al Programa Arquitectónico, se

debe elegir el sistema más apropiado y evaluar sus

necesidades:

Sala de máquinas centralizada ( ubicación,

necesidades).

Salas de equipos ( ubicación, necesidades).

Espacios y servidumbres para conductos y

cañerías.

Interrelación con otros acondicionamientos.


23

Clasificación de los sistemas de aire

acondicionado

De acuerdo al tipo de intercambio:

- refrigerante-aire: sistemas de expansión directa

( V.R.C. o V.R.V.)

- agua helada-aire: sistemas centrales de agua

helada

De acuerdo a la forma de inyección del A. A.:

- Distribución Central (conductos-V.A.C. o V.A.V.)

- Directa (sin conductos)


24

Sistemas de expansión directa

Ventana o pared (“window type).

Divididos (“mini-split”).

Divididos centrales ( “split”).

Divididos múltiples (“multi-split”) y V.R.V.

Paquete (“roof-top”).

Auto contenidos (“self-contained”).


25

Equipos divididos: “mini-split”


26

Equipo dividido central: “split”;

distribución de aire por conductos

U.InteriorU.Exterior


27

Sistema de caudal de refrigerante variable

o “VRV” (distribución típica)

Varias unidades interiores

unidas por cañería

refrigerante desde una

unidad exterior.

Una de sus versiones

permite tener unidades

interiores en calefacción y

otras en refrigeración

simultáneamente.


28

Equipo Paquete: “rooftop”; distribución

de aire por conductos.

“Rooftop”


29

Sistema de distribución de aire típica de

un equipo “roof top”.

Equipo rooftop

con descarga

vertical hacia

abajo y

distribución de

aire por

conductos.

Distribución

del tipo VAV.


30

Equipo auto-contenido: “ self ”

condensador enfriado por aire

entrada

salida

Aire

exteriorAire

retorno

Aire

inyección


31

Sistemas centrales de agua helada

Generadores de agua helada: enfriadores

(“chillers”).

Unidades terminales de tratamiento del aire:

acondicionadores de aire ( climatizadores,

unidades de tratamiento de aire, “air handlers”,

manejadoras) y “fan coil”.


32

Tipos de enfriadores de agua

Enfriadores de agua con condensador

enfriado por aire (ubicación exterior al

edificio)

Enfriadores de agua con condensador

enfriado por agua (ubicación dentro del

edificio en salas de máquinas – torre de

enfriamiento en el exterior del edificio).


33

Enfriador de agua con condensador

enfriado por aire


34

Enfriador de agua con condensador

enfriado por agua


35

Equipo asociado a condensadores enfriados por agua:

TORRE DE ENFRIAMIENTO

El agua que

refrigera el

condensador

enfriado por

agua, se

calienta y para

reutilizarla la

debo enfriar en

una TORRE de

ENFRIAMIENTO

Aire

exterior

Ventiladorrociadores

relleno

Del

condensador

Al

condensador

batea


36

Unidades Terminales

Fan coil

Unidades pequeñas, usadas con o sin

conductos de aire, caudales pequeños.

Diseñadas para ambientes chicos.

Acondicionadores de aire (“air handlers”)

Unidades grandes usadas con conductos.

Mueven grandes caudales de aire.


37

Diferentes tipos de Fan coils


38

Acondicionadores de aire ( unidades de

tratamiento de aire, climatizadores, “air handlers”,

“manejadoras de aire”)


39

Sistema de distribución de agua helada desde los

enfriadores a elementos terminales

Enfriador de agua

enfriado por aire.

Cañerías de

distribución de

agua helada.

Serpentinas de

acondicionadores.

Válvulas actuadas,

controlando el

caudal.


40

Sistema de 2 caños

enfriador caldera

Frio o

Calor

(changeover)


41

Sistema de 4 caños; equipos en

refrigeración y otros en calefacción.

calderaenfriador

frío

calor frío/ calor

O resistencias


42

Sistemas con Distribución Central de aire

acondicionado

Equipo donde se genera el aire acondicionado:

U.T.A.( Exp. Directa o Acondicionador)

Conductos de aire de inyección, retorno y aire exterior.

Rejas y o difusores de aire como elementos terminales.

Termostato de accionamiento del equipo.

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43

Esquema de distribución de aire

TALLER CHARLA GENERAL43

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44

Dimensionado de conductos

Método : A velocidad constante

S = Caudal de aire / velocidad de aire

Se fija la velocidad de acuerdo al Programa.

Relaciones de los conductos recomendadas:

circular

cuadrada

rectangular: relación de lados 2 a 1 o 3 a 1.


45

Estimación de caudales de aire

Programa o

Sistema

Cambios/h

mín.-máx.

Cambios/h

recomendado

m³/h/TR

Restaurante 8-12 10

Casinos 20-30 25

Oficinas 4-10 7

Garages 4-8 6

Exp. Directa 680


46

Dimensionado de conductos de aire a

velocidad constante.

PROGRAMA VELOCIDAD EN

RAMAL PRINCIPAL

VELOCIDAD EN RAMAL

SECUNDARIO (máx.)

RESIDENCIAL 3,5m/s-4,5 m/s 3m/s-3,5 m/s (4m/s)

ESCUELAS,

TEATROS Y CINES5m/s-6,6 m/s 3m/s-4,5 m/s (6m/s)

ESTUDIOS DE

GRABACION2,5m/s-3,5 m/s 2m/s-3 m/s (3,5m/s)

INDUSTRIA 6m/s-9 m/s 4m/s-6 m/s (9m/s)

GARAGES 5m/s-9 m/s 4m/s-5 m/s (8m/s)


47

Materiales de conductos de aire

Chapa galvanizada lisa.

Chapa de aluminio o acero inoxidable.

De tela sintética.

Planchas rígidas de lana de vidrio con folio de aluminio.

Conductos flexibles, en conexiones a rejas y difusores

Mampostería con paredes lisas (retorno).

Los ductos de inyección de AA se deben aislar.


48

Conductos textiles lavables (industria

alimenticia)

Cable de

sujeción en

acero

inoxidable

con ojalillos.

Inyección

inferior de

aire por

orificios.


49

Expresión de conductos de distribución de

aire en planos


50

Sistemas con Descarga Directa del A.A.

Equipo de expansión directa ( “mini-split” o

VRV) o unidades terminales de un S.C.A.H

(“fan coil”)

Sin conductos de aire.

Con o sin gabinete.

Dificultad para TAE.


51

Equipos “cassette”


52

Equipos sin gabinete


53

Equipos piso -techo


54

Equipos de pared o “high wall”


55

Cañerías utilizadas en los sistemas de aire

acondicionado

Sistemas de agua enfriada:

Cañerías de hierro negro s/c ASTM A-53, soldadas o sistema Victaulic o similar.

Cañerías de cobre tipo L, soldadas.

Cañerías termofusionadas.

Cañerías tipo PEX.

Cañerías de PPL

Hidrobronz.

Sistemas de expansión directa:

Cañerías de cobre tipo L


56

Expresión de cañerías de distribución de

agua en planos


57

Calefacción con sistemas de A.A.

Bomba de calor (“heat pump”).

Aplicable a equipos de expansión directa y

Enfriadores-Calentadores de agua

Calefactores eléctricos ( incorporados en la

UTA)

Serpentinas de agua cal. o vapor ( incluida

en la UTA).

Quemador de Gas natural, GLP o similar en

cámaras estancas (incorporados en la UTA)


58

Aire acondicionado y el medio ambiente

•Refrigerantes convencionales (ClFC) R11,R12, R22;

la capa de ozono y el efecto invernadero.

•Refrigerantes alternativos: R134A, R407C, R410A.

•Análisis en la selección de equipos y sistemas

(cantidad de refrigerante en una instalación)

•Protocolos internacionales.


59

Refrigerantes ( ODP-GWP Y EFIC.)

Refrigerante F.Q. GWP ODP Rendimiento

(KW/TR)

CFC-11 CCl3F 1 1 0.62

CFC-12 CCl2F2 2.8 0.86 0.66

HCFC-123 CHCl2-CF3 0.02 0.02 0.63

HCFC-22 CHClF 0.34 0.05 0.68

HFC-134A CHF2-CF3 0.30 0 0.68

ODP: Potencial de Destrucción del Ozono

GWP: Potencial del Calentamiento Global


60

Previsiones arquitectónicas

Ubicación y dimensiones de salas de máquinas y salas de equipos (internas y externas al edificio).

Previsiones de espacios para conductos de aire y ubicación de rejas y difusores de aire.

Previsiones de espacios para cañerías.

Previsiones de accesibilidad de los equipos.

Análisis de los exteriores ( fachadas, terceros, etc.)

Necesidades ( eléctrica, drenajes, estructurales: soportes, pases).


61

Previsión de sala de acondicionador de

aire en la industria


62

Previsión para fan coil sobre cielorraso en

habitación de hotel


63

Previsión de bases y procedimientos de

instalación para equipos exteriores


64

Previsión de ubicaciones exteriores para

condensadores y torres de enfriamiento


65

Previsión de los conductos de inyección

de aire aparentes


66

Previsión de la entrada al edificio de los conductos

de inyección y retorno en equipos roof top


67

Previsión de la ubicación de conductos de inyección

de aire sobre cielorraso y su interferencia con otras

instalaciones


68

Previsiones de drenajes de los equipos de

aire acondicionado



Calefacción.


Losa radiante


Incidencias en el Proceso Arquitectónico

EVALUACIÓN DE :

Dimensionado, selección y ubicación de equipos

terminales.-

Dimensionado y ubicación de Sala de Máquinas, chimenea,

tanque de combustible, tanque de expansión, columnas

montantes, etc.-

Seguridad, controles y Mantenimiento de la instalación.-

Puntos de acometida eléctrica a los equipos.-

Economía en la distribución.-

Compatibilidad con el diseño arquitectónico.-


Incidencias en el Proceso de Obra.-

EVALUACIÓN DE :

Incidencias en estructura.(Pases, amures, bases).-

Adecuaciones en la albañilería. ( Construcción de Sala de

Máquinas, chimeneas, nichos para radiadores, grampas y

soportes para sujeción de cañerías y elementos terminales).

Aislamiento y protección mecánica para las cañerías.-

Instalación de Tanque de Combustible.-

Instalación de Tanque de expansión.-

Coordinaciones, ensayos y pruebas de la instalación.

Puesta en marcha y regulación de la instalación.-

Instrucciones de operación, garantía y mantenimiento.-


Planta Subsuelo


Planta Baja


Planta Tipo


Planta Azotea


Sala de Máquinas


Calderas


Sala de Calderas


Colectores


Chimeneas


Fuentes de energía

Fuentes de Energía:

Electricidad.

Combustible líquido (Gas oil, Fuel oil)

Combustible gaseoso (Gas por cañerías, Gas licuado)

Combustibles sólidos (Leña, carbón)


Elección del combustible

EN FUNCIÓN DE :

Programa de edificio.-

Disponibilidad espacial.-

Horas de funcionamiento.-

Disponibilidad económica (costo).-

Disponibilidad del combustible en plaza (abastecimiento).-


Detalle de instalación de Tanque de Combustible


Tanque de Combustible


Dimensionado de Tanque de

Combustible

Factores a considerar:

Potencia de calefacción.-

Rendimiento del combustible empleado.-

Horas de encendido del sistema.-

Frecuencia de recarga.-

mesalusodedíasxusodehorasxlCalcaloríficopoder

hCalPotencialitrosenCapacidad

)/(

)/(

VENTILACION .

Se trata de introducir aire “fresco” exterior dentro del local atratar, por medios naturales y o mecánicos con el fin deobtener un aire “saludable”.

Se basa en recomendaciones nacionales e internacionalesen la materia. Estas toman en cuenta la FUNCION yNUMERO DE OCUPANTES del LOCAL.


1) Ventilación general

2) Ventilación localizada

Para tratar el tema lo dividiremos en dos grandes grupos:


Formas de proceder:

Calcular el caudal de aire necesario en base alnúmero de ocupantes, la ventilaciónrecomendada está dada entonces en m3/horapor persona .

Referirse a la función del local calculándoloen función de los m3/hora por m2 desuperficie.


1) VENTILACIÓN GENERAL .

¿Cómo ventilamos un local?

extrayendo aire contaminado interior

inyectando aire fresco exterior

haciendo ambas cosas a la vez


Por Sistema de Extracción o depresión.

El aire extraído genera una presión negativa en el

local provocando la entrada de aire fresco

exterior.

La salida y entrada de aire deberían ubicarse en

lados opuestos para lograr un “barrido” de todas

las áreas del local.

La extracción debería ubicarse lo más cercana

posible a focos de contaminación para evitar que

éste recorra todo el local hasta su salida.


Por sistema de inyección o sobrepresión.

Se trataría de introducir aire procedente del

exterior hacia el interior de los locales a ventilar

diluyendo los contaminantes interiores.

Esto crearía una ligera presión positiva en el

recinto para provocar la salida del aire interior

hacia el exterior del mismo.


Por sistema mixto extracción-inyección

En determinados casos es recomendable la

utilización conjunta de los sistemas anteriores

para lograr un correcto barrido de todo el

ambiente a ventilar.

Estacionamientos en segundos subsuelos por

ejemplo.


Elementos que componen el sistema

ventiladores para inyección y extracción

ductos de inyección y extracción

rejillas

difusores

filtros


2) Ventilación localizada .

En esta forma de ventilación el aire contaminado escaptado en el mismo lugar que se produce evitandosu difusión por todo el local.

Se logra a base de una campana que abrace lo más estrechamente posible el foco de polución y que conduzca directamente al exterior el aire captado.


Debe procederse así:

Identificar los puntos de producción del

contaminante.

Encerrarlo bajo una campana.

Establecer una succión capaz de captar, arrastrar y

trasladar el aire, que posiblemente estará cargado

de partículas.


Elementos que componen el sistema:

La Captación mediante una campana del aire

contaminado

El Conducto o canalización.

El Separador o filtro.

Bandeja recolectora de grasas.

El Extractor de Aire (ventilador).


Filtros para Grasas/Campanas de Extracción


101

Energía Solar

Su uso en acondicionamiento térmico de edificios

(calefacción y refrigeración).

Su uso en la generación de agua caliente sanitaria

(a.c.s.).

101

102

Marco Legal

Ley Nº 18.585 para ACS (URSEA-DNE)

ETUS

Decreto Nº 34.151 de la Junta Departamental de

Montevideo

Fuente: www.energiasolar.gub.uy

103

Sistemas solares

Calefacción y A.C.S.

Paneles solares de tubos de agua y de tubos de

vacío:

Sistemas solares directos.

Sistemas solares con acumulación.

Sistemas solares con acumulación e intercambiadores

de calor.

Paneles solares híbridos

104

Paneles solares de tubos de agua

105

Paneles solares de tubos de vacío

106

Sistema solar para A.C.S. termosifón

107

Paneles solares y su ubicación

108

Paneles solares y su ubicación

109

Paneles solares de tubos de vacío

110

Paneles solares giratorios ACS y ABS

111

Sistemas solares

Refrigeración:

Sistemas centrales de agua helada

Con enfriadores por ciclo de absorción con energía solar

como fuente caliente.

111

112

Enfriadores por absorción

113

Elementos integrantes del sistema:

114

Elementos integrantes del sistema:

Generación de agua helada:

Paneles solares

Cañerías de agua solar

Acumulación de agua caliente (tanques)

Equipo de absorción de agua – bromuro de litio

Cañerías de circuito de torre

Torre de enfriamiento

Cañerías de agua helada

Elementos terminales: fan coil y acondicionadores

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