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Instalaciones 2004

Yanina Sivsov

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CRONOGRAMA

1. Presentacin de proyectos de referencia. 2. Instalaciones de acondicionamiento trmico.

2.1. Necesidades. 2.2. Fuentes de energa. 2.3. Sistemas.

2.3.1. Generacin de calor. 2.3.2. Generacin de fro. 2.3.3. Generacin de fro y calor. 2.3.4. Recuperacin de energa.

2.4. Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico. 2.4.1. Espacios requeridos. 2.4.2. Incidencia en la estructura del edificio. 2.4.3. Otras necesidades.

2.5. Incidencia de los sistemas en el proceso de obra. 3. Calefaccin por agua caliente.

3.1. Balance trmico. 3.2. Anlisis del balance trmico. 3.3. Estudio de diferentes soluciones de calefaccin. 3.4. Dimensionado de equipos y locales. 3.5. Incidencia de las instalaciones en el proceso de obra.

4. Instalaciones de agua caliente. 4.1. Necesidades. 4.2. Fuentes de energa. 4.3. Elementos. 4.4. Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico.

5. Sistema central de aire acondicionado. 5.1. Balance trmico. 5.2. Anlisis del balance trmico. 5.3. Estudio de diferentes soluciones de aire acondicionado. 5.4. Dimensiones de equipos y locales. 5.5. Incidencia de las instalaciones en el proceso de obra.

6. Instalaciones de ventilacin mecnica. 6.1. Necesidades. 6.2. Elementos. 6.3. Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico.

7. Instalaciones de electricidad. 7.1. Necesidades. 7.2. Nociones de electricidad. 7.3. Reglamentaciones. 7.4. Protecciones y comandos. 7.5. Generacin y transmisin. 7.6. Incidencia de las instalaciones en el proyecto arquitectnico. 7.7. Instalaciones de emergencia. 7.8. Incidencia de las instalaciones de emergencia en el proceso de obra.

8. Instalaciones de tensiones dbiles. 8.1. Necesidades. 8.2. Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico.

9. Instalaciones de control inteligente. 9.1. Necesidades. 9.2. Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico.

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10. Instalaciones de transporte. 10.1.Necesidades.

10.2.Sistemas.

10.3.Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico.

10.4.Incidencia de los sistemas de en el proceso de obra.

11. Instalaciones de disposicin de residuos. 11.1.Necesidades.

11.2.Sistemas.

11.3.Incidencia de los sistemas en el proyecto arquitectnico.

BIBLIOGRAFA

TITULO AUTOR AO EDITORIAL

Electrical services inbuildings. Peter Jay 1968

Manual de instalaciones elctricas

residenciales.

Pedro

Camarenam y

Oscar Shrader

Instalaciones tcnicas en edificios. Konrad Sage

Recomendaciones tcnicas para proyecto y

ejecucin de instalaciones 1969 ICE

Instalaciones elctricas Gunter G. Seip 1989

Instalaciones elctricas Albert F. Spitta 1981

Instalaciones elctricas en vivienda

(criterios para su proyecto) Walter Marchisio 1971 ICE

Clculo y normativa bsica de las

instalaciones en edificios.

Luis Jess

Arizmendi 1985

Instalaciones tcnicas en edificios. Konrad Sage 1975

Fundamentos de electrotecnia. Kuznetsov 1967

Instalaciones en los edificios. Gay Charles y

Merrick 1974

Instalaciones en los edificios. Gay Fawcet, Mc

Guiness, Stein 1979 Gustavo Gili

Aire acondicionado. Enrique Carnicer Paraninfo

Calefaccin. Enrique Carnicer Paraninfo

Climatizacin de confort e industria. Pere Esquerra Marcombo

Calefaccin. Ceac

Aire acondicionado. Ceac

Aire acondicionado y calefaccin. Pedro Quadri

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Un edificio es un elemento dinmico, se mueve, alberga personas y actividades, cumple una

determinada funcin. Muchas de las instalaciones que utilizamos necesitan espacios de servidumbre,

con un determinado tamao que incide en el diseo arquitectnico, por eso deben tenerse en cuenta

desde las primeras etapas del anteproyecto. Tambin se debe tener en cuenta los espacios requeridos

para ingresar los equipos al edificio, as como la forma en que se accede a ellos para su correcto

mantenimiento o reposicin. Adems, todos los equipamientos generan ruidos, en diferentes horarios.

Otro aspecto a tener en cuenta es el costo de funcionamiento de esos equipos, que a veces supera

al costo de instalacin o al de mantenimiento.

Un sistema de control inteligente es un sistema de control central; como el aire acondicionado,

iluminacin, alarmas tcnicas (por ejemplo avisan si un tanque de agua est vaco), grupos

electrgenos.

Un sistema de seguridad puede ser el de alarma contra incendios, seguridad contra intrusos y

vigilancia, etc.

Se estudian tres edificios como ejemplos:

1. La Caja de Jubilaciones y Pensiones de Profesionales Universitarios (de oficinas separadas, con propietarios independientes)

2. El Palacio de Justicia (con oficinas y locales de usos distintos) 3. El Complejo y Sanatorio Policlnico del Casmu (con salas de emergencia, etc.)

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Caja de Jubilaciones y Pensiones de Profesionales Universitarios

Es un edificio de oficinas, con estacionamiento, es sede de la caja y acta cada vez ms como un

centro de conferencias bastante importante. Tambin tiene un conjunto de locales comerciales en la

planta baja.

Se inici en 1998, y an sigue en construccin. Consta de unos 22.000 m2, con tres subsuelos de

estacionamiento; locales comerciales, un cine y una sala de conferencias ms en planta baja; tres pisos

de estacionamientos ms, en el cuarto piso un centro de convenciones, del quinto al sptimo piso hay

oficinas para unas 300 personas permanentes y aproximadamente 2000 personas ms circulando.

Dentro del sistema de instalaciones tiene dos grandes sectores comunes, y otros sectores propios

de cada usuario (dentro de cada unidad, oficina, etc.)

Se compone de columnas montantes con tableros centralizadores por planta, un punto de vnculo

vertical, que permite llevar a travs de l (mediante caos) los conductores elctricos. Estos

conductores alimentan tableros que tienen la misma posicin en relacin a la vertical, cada piso tiene

un tablero centralizador para los servicios generales del piso, y algn toma corriente de servicio. Tiene

una distribucin elctrica a cada local desde los medidores.

En cada piso hay diferentes usuarios, cada uno tiene su medidor, que llega a su tablero. Luego,

desde cada local, la distribucin esta realizada con centros, sus llaves de luz, sus toma corrientes, su

elemento de portero elctrico, toma para calefaccin.

Tambin hay instalaciones para servicios de emergencia, dentro de las columnas montantes, con

grupo electrgeno que alimenta esos montantes. En caso de un corte de energa, ese grupo transfiere la

energa generada y as se contina abasteciendo esos servicios generales. Pero, en los apartamentos,

cada uno resuelve sus problemas en forma independiente, en general mediante un sistema autnomo

(batera) Hay otro grupo electrgeno que abastece el centro de convenciones.

Desde el punto de vista lumnico, salvo en los casos de eliminacin decorativa, se utilizan

lmparas de bajo consumo y alta eficiencia, porque la superficie a iluminar es muy grande y se necesita

un nivel de iluminacin correcto (750 a 800 luxes) para permitir un trnsito seguro. Las lmparas

utilizadas tienen un promedio de 60 lmenes por vatio tipo fluorescente, en los estacionamientos

tambin hay lmparas fluorescentes de alto rendimiento.

Para el sistema de acondicionamiento trmico se previeron equipos Split, pero no se suministra el

escritorio con el equipo, slo la instalacin elctrica y las canalizaciones en cada escritorio, el lugar

para la colocacin de la unidad interior de los equipos y su conexin al exterior.

En el centro de convenciones hay un sistema de aire acondicionado central, con una unidad que

genera agua helada y un sistema que distribuye esa agua a los acondicionadores.

Existe una red telefnica, una red de correos elctrica, y una red de agua, porteros elctricos (que

hoy se estn cambiando por un sistema de video central) y conexin a Internet las 24 horas. Tambin

hay un sistema de control inteligente informando, un computador informando todo lo que son los

sistemas de iluminacin de los servicios generales, tambin controla el sistema de ventilacin y la

presurizacin de escaleras.

El sistema de transporte se conforma por dos bateras de ascensores (6 en total) de alta velocidad,

con un control central.

Hay un sistema de circuito cerrado de televisin que permite verificar quin ingresa a cada local, a

qu hora y adems permite grabarlos con cmaras colocadas en los ascensores.

Tambin hay un sistema de alarma contra intrusos, sistema de deteccin en los corredores y

paliers, y se est tratando de conectar a cada usuario, desde su apartamento, mediante una pequea

central que los comunique a la central principal. Se puede conectar una unidad con los sensores de

incendio, as como con algunos de los sensores de presencia, y todo con diferentes alarmas que llevan a

una central.

Hay iluminacin de emergencia para poder evacuar en caso de corte total de energa, carteles de

salida, y carteles que indican la forma de evacuar el edificio con iluminacin, presurizacin de las

escaleras de emergencia (para evitar que entre aire del exterior, inyectando aire, para que no entre

humo a ese sector)

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Caja de profesionales universitarios

Destino: Edificio de oficinas, estacionamiento y sede social para la

caja de jubilaciones y pensiones de profesionales universitarios.

Perodo de construccin: Inicio en 1990, actualmente en construccin.

rea construida: 22.000 metros cuadrados.

Distribucin de reas: SS1, SS2, SS3 Estacionamientos

Planta baja Locales comerciales y acceso al edificio

P1, P2, P3 Estacionamientos

P4. Servicios de caja de profesionales

P5 al P7 Oficinas

Poblacin estimada: Fija: 600 personas

Flotante: 2.000 personas por da

INSTALACIONES

Se diferencian dos tipos de distribucin de sistemas de instalaciones Servicios comunes (servicios generales)

Sectores propios unitarios a cada usuario ( escritorios y locales comerciales)

Instalacin elctrica: Columna montante con tableros centralizadores de servicios generales por planta.

Distribucin elctrica a cada local desde la Sala de Medidores.

Instalacin de emergencia: Columna montante con tableros centralizadores de servicios centrales por planta.

Grupo electrgeno de uso exclusivo para los servicios de la Caja de

Profesionales.

Instalacin lumnica: Iluminacin con lmparas fluorescentes de alto rendimiento. Destaque de fachadas mediante iluminacin rasante.

Instalacin trmica: Previsin de conexiones de equipos Split para cada escritorio. Sistema de aire acondicionado central para los servicios de Caja de

Profesionales.

Comunicaciones: Red telefnica, red de porteros elctricos y red de audio.

Control inteligente: Software de control y comando de los sistemas de iluminacin de servicios generales.

Sistemas de trasporte: 2 bateras de 3 ascensores cada una.

Vigilancia: Sistema de CCTV y alarmas de intrusos.

Seguridad: Deteccin de incendios en sectores comunes. Extincin de incendios mediante hidrantes.

Iluminacin de emergencia.

Presurizacin de escaleras de emergencia.

Plan de evacuacin.

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Palacio de Justicia

Su construccin se inici en 1964, pero fue proyectado en varias etapas. La idea central era la

centralizacin de todas las funciones que realiza el Poder Judicial en Montevideo; juzgados, oficinas,

servicios, y salas de audiencia, centralizadas en un nico edificio. El Poder Judicial tiene ms de 50

edificios en Montevideo cumpliendo las distintas funciones, en ellos hay transportes, conserjes,

porteros, vigilancia, transportes internos, seguridad, servicios, espacios muertos, mantenimiento, etc.

Todo esto reducira mucho el costo si fuera centralizado en lugar de repartirse en los 50 edificios.

El edificio del Palacio de Justicia tiene 22.000 metros cuadrados, dos subsuelos para

estacionamiento, servicios (locales tcnicos), y depsitos de documentacin.

En la planta baja esta el acceso al edificio, al igual que por el primer subsuelo en la cafetera.

Desde el primer piso hasta el dcimo hay salas de audiencia, con oficinas para juzgados de diferentes

turnos. Las salas de audiencia son una especie de anfiteatro con una platea y una pequea tertulia

donde la gente puede concurrir y participar del juicio oral. Los pisos 11 y 12 tienen la sala magna, para

las grandes reuniones, la biblioteca, y otras salas menores.

La poblacin estimada fija es de 500 personas, y la flotante de unas 3.000 personas por da.

La instalacin elctrica es mediante columnas montantes, las plantas son muy parecidas unas a

otras, y eso da un gran ordenamiento, tanto en el proyecto como en la distribucin y el mantenimiento.

Existe una instalacin de emergencia (red que trabaja con un grupo electrgeno y con UTE) en

forma paralela al circuito normal. Tambin hay una distribucin elctrica de forma controlada para los

exteriores.

Es un edificio de oficinas en que cada escritorio tiene un computador que trabaja en red, un

telfono, un tomacorriente elctrico. Para evitar problemas de cada de red en caso de un corte de

energa, se utiliza una unidad de alimentacin no interrumpible (UPS: uninterruptible power system)

que mantiene la informacin todo el tiempo, an cuando hay un corte de energa. El UPS funciona con

una batera que es cargada constantemente.

Se usaron niveles de iluminacin elevados, de 450 a 500 luxes, y se emplearon lmparas

fluorescentes de alto rendimiento y bajo consumo.

Tambin hay una importante iluminacin en fachada. La fachada se compone de grandes vigas

colgantes que se iluminan. En las salas del aula magna y otros ambientes de importancia, se usan

lmparas de menos iluminacin pero con efectos visuales como lmparas dicroicas. Las lmparas

dicroicas tienen muy bajo rendimiento, de unos 20 lmenes por vatio, la potencia elctrica debera ser

muy grande, y adems tienen muy poca duracin (unas 1.000 a 1.500 horas). Por eso se usaron

lmparas incandescentes, de mayor rendimiento, con vida de hasta 20.000 horas.

En lo que se refiere al acondicionamiento trmico, hay un sistema de aire acondicionado sectorial,

con distribucin del aire a travs de ductos. Se puede dividir el edificio en 4 sectores por planta, cada

uno con un sistema de aire acondicionado independiente, correspondiendo con las cuatro orientaciones

(Norte, Sur, Este y Oeste)

La fachada, a su vez, tiene un tratamiento diferente, con calefactores para el invierno. Tambin se

usaron vidrios especiales, que permiten el ingreso de determinada cantidad de radiacin solar,

determinada cantidad de luz, para evitar el deslumbramiento. Se usaron vidrios dobles para asegurar un

proceso de transmisin trmico muy bajo. De modo que la cscara de la fachada controla la emisin

trmica y lumnica, adems del fro y calor actuando como barrera trmica, de esa manera se ahorra un

60% en la potencia necesaria para el acondicionamiento artificial. En definitiva se us vidrio doble,

con cmara de aire, y antireflectivo.

Hay una nica planta de generacin de agua helada, que est en la azotea, con un sistema de

ventilaciones de los ductos de baos.

Para las comunicaciones hay una red telefnica, una red de datos, y una red de audio que se

emplea como msica de fondo, bsqueda de personas, etc.

Hay un sistema centralizado de control, que maneja distintos elementos distribuidos en el edificio,

como los equipos de aire acondicionado, la luz de cada piso, etc. Y luego hay un colector de informacin que va pasando por todos esos controladores, y lleva la informacin a un computador

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central desde el cual se programan las acciones en cuanto a horarios, toma de aire exterior,

calentamiento, encendido de luces, etc.

Hay un sistema de transporte con 3 bateras de 3 ascensores, y adems un ascensor panormico.

Tres de estos ascensores son para el uso interno del edificio, y otros seis para el pblico.

Hay un sistema de circuito cerrado de televisin, y en ciertas horas una alarma contra intrusos.

En la seguridad tenemos un sistema de deteccin de incendios con ubicacin en lugares

especficos, direccionados. Estos sensores funcionan directamente relacionados al sistema central, una

vez que detectan la falla, detectan las llamas o el calor, el aumento de la temperatura que sobrepasa

determinado nivel, una ampolleta de alcohol se rompe, estalla debido a su dilatacin. La ampolleta que

estalla suelta un pequeo tapn que permite el ingreso del agua, que se distribuye en determinada rea.

Al volcarse el agua, la central detecta un movimiento en la caera, enciende la bomba y presuriza la

instalacin de agua para que llegue al local.

Todo este sistema se coloca de acuerdo a ciertas normas y previsiones, al igual que el sistema de

presurizacin de escaleras, que inyecta aire y evita que ingrese humo. La iluminacin de emergencia

para las salidas se coloca en las escaleras y otros locales, para el caso de un apagn total. Tambin debe

haber un plan de evacuacin para salir del edificio de la manera ms rpida posible.

En la planta de acceso del edificio hay 4 ascensores y una batera de 3 ascensores para todo tipo

de servicio (para funcionarios, expedientes y dems) y otra batera de 2 ascensores para los

magistrados, que tambin tienen su entrada particular desde el subsuelo.

Palacio de Justicia

Destino: Edificio centralizador del poder judicial.

Perodo de construccin: Inicio en 1954, obra suspendida en varias oportunidades y

actualmente en construccin, luego de una actualizacin de los

sistemas e instalaciones.

rea construida: 32.000 metros cuadrados.

Distribucin de reas: SS1 y SS2 Estacionamientos, servicios y locales tcnicos.

Planta baja Acceso al edificio

Entrepiso Cafetera

P1 al P10 Salas de audiencia

P11 al P12 Sala magna y biblioteca.

P13 y P14 Azotea y servicios

Poblacin estimada: Fija: 500 personas

Flotante: 3.000 personas por da

INSTALACIONES

Instalacin elctrica: Columna montante con tableros centralizadores de sectores generales por planta.

Instalacin de emergencia: Distribucin elctrica de emergencia en forma paralela a la de rgimen normal.

Generacin de tensin

controlada:

Distribucin elctrica de tensin controlada en forma paralela a las anteriores.

Instalacin lumnica: Iluminacin con lmparas fluorescentes de bajo consumo. Iluminacin de fachadas destacando las columnas (vigas)

Instalacin trmica: Sistema de aire acondicionado sectorial, con distribucin de aire a travs de ductos. Sistema de Fan-coils y radiadores elctricos. nica planta de generacin de agua helada en azotea.

Sistemas de ventilacin de baos, vestuarios y extraccin de vahos.

Comunicaciones: Red telefnica, red de datos y red de audio.

Control inteligente: Red de controladores programables para la iluminacin, aire acondicionado, sanitaria, etc.

Computador central con software de control y comando.

Sistemas de trasporte: 3 bateras de 3 ascensores cada una, y ascensor panormico.

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Vigilancia: Sistema de CCTV y alarmas de intrusos.

Seguridad: Deteccin de incendios con sistema direccionable. Extincin de incendios mediante Sprinklers.

Iluminacin de emergencia.

Presurizacin de escaleras de emergencia.

Plan de evacuacin.

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Policlnica de Casmu Es un centro de atencin mdica, que tena muchas policlnicas y buscaba reunirlas en un nico

edificio para economizar costos globales mediante la centralizacin de servicios.

Se construy desde 1984 hasta 1989, tiene 15.000 metros cuadrados construidos. Cuenta con un

subsuelo, planta baja, dos pisos de policlnicos y servicios mdicos, un piso de imagenologa

(tomgrafo, rayos X especializados) y adems una azotea con importantes instalaciones, aire

acondicionado, etc. La poblacin estimada es de 1.000 personas fijas (funcionarios, mdicos y

empresas) y una poblacin flotante de 6.500 personas diarias.

Tiene una zona y un acceso para funcionarios y tcnicos, y otro diferente para el pblico (acceso,

salas de espera a los consultorios) Desde un lado acceden los tcnicos y funcionarios y desde el otro el

pblico, el punto de encuentro es en los consultorios. Los servicios estn en la zona de funcionarios,

donde tambin hay tres columnas de montantes, abasteciendo a los tableros de tres grandes sectores.

La distribucin de emergencia es paralela a la normal. Tambin hay una red de tensin controlada

a travs de UPS, pero muy parcializada para algunos equipos especiales como la red de computadoras

(que es mucho menor a la del Palacio de Justicia)

En la iluminacin de las reas de servicio se utilizaron lmparas fluorescentes, lmparas de alto

rendimiento y larga vida, y en las reas que tienen iluminacin decorativa se usaron lmparas de tipo

incandescente (en el anfiteatro)

El sistema trmico es de aire acondicionado central, con una planta de agua helada ubicada en la

azotea, que distribuye a un gran acondicionador (55h x 8m de ancho x 20m de largo), que tiene

inyeccin de aire por ductos de 2.5m de dimetro, y que distribuye en columnas verticales el aire para

todos los pisos. Adems, en cada piso hay cajas de volumen de aire variable para los distintos sectores,

estas cajas regulan la cantidad de aire de pasaje segn el local y la estacin (mediante una vlvula); en

definitiva, en cada piso hay: columnas de aire, salidas y una caja con una vlvula que lo regula.

La calefaccin se genera en una sala de mquinas que est en un edificio contiguo, luego hay una

distribucin de gases medicinales (oxgeno, xido de nitrgeno), y un sistema de succin que permite

sacar flemas o elementos de la garganta de un paciente (que se emplea en el centro de emergencias),

aire comprimido (para nebulizaciones)

Para las comunicaciones hay una importante red telefnica, red de datos, informtica, laboratorio,

oficinas. Una red de audio que an no ha sido implementada, un control inteligente central que atiende

los sistemas de airea condicionado y parcialmente los sistemas de iluminacin, transporte por

ascensores y escaleras mecnicas, vigilancia, sectores de incendios. Este edificio tiene un cielorraso

muy profundo, de aproximadamente 70 a 80cm.

Este cielorraso es un lugar propenso a incendios, por lo que dentro de este sector hay detectores de

incendios que avisan en caso de cualquier inconveniente, al igual que en los ambientes. Tambin hay

un plan de evacuacin y escalera de emergencias.

En la planta de ubicacin se ve el edificio de servicios, la sala de calderas, generacin de vapor,

etc. El bloque de servicios tiene ingreso por la calle Abreu. La planta es libre, con pilares de hormign

visto y algunos muros de ladrillo, el cielorraso es perforado de color marrn claro, las lmparas ya

estn obsoletas (ya duplicaron su tiempo de uso normal)

Policlnica del Casmu

Destino: Centralizacin de servicios de policlnicas especializadas

con su respectivo apoyo administrativo, reas de tratamiento y

anlisis.

Perodo de construccin: Inicio en 1984 a 1989

rea construida: 15.000 metros cuadrados.

Distribucin de reas: Subsuelo Bloque de servicios generales

Planta baja Accesos y consultorios

P1 y P2 Policlnicos y servicios mdicos

Azotea Instalaciones

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Poblacin estimada: Fija: 1.000 personas (funcionarios, mdicos y empresas)

Flotante: 6.500 personas por da.

INSTALACIONES

Instalacin elctrica: Columna montante con tableros centralizadores de sectores por planta.

Instalacin de emergencia: Distribucin elctrica de emergencia en forma paralela a la de rgimen normal.

Generacin de tensin

controlada:

Distribucin elctrica de tensin controlada a travs de UPS, para equipos

prioritarios.

Instalacin lumnica: Iluminacin con lmparas fluorescentes de alto rendimiento.

Instalacin trmica: Sistema de aire acondicionado central con: Planta de generacin de agua helada en la azotea del edificio.

Generacin de calefaccin y vapor en el subsuelo de bloque de servicios

generales.

Sistema central de agua caliente de servicio.

Gases medicinales: Sistemas de distribucin de oxgeno, succin, aire comprimido y protxido.

Comunicaciones: Red telefnica, red de datos y red de audio.

Control inteligente: Red de controladores programables. Computador central con software de control y comando de los sistemas de aire

acondicionado e iluminacin.

Sistemas de trasporte: Ascensores y escaleras mecnicas.

Seguridad: Sistema de deteccin de incendios. Equipos de extincin de incendios mediante bocas de incendio y elementos

porttiles.

Iluminacin de emergencia.

Plan de evacuacin.

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Acondicionamiento trmico natural

Es importante conocer las tareas que se realizan en el edificio, el tipo de confort buscado, los

aspectos sanitarios, normativos y reglamentarios, para tenerlos en cuenta. Por ejemplo, debemos saber

si es un lugar en donde hay computadoras, o un centro de cmputos, imprenta, cirugas, etc. El nivel de

confort puede ser mnimo, que haga al espacio tolerable, pasajero, o un nivel ms alto (medio o

mximo) en que se busque una mayor permanencia. El nivel sanitario determina la oxigenacin

necesaria, los olores, si hay animales, o mucha gente durante muchas horas, si es un sector de

fumadores o no, tiene en cuenta la contaminacin, los gases txicos, emanaciones, etc. Son diferentes

criterios de anlisis a tener en cuenta para el diseo.

Por otro lado hay aspectos econmicos respecto a los costos de los sistemas, ya sea en la inversin

inicial o su posterior uso, vida til, mantenimiento, etc.

Estos dos criterios, de diseo y economa, nos permiten definir las funciones que cumplir el

sistema, el tipo de equipos a utilizar, el tipo de fluidos trmicos utilizados para la distribucin (aire,

agua, etc.), en definitiva nos permiten establecer la solucin a emplear.

Un sistema puede tener diferentes caractersticas:

De acuerdo al tipo de funciones que cumple: calentar, enfriar, ventilar, renovar el aire, control de humedad, etc.

De acuerdo al tipo de equipos a utilizar: Pueden ser unitarios e independientes (calefactores o convectores, un equipo de aire acondicionado de ventana, un Split, una estufa a cuarzo, un calefactor

grande a gas; tienen su propia fuente de generacin) o equipos (que tienen una central, que genera

diferente tipo de ruidos, puede generar agua caliente para calefaccin, agua helada para refrigeracin,

puede generar aire caliente y distribuirlo, por ejemplo una caldera)

De acuerdo al tipo de energa que lo abastece: Pueden ser, electricidad, combustibles lquidos (gasoil), combustibles gaseosos (gas por caera, gas de usinas, y en el futuro habr gas natural), y

combustibles slidos (lea, carbn, que son de ms difcil aprovisionamiento y almacenamiento, pero

mucho menor costo)

Por ejemplo, los sistemas de radiadores, losa radiante, acondicionadores, fun coil, cuentan con

equipos terminales (ubicados en el ltimo local, en contacto con el ambiente a atender)

Radiadores:

El fluido trmico que se emplea generalmente es el agua caliente, distribuida mediante caeras de

hierro, y el equipo de generacin es la caldera, que puede funcionar con gasoil, gas o electricidad.

Losa radiante:

Es un equipo terminal incluido en la losa, se trata de una caera embutida en la losa del piso o del

techo, genera un gran panel que trabaja a muy baja temperatura, pero que por su gran tamao es un

radiador de baja temperatura al ambiente. El fluido trmico que emplea es el agua caliente por caera.

La generacin de calor est en la caldera, que puede funcionar a gasoil, fueloil, gas o electricidad.

Tambin hay losas radiantes elctricas, que trabajan mediante un cable colocado dentro de la losa,

ste se calienta y genera calor. En cada habitacin es necesario dejar una acometida o elctrica para

llevar la energa desde un tablero central hasta cada uno de esos puntos. Estas se conectan mediante

conductores, y un conductor radiante es el que va dentro de la losa.

Acondicionador:

Tiene como mnimo un ventilador que mueve aire y lo lleva hasta el ambiente, tiene una batera

(un intercambiador) que calienta el aire mediante el pasaje de agua caliente. El elemento que calienta el

ambiente es el aire., y al aire lo calienta una batera. El aire llega al ambiente mediante ductos o en

forma directa. Si el aire se inyecta al ambiente se hace mediante rejas o difusores en los puntos

terminales.

La generacin se hace a travs de una caldera, que genera agua caliente, que lleva el agua a la

batera de calor que se ubica dentro del acondicionador, y finalmente la fuente de energa que se

emplea es el gasoil, fueloil o gas.

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Un acondicionador con las mismas caractersticas, pero ms chico, es el fun coil (ventilador a

batera) Es un gabinete que contiene un ventilador y una batera por la que circula agua caliente o fra.

Si se trata de agua fra, sta se enfra mediante equipos especiales que se llaman generadores de agua

helada (4 a 10C) y que circula mediante bocas a travs de la instalacin. Se lleva al punto de intercambio, que es la batera de agua fra, y el aire que atraviesa esa batera es enfriado e inyectado a

travs del sistema de ductos al ambiente. El elemento terminal es el propio gabinete, las caeras

pueden ser de agua caliente o fra, y hay dos elementos, uno que genera calor (la caldera) y otro que

genera fro (enfriador de agua) Las fuentes de energa pueden ser el gasoil, el fueloil, gas o electricidad,

o un sistema especial que se llama de absorcin.

Tambin hay fun coil que funciona con lquido refrigerante, con un sistema que puede revertirse,

como bomba de calor y en lugar de dar fro da calor.

Tambin hay combinaciones de estos sistemas; por ejemplo, un acondicionador con un sistema

central de agua helada, y dentro de este podra haber una batera que genere calor para el invierno.

Adems los acondicionadores se pueden dividir segn si son para calefaccin o refrigeracin, o si

son fun coils, que normalmente funcionan como sistema de refrigeracin, se les puede colocar una

bomba de calor para calefaccionar.

Formas de seleccionar un acondicionamiento

1. Primero hay que tener en cuenta el tamao del lugar a acondicionar, estudiando primero las mejores formas de acondicionamiento natural posibles. Se debe estudiar los costos de la

colocacin de, por ejemplo, vidrios dobles, vidrios reflectivos, aislaciones, etc.

2. Despus debemos tener en cuenta el nivel de confort deseado, la independencia del confort, etc. 3. La vida til de los equipos, de acuerdo a la mayor o menor sofisticacin. 4. El costo de funcionamiento, el ahorro de energa. 5. Prever las posibles ampliaciones del edificio. 6. Estudiar las caractersticas especficas del edificio.

Otros sistemas trmicos:

La ventilacin, que es requerida por las normativas y soluciones de confort sanitario. Hay casos

como el de oficinas donde la entrada de aire para bajar la humedad es imprescindible. La ventilacin en

las cocinas es indispensable, etc.

Sistemas de agua caliente para uso sanitario:

Lo ms comn es la generacin distribuida mediante calentadores, calefones o calentadores

instantneos. Otra opcin es, buscando el ahorro energtico, mediante una generacin centralizada que

puede ser con una caldera (que tambin puede servir para calefaccin), o una caldera a vapor, o un

serpentn elctrico con un gran calefn. Dentro del agua caliente para uso sanitario hay que revisar la

acumulacin de esa agua, ya que un elemento de calentamiento instantneo no acumula.

Las fuentes de energa para estos sistemas pueden ser la electricidad, el gas, el gasoil, el fueloil, y

en algunos casos pueden ser fluidos intermediarios (como el vapor, etc.)

Otros tipos de sistemas pueden ser el de Vapor, y algunas de las aplicaciones que tiene en cocinas

industriales de sanatorios, restaurantes, o en donde se cocina en grandes volmenes, ya que en lugar de

usar ollas se utilizan marmitas (de 200, 300, 0 400 litros) Estas marmitas pueden alcanzar dimetros de

hasta 1m, con 1m de altura. La marmita tiene una camisa exterior que la rodeo, a travs de la cual

circula vapor. Dentro de esa olla se coloca agua y los alimentos que se quiere cocinar, y el vapor

circulante lleva a la marmita a los 120C. Tambin hay lavaplatos a vapor.

El vapor tambin se utiliza en lavaderos, para los secadores (tumblers) Estos secadores con grandes cilindros con agujeritos que giran horizontalmente, y la ropa va dando vueltas dentro del aire

caliente hasta que se seca.

Otro uso del vapor es para la calefaccin, ya sea mediante bateras, por convectores, tubos

calentados, o calo ventiladores.

21

Otro uso industrial que se le da al vapor es para el calentamiento de agua, o calentamiento de

procesos, sobre todo en hospitales y sanatorios para la esterilizacin.

Incidencia del sistema de acondicionamiento trmico

Durante el anteproyecto y el proyecto arquitectnico, el acondicionamiento trmico, debe ser

evaluado en funcin de la importancia del edificio, pues los equipos principales pueden necesitar

mucha rea, una ubicacin especfica, adems no es conveniente dejar espacios menores o sobrantes

para las instalaciones porque la hacen ms cara, ms difcil de mantener, etc.

Dimensionado de los ductos:

Los ductos son bsicamente los sistemas de distribucin del aire. Muchas veces definen la altura

de un edificio, ya que en los ambientes se necesitan 3,5m para vivir, ms 1m para los

acondicionamientos trmicos, y despus 1m para el acondicionamiento elctrico y los sistemas de

incendio; as se llega a los 5,5m que luego se ajustan a 4,5m.

El predimensionado de los ductos nos indica las necesidades espaciales para el aire

acondicionado, tambin la ubicacin de los equipos. La estructura debe prever el tipo de equipos que

va a contener. Por ejemplo, si se coloca una caldera de 7.000 kilos en una azotea, debe preverse la

instalacin elctrica necesaria para ese equipo, los problemas acsticos que puede traer, el acceso para

mantenimiento as como su frecuencia, la forma de operar el equipo, las previsiones a tomar para un

caso de emergencia, etc.

Adems hay que tener en cuenta la incidencia del sistema dentro del proceso de la construccin; el

momento en que debe aparecer el tcnico, el momento en que se deben colocar los diferentes

elementos en la obra (por ejemplo, los ductos siempre se deben colocar antes que el cielorraso, los

equipos acondicionadores se colocan una vez revocadas las paredes) Tambin hay que considerar el

transporte de los equipos por la obra, y probarlos mucho antes de que la instalacin est terminada (ya

sea su funcionamiento o la estanqueidad en caso de ser mediante caeras, etc.)

Por ejemplo, en el caso de un galpn con unas oficinas en un sector:

Se construye la estructura metlica con columnas, y luego la estructura metlica superior, que

cubre todo. Debajo de ese galpn se van levantando las paredes que ms tarde conformarn los

sectores, entre ellos el de las oficinas. En las paredes se van incorporando las instalaciones, esas

paredes ser el soporte para las caeras, ductos, o dems instalaciones. Los elementos de esas

instalaciones se sujetan con grampas, tensores y dems elementos. A veces, como el caso de un

cielorraso muy alto (3m) se debe hacer una estructura no prevista para sostener las instalaciones.

A veces es necesario hacer refuerzos en determinadas zonas de un edificio para albergar esas

instalaciones o sostenerlas.

Balance trmico

El objetivo es calcular las prdidas totales de calor en invierno, y calcular las ganancias totales de

calor en verano en un ambiente determinado. El resultado nos permite reducir las prdidas o ganancias

actuando sobre las soluciones constructivas, ya sea mediante el cambio de los materiales utilizados,

agregando un aislamiento trmico, o redimensionando las aberturas.

Balance trmico de invierno:

1. Primero se debe considerar el calor de transmisin. Las prdidas de transmisin se dan a travs de todos los cerramientos del local (techos, pisos, muros y aberturas)

2. Tambin hay que tener en cuenta el calor de infiltraciones. El calor que se debe agregar para compensar lo que se pierde por infiltraciones de aire exterior a travs de las aberturas.

CALOR TOTAL = CALOR DE TRANSMISIN + CALOR DE INFILTRACIN

22

Las prdidas de calor por transmisin se pueden calcular por:

Siendo Ui coeficiente global de transmisin de la superficie i i el rea de la superficie (m2) ti la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del local.

Para hallar el calor de infiltracin, se usa el mtodo de renovaciones por hora:

Siendo n el coeficiente de mayoramiento. Vi el volumen del local ti la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del local. 0.3 el producto del calor especfico por la densidad del aire. Las infiltraciones son proporcionales al volumen del local, y estn de acuerdo al nmero de

fachadas expuestas que tenga el ambiente.

Coeficiente de mayoramiento:

Tipo de local n

Local con una fachada exterior 1.0

Local con dos fachadas exteriores 1.5

Local con ms de dos fachadas exteriores 2.0

El balance trmico se hace teniendo la planta con orientaciones y destino del edificio. El balance

global se hace para todo el edificio.

Las planillas se hacen midiendo reas de cerramientos y agrupndolos en listas de acuerdo al tipo

y orientacin de stos. Las condiciones de diseo se definen mediante la temperatura de confort interior

(aproximadamente 20C) y la de diseo exterior (2C) El anlisis del balance trmico se hace analizando los resultados para las diferentes orientaciones

(del total del edificio, sin considerar los ambientes por separado), y se estudian las posibilidades de

reducir las prdidas, para lo que debemos considerar: si los materiales son los adecuados, si es

necesaria y puede agregarse una aislacin trmica, si las orientaciones del edificio son las ms

adecuadas, si se deben ajustar las superficies vidriadas. Luego corrijo el balance con todas las nuevas

condiciones, comparo los costos de las modificaciones introducidas con las diferencias de costo inicial,

comparo las dos soluciones de acondicionamiento con el ahorro energtico. As quedan definidas las

orientaciones del edificio, los tipos de cerramiento y aislaciones.

El balance trmico definitivo se hace local por local. Los valores obtenidos fijan la potencia de las

calderas, el tamao de los tanques de combustible, el tamao de la chimenea, que depende de la

capacidad de la caldera.

tiiUiQtrans

tinViQ 3.0inf

tinVitiiUiQtotal 3.0

23

Por ejemplo:

Opcin 1: Asumimos que son ventanas comunes de vidrio simple, con muros de 30cm, con cmara de

aire.

Transmisiones:

Cerramiento rea (m2) U (cal/hm2C) t (C) Calor Total

Vidrio Sur 30 5.5 (20-2) 18 2970

Muro Sur 69 1.8 18 2236

Techo 907,5 3 18 49005

30 x 5.5 x 18 = 2970

69 x 1.8 x 18 = 2236

907.5 x 3 x 18 = 49005

En caso de interiores no acondicionados: tomamos t /2 Infiltraciones (vidrio):

Local 0.3 Vol (m3) n t (C) Q total

Total 0.3 2.722,5 2 18 29403

72630

102033

0.3 x 2.722,5 x 2 x 18 = 29403

= 72630

29403 + 72630 = 102033

Opcin 2: Cambiamos el tipo de techo, lo aislamos colocando una plancha de poliestireno de 12cm.

Cerramiento rea (m2) U (cal/hm2C) t (C) Calor Total Total local

Techo 907,5 1 18 69363

Ya hemos hallado las dimensiones de la caldera, de tanques, de chimenea, bajamos por lo menos dos

mdulos de caldera y ahorramos energa, por lo tanto ahorramos costos.

Opcin 3: Cambiamos Los vidrios simples por vidrios dobles.

Cerramiento rea (m2) U (cal/hm2C) t (C) Calor Total Total local

Vidrio Sur 30 3.0 18 1620 64413

Ahora no mejoraron tanto las condiciones, el cambio a vidrios dobles se justifica ms cuando se quiere

controlar condensaciones, por ejemplo en una fachada sur.

Opcin 4: Pretendemos mejorar las infiltraciones y hacer una renovacin de aire. Puedo pensar en

minimizar las infiltraciones, poner vidrios fijos, cambiar el tipo de ventana.

Local 0.3 Vol (m3) n t (C) Q total

Total 0.3 2.722,5 1.0 18 14701/49711

6v

6v

5v 5v

27m

33m

Altura del local: 3m

Ventanas: 2.5m x 2.0 m

rea del local: 908m2

24

Hay que razonar como mejorar el balance trmico porque esto nos implica reducir costos y

espacios, aunque a veces no se puede mejorar.

Una vez que tenemos el valor de calor total que necesito aportar para generar las condiciones de

confort, procedo a estudiar las diferentes soluciones de calefaccin. Las posibles terminales a emplear

son: losa radiante, convectores, caloventiladores, aire caliente, difusores, etc.

El tipo de combustible a usar puede ser: energa elctrica, gas, gasoil, fueloil, lea, etc.

La solucin de distribucin en el edificio puede ser mediante caeras ocultas, a la vista, ductos,

etc.

Conviene tener varias columnas de subida ms que grandes distribuciones horizontales, porque

implican contrapisos ms chicos. Si tengo cielorrasos a la vista no tengo problemas.

Las evacuaciones se realizan en funcin del programa y las caractersticas arquitectnicas del

edificio, de las horas de funcionamiento de ese edificio, del nivel de confort requerido, de la

disponibilidad econmica para la inversin, de la disponibilidad y costo de combustible, y del costo de

mantenimiento.

El dimensionado de los equipos y locales: se realiza, primero con el dimensionado de los equipos

terminales, su seleccin y ubicacin, la compatibilidad con la arquitectura, y las funciones de cada

local, su costo y terminacin.

El dimensionado de la sala de mquinas y su ubicacin: debe estar integrada al proyecto, ser

compatible con ste, debe ser econmica en la distribucin (baricentro), necesidades de mantenimiento

(necesita ser accesible), posibles problemas con la estructura (vibraciones), seguridad del camino a la

sala de mquinas (seguridad contra incendios, explosiones, etc.) Se deben estudiar adems los

problemas acsticos y de vibraciones de acuerdo a las normativas (40hb)

El dimensionado de la chimenea y su ubicacin, y dimensionado del tanque de combustible y su

ubicacin: deben ser accesibles, adems el tanque de combustibles debe ser seguro (con ventilacin a

ms de 2.5m sobre el NPT)

El dimensionado de caeras debe ser de 1.5 o 2, aisladas. Los tanques de expansin deben ser abiertos, con caeras de seguridad, vlvulas (en azoteas),

estudio de centrales, encendido de termostato, vlvulas especiales, ahorro energtico, etc.

Potencia y alimentacin elctrica requeridas por los equipos: debo saber cmo van a operar los

sistemas de calefaccin centrales.

Sistema de aire caliente: comandado por termostatos que debo ubicar.

Si hay sala de mquinas tengo que prever alimentacin elctrica para los equipos.

Incidencia de las instalaciones en el proceso de obra:

Con respecto a la estructura del edificio, se deben prever pasajes para caeras o ductos, para

chimeneas, para equipos, as como cncamos o ganchos para el movimiento de los equipos.

Adecuar la albailera; al construir la sala de mquinas, la chimenea, los nichos para radiadores,

instalar grapas y soportes para caeras y radiadores, recubrimiento y proteccin mecnica de caeras

(chapa), y aislaciones de las caeras. Adems de todo esto, debemos construir el pozo para la

instalacin del tanque de combustible, el tanque de expansin. Se debe coordinar con la sanitaria,

elctrica, aberturas especiales (puerta corta fuegos) As como aspectos de seguridad tales como el corte

de energa elctrica, llenado de instalaciones y pruebas sanitarias, puesta en marcha con su prueba de

funcionamiento y regulacin de las instalaciones. Dar instrucciones para su operacin, entregar las

instrucciones y garanta, as como asegurar los servicios de mantenimiento.

Sala de mquinas: debe tener un mnimo de 1m alrededor de la caldera, y hacia delante debe tener

libre una longitud igual al largo de la caldera.

Kcal/hrs = Cal/hrs

Acondicionamiento del aire caliente: de un panel central donde est el serpentn y los ventiladores

salen los ductos con rejas y difusores, ocupan un espacio de 60 x 40 cm y 80 x 50 cm en caso de ser

ductos.

Fun coil: es de gran rendimiento, consiste en sistema de calefaccin con gabinete, rejas de

inyeccin y retorno.

25

Agua caliente para vivienda (en bao, cocina, lavadero, etc.), para clubes (vestuario y piscina), en

instituciones sanitarias (higiene, cocinas, lavaderos, hidroterapia) Esto genera y se pierde por su uso, es

diferente de la calefaccin que es un circuito cerrado.

Fuentes de energa: electricidad, gas, vapor.

Elementos: flujo trmico, equipo de generacin (directa, intercambiadores de serpentina, o de

placa), tanque de acumulacin, elementos de distribucin.

Incidencia de estos sistemas en el proyecto arquitectnico: por espacios requeridos, sala de

mquinas, limpieza de tanques e intercambiadores.

Tanque intermediario: es de gran acumulacin de agua caliente por los picos de consumo que se

dan (hoteles, hospitales, clubes), ocupan un gran volumen, pueden tener dos sistemas para calentar el

agua: mediante caldera a vapor o caldera de agua caliente. Generamos agua caliente de uso sanitario

mediante agua caliente del circuito cerrado de la calefaccin.

Se realiza un circuito en forma de lago para que, en caso de que se abra la canilla en el ltimo

local, salga agua caliente, y que no tenga que esperar a que pase toda el agua que se enfri en las

caeras.

Para dimensionar esta caldera, al balance trmico se le suma el que se estima en los consumos

orientativos, dependiendo del programa y las simultaneidades.

Sala de mquinas: debe ser alta (mnimo 3m) y las calderas se deben colocar sobre una base de

hormign.

Losa radiante:

Balance Trmico de verano:

Qs calor sensible, depende de la temperatura de cada local. Qs tras : transmisin.

Qs rad: aportado por el sol a travs del vidrio.

Qs ilum: cantidad de lmenes.

Qs eq: motores, computadoras, cafeteras, etc.

Qs vent: traer aire fresco del exterior y entrarlo (aire a 35C) Qs pers: hay que considerarlo segn la actividad de las personas del local.

Ql calor latente, depende de la humedad del local. Ql vent: aire exterior que tiene humedad.

Ql pers: calor que aporta humedad.

Calor sensible (Qs)

qi es el aporte de calor por metro cuadrado de superficie vidriada, depende de la orientacin y la hora del da.

i es el rea vidriada. Fsi es el factor solar, la proporcin de energa que realmente entre

por el vidrio, de acuerdo a las protecciones.

AIRE EXTERIOR RECOMENDADO EN M3/HORA POR PERSONA VENTILACIN

TERMINACIN PISO

CONTRAPISO + RADIADORES

ESPUMA

LOSA

RETORNO

BOMBA DE

COMBUSTIBLE

CALDERA

CHIMENEA

RETORNO ALIMENTACIN

INICIO

tiiUiQtras

qiFsiQrad

26

Para calcular el Qs, a algunos locales hay que restarles un valor de acuerdo a la normativa

municipal, as, por ejemplo: (en cal / hora)

Tipo de local Normativa

Sala de conferencias - 34

Supermercados - 25

Shoppings - 60

Cines - 50

Qs pers = n de personas x Q de las personas Qps: calor sensible aportado segn la cantidad de personas.

Qs lum = 0.86 x W ilum donde W ilum: potencia total de iluminacin en watts.

La siguiente tabla determina la Qs eq de algunos equipos: (en cal / hora)

Tipo de equipo Qs eq

Cafetera 250

Computadoras 200

Calor latente: (Ql)

Ql vent = 28 (asumiendo que el aire exterior esta a 35C y la HR es del 40%, y que el aire interior

esta a 25C y 50% de HR) v = volumen de aire exterior de ventilacin (en m

3/hora)

Ql pers = n personas x Qpl Qp es el calor latente.

La siguiente tabla indica algunos valores de la normativa para Ql: (en cal / hora)

Tipo de local Normativa

Sala de conferencias

Supermercados

Shoppings 1 pers 80

Cines 1 pers 35

Q total es la ganancia total del local a acondicionar en verano.

persQlventQlQeqQilumpersQsventQsQradQtranQtotal ....

27

Ejemplo de balance trmico:

Programa: edificio de oficinas, planta baja y 5 pisos.

Cargas trmicas: radiacin solar, calor sensible y latente de personas, calor sensible y latente del

aire exterior, calor de iluminacin y equipos.

Temperatura de confort exterior: 25C.

Temperatura de diseo exterior: 35C. Da y hora de realizacin del balance.

Es decir, que con todos estos datos, y sabiendo que el balance trmico de verano requerir mayor

atencin ya que los resultados pueden ser sorprendentes segn las hiptesis de diseo.

37

MEDIANERA

MEDIANERA PLANTA TIPO

PATIO

ACCESO

VENTANAS: 1,5m x 20m

H de local: 3,80m

50m

20m

CORTE

3.80m

3.80m

3.80m

3.80m

3.80m

3.80m

50.0m

ACCESO

VENTANAS: 1,50m x 20m

MEDIANERA

28

Opcin 1: vidrio simple, techo aislado, muros de 30cm y venecianas interiores

Balance sensible Balance latente Potencia total

A

(m2) Cal/(hxm2xC) Coef. T(C) Cal/h

Vs 180 5.5 1 12 11880

Vs rad. Solar 180 1 1 27 4860

VN 180 5.5 1 12 11880

VN Rad. Solar 180 0.8 1 350 50400

Ms 276 1.8 1 12 5962

ME Lindero 1140 1.8 1 7 14364

Mw 276 1.8 1.3 12 7750

Mo Lindero 1140 1.8 1 7 14364

Te 1000 1 1.4 12 16800

Iluminacin 6000 15 1 0.86 77400

Equipos 6000 10 1 0.86 51600

Personas 6000 0.1 1 55 33000 70 42000

Aire ext. 600 20 0.3 12 43200 3.1 37200

Infiltraciones Se desprecian en este caso

Qtotal 343.460 cal/h 79200 cal/h 422660 cal/h

141 TR

Condiciones exteriores: 35 C, 40% HR

Condiciones interiores: 23 C, 50% HR

1 tonelada de refrigeracin (TR) = 3.000 cal/h

Oficina:

Hiptesis de trabajo:

1 persona por metro cuadrado, iluminacin 15watts 7m2, vidrio simple, techo con aislacin, muros

de 30cm con cmara de aire.

Balance:

1) Clculo de ganancias de calor sensible por transmisin: - vidrio sur/norte. - Muro sur/norte. 2) Clculo de ganancias por radiacin solar:

- vidrio sur/norte. 3) Clculo de ganancias de Qs por aire exterior de ventilacin:

- cantidad de personas. 4) Clculo del Qs de personas:

- cantidad de personas. 5) Qs de iluminacin:

- potencia x 0.86 (15w/m2) 6) Q equipos:

- potencia x 0.86 (119w/m2) 7) Calor latente de personas:

- cantidad de personas. 8) Calor latente de aire exterior:

- cantidad de personas/ aire exterior.

Refrigeracin = 3000 cal/h (1 TR)

Lo que debemos hacer es preguntarnos, en cada caso, cules son las cosas que nos afectan y cmo

se pueden mejorar.

El coeficiente de transmisin del vidrio simple es muy alto, podemos actuar sobre l usando

vidrios especiales, parasoles, etc. Ya que la incidencia de los vidrios en verano es muy importante.

Bajamos el valor total si: bajan las reas de servicios o si bajan los gastos de los equipos.

29

Anlisis del balance: modificaciones en las soluciones constructivas, materiales de muros,

ventanas, aislacin trmica posible, cambio de las orientaciones, ajuste del tamao de las aberturas.

Anlisis de parmetros de diseo: tipos de vidrio a emplear, tipos de protecciones interiores y

exteriores, tipos de lmparas (alto rendimiento en watts), eficiencia de los equipos elctricos.

Teniendo todos estos estudios sobre el balance, lo corrijo teniendo en cuenta la inversin que

requieren los cambios y su posterior mantenimiento.

Soluciones de sistemas de aire acondicionado:

Se evalan los siguientes puntos: el tipo de sistema, las soluciones empleadas en el edificio

(cielorrasos, etc.), las necesidades de zonificacin, usuarios y horarios de actividad.

Las evaluaciones se realizan en funcin de: los programas y caractersticas arquitectnicas, horas

de funcionamiento del edificio, nivel de confort requerido, disponibilidad econmica de la inversin,

disponibilidad, costo de funcionamiento y costo de mantenimiento.

Dimensionado del equipamiento por locales: dimensionado de equipos terminales: seleccin y

ubicacin.

- Compatibilidad con la arquitectura y funciones que se cumplen en cada local. - Costo y terminacin. Dimensionado de la sala de acondicionadores, ubicacin:

- Compatibilidad con la arquitectura. - Razones de economa en la distribucin. - Necesidades de mantenimiento. - Accesibilidad y entrada de equipos. - Estudio de problemas acsticos y vibraciones. Dimensionado de ductos:

- Dimensiones del cielorraso, coordinacin con la iluminacin, detectores de incendio, parlantes, sprinklers.

- Dimensionado de equipos de generacin de fro y su ubicacin. - Dimensionado de elementos de distribucin, caeras, bombas, etc. - Tanque de expansin, caeras de seguridad, vlvulas. - Estudio de centrales, encendido, termostatos, vlvulas especiales, ahorro energtico. - Potencia y alimentaciones elctricas requeridas por los equipos. Todo equipo de aire acondicionado condensa, entonces tambin debemos prever el drenaje y saber

por donde llevarlo.

Incidencia en la obra:

- Ubicacin, accesibilidad. - Pases en la obra (por losas, vigas, muros, etc.) - Bases para equipos (para sujetarlos, disipar vibraciones, etc.) - Cncamos o ganchos para traslados verticales. Adems, en albailera:

- Sala de acondicionadores, grapas y soportes. Debemos coordinar con: sanitaria (por los desages), elctrica, aberturas especiales, acstica.

Debemos verificar la seguridad (cortes de energa), llenado de la instalacin, puesta de caeras,

puesta en marcha, pruebas de funcionamiento, regulacin de instalaciones, regulacin de caudales de

aire, y regulacin de controles; instrumentar las conexiones, entregar las instalaciones, dar garanta y

servicios posteriores a la entrega de obra.

El sistema de aire acondicionado pretende regular:

1. La temperatura interior del local que se acondiciona. 2. La humedad relativa del local. 3. Calidad del aire. 4. Velocidad del aire, en ductos, en rejas de inyeccin o retorno, en el local mismo. 5. Ruidos o vibraciones de los equipos.

30

Circuito frigorfico bsico de los equipos:

Primer principio bsico de termodinmica:

Qev + W comp = Q comp

Los equipos de aire acondicionado (AA) no dan fro, sino que generan calor.

Tipos de condensadores:

1. Condensador enfriado por aire: el aire exterior es obligado a pasar por el condensador. 2. Condensador enfriado por agua: el intercambio se realiza entre el refrigerante que fluye a

travs de tubos por donde pasa agua que enfra el refrigerante, agua reutilizada.

En caso de reutilizar el agua, que es calentada, se le debe bajar la temperatura, para eso se usa una

torre de enfriamiento (slo existe en condensadores enfriados por agua) stas torres, en general se

ubican en azoteas, la condicin es que sea al exterior.

Tipo de evaporadores:

1. Intercambio de refrigerante / aire: habr condensacin en el aire que deber ser evacuada. 2. Intercambio de refrigerante / agua 3. Evaporacin en el intercambiador de calor, con tubos por donde circula agua y por fuera

circula refrigerante, el cual enfra el agua. Water Grillers (enfriados de agua) que trabajan de

5.6 a 7C. Bomba de calor (calefaccin por ciclo reverso)

Se invierte el ciclo, el evaporador pasa a ser el condensador, y viceversa.

Coeficiente de perfomance (COP):

Clasificacin de equipos de aire acondicionado:

1) Equipos de expansin directa: - Intercambio refrigerante de aire. - Equipo de ventana. - Equipos divididos (Split, Unisplit) - Equipos Roof-top. - Equipos autocontenidos. 2) Equipos generadores de agua enfriada:

- Condensador enfriado por aire. - Condensador enfriado por agua (es ms econmico) Estos equipos, por s solos no acondicionan el local, slo enfran agua.

Elementos terminales como acondicionadores, o fun coil, s pueden acondicionar un ambiente por

s solos.

Principales aplicaciones:

- Equipos de ventana (oficinas, habitaciones de hotel): previo a su colocacin se debe estudiar el lugar a colocarlo, los drenajes, y saber que realiza pequeas renovaciones de aire exterior.

- Equipos mini Split (hogares, oficinas, habitaciones de hotel): se debe ubicar la unidad exterior, el drenaje de la unidad interior, y tener en cuenta que no renueva el aire.

Condensador (cede

calor al ambiente)

Compresor Evaporador

Vlvula de

expansin

11

11

1

1

Wcomp

WcompQcomp

Wcomp

QcondCOP

31

- Equipos Split centrales (oficinas, bares, instalaciones comerciales, instalaciones hospitalarias, laboratorios, etc.): previa ubicacin de las unidades interiores y exteriores se debe prever

drenajes de la unidad interior. Son equipos que renuevan el aire.

- Equipos Roff-top: Split centrales, con una sola unidad exterior (en azotea), desde la que salen los ductos. Se debe tener cuidado por los ruidos molestos.

- Equipos autocontenidos: igual a los equipos centrales, con una unidad interior, generan ruidos molestos por tener un compresor en el interior.

- Central generadora de agua fra (hoteles, shoppings, oficinas, hospitales, industrias) puedo elegir el tipo de enfriador. Si es enfriador de agua: lleva una torre de enfriamiento del tipo de

las unidades terminales; debo estudiar la ubicacin, drenajes, acometida elctrica, ductos de

distribucin.

Calefaccin con Aire Acondicionado:

1) Calefaccin por ciclo inverso. 2) Resistencias elctricas en los equipos. 3) Aadir serpentinas de agua caliente (a los equipos de Split, centrales, Roof-top,

autocontenidos, etc.)

4) Calefaccin por combustin de gas incorporado en el equipo (Split centrales y Roof-top)

Filtros Ventilacin mecnica y filtracin:

Debemos considerar, en el caso de trabajar con ductos, que stos tienen dimensiones importantes,

como mnimo tienen una seccin de 20 x 30cm, y que a su vez condicionan el tamao de los locales.

En cuanto a la ventilacin, sta genera una prdida energtica que debe ser regulable, forma parte

de las previsiones de acondicionamiento de un local.

Debemos hacer una distincin entre lo que son las infiltraciones en un local (es decir el control de

lo no deseado), el aire de ventilacin que s es controlado, y el movimiento de aire de un local, que es

independiente de otros conceptos, es decir que se podra mejorar la uniformidad de distribucin del aire

en un local y que hay un mnimo de aire exterior por razones tcnicas de distribucin.

En cuanto a la utilizacin de filtros, stos se usan para lograr una mayor calidad del aire en el

interior del local, siempre dependiendo de la actividad y del tipo de programa que estemos estudiando.

Se consideran de manera diferente segn si es un hospital (bloque quirrgico, salas blancas), un

laboratorio, sistemas de ventilacin y extraccin de cocinas, o si se trata de otro tipo de programa como

ser cines, teatros, etc.

Tambin los filtros sirven para lograr una mayor optimizacin de mantenimiento de los equipos,

porque stos protegen, por ejemplo, las serpentinas de expansin directa con lo cual prolonga la vida

til del equipo.

El filtrado se realiza, primero, previo a la inyeccin de aire al local o a la batera, lo cual produce

una situacin de mayor calidad del aire en el interior del local que vamos a acondicionar y segn los

distintos tipos de requerimiento programtico en cuanto a la calidad de ese aire, adems de proteger los

equipos. Estas unidades de filtrado se instalan antes de las serpentinas de enfriamiento o calefaccin, o

tambin en el elemento terminal de inyeccin de aire al local.

En segundo lugar, se filtra el aire al salir del local. Para evitar la contaminacin del aire exterior y

el medio ambiente, esto se hace en el caso de laboratorios o determinados tipos de industrias, y tambin

para retener elementos peligrosos o perjudiciales para la instalacin y para terceros, es decir, olores,

grasa en cocinas, etc.

Las unidades de filtrado, o filtros, se colocan a la salida del sistema de ductos de extraccin,

previa expulsin del aire al exterior (en el caso de laboratorios, industrias, etc.), o en el lugar donde

comienza la extraccin (campanas de extraccin de cocinas, etc.)

32

Los tipos de filtros son:

- Filtros Absolutos (HEPA): son los ms eficientes, tienen fibra de vidrio con separadores corrugados, que pueden ser de aluminio o de plstico. Ofrecen proteccin contra contaminantes

submicrnicos y biolgicos, se usan en programas que requieren una calidad en el aire de los

locales, como bloques quirrgicos, salas blancas, laboratorios, en la industria de la

alimentacin, y en electrnica. Tienen un casi 100% de eficiencia segn ensayo DOP.

- Bolsa: el medio filtrante esta compuesto por algodn, fibra de vidrio y polister. La ventaja que brindan es que acumulan grandes cantidades de polvo (bolsa de 45 a 90cm) Se utilizan

generalmente como pre-filtros de filtros absolutos. Su ventaja es que ofrecen elevados caudales

de pasaje de aire, por lo tanto son buenos para cines, centrales telefnicas y programas

similares. Segn ensayos gravimtricos son eficientes en un 80 a 85%.

- Metlicos: se utilizan para prefiltrado, estn compuestos de malla galvanizada de aluminio, que puede ser ondulada o lisa. Protegen del polvo y partculas que sean mayores a dos micrones, se

usan mayormente como pre-filtros, para el filtrado en general, en tomas de aire y extraccin de

cocinas. Tienen gran velocidad de renovacin del caudal de aire (2.5m/s) y su eficiencia segn

ensayos gravimtricos es de un 30 a 40%.

- Desechables: Compuestos de manteas de polister o similar. Son similares a los metlicos pero no recuperables, recogen partculas mayores a dos micrones y polvo. Se usan como pre-filtros,

para filtrados en general y para tomas de aire. Tienen igual velocidad de renovacin de caudal

que los metlicos (2.5m/s) e igual porcentaje de eficiencia, del 30 al 40%.

- Carbn activado: Estn hechos con tetracloruro de carbono, neutralizan las partculas de olores, gases, vapores y humo. Se usan comnmente en cocinas, bioterios, etc. Su eficiencia se mide

segn un test de vida til. Tienen profundidad muy variable y una baja renovacin en el caudal

de aire (0.3 a 0.6 m/s)

Referido a la limpieza de los filtros, se evala que un filtro est sucio si se encuentra una

diferencia de presin antes y despus del mismo, esto se mide directamente o mediante algn sistema

de control centralizado, algn tipo de medicin inteligente que controle el estado del equipo. En cuanto al dimensionado de ductos debemos tener en cuenta una serie de cosas en cuanto a su

clasificacin, que los divide en aparentes (son los que se encuentran a la vista, debemos incorporarlos

al programa como parte de la imagen) u ocultos (se deben prever en los cielorrasos pues se colocan

dentro de estos o en espacios en los cuales no se encuentran visibles) El dimensionado va a depender

de si su velocidad es constante, de la prdida de carga constante de los mismos, las selecciones de

ductos recomendadas son la circular, cuadrada, rectangular con relacin de lados: 2 a 1, o 3 a 1.

Tambin vamos a considerar el tipo de aislacin de stos, pues puede ser exterior (aislacin

trmica) o interior (aislacin acstica y trmica)

Tambin debemos considerar cules son los materiales de los ductos, estos pueden ser de: chapa

galvanizada lisa, de chapa de aluminio, chapa de acero inoxidable, planchas de lana de vidrio

especiales, o similares, ductos flexibles con conexiones a rejas y difusores.

La relacin del rea de la seccin es 1 a 3 o 1 a 4 mximas.

Siendo:

V: velocidad

A: rea del ducto

v: el caudal de

aire

vAV

33

Aislacin de ductos: se utiliza para esto distintos tipos de materiales como ser planchas de

poliestireno, planchas de lana de vidrio y telas de lana de vidrio.

Ejemplo de un colegio:

Analizamos los aspectos fundamentales de algunos sistemas como el de acondicionamiento

trmico. Este edifico tiene planta baja y 4 pisos, una biblioteca, administracin, espacio exterior y 8

aulas por piso en los 4 superiores.

Se sugiere realizar una planilla de locales en metros cuadrados; por ejemplo, el caos de la

biblioteca tiene un rea determinada y una altura determinada, se revisa las actividades (lectura), las

horas en que se usa, el confort (de acuerdo al invierno y el verano), confort sanitario segn las tablas.

De acuerdo al rea total, se puede suponer que la mitad se usa para almacenar libros, y la otra

mitad es usada por las personas. A partir de ah se calcula el espacio que tiene libre cada persona, esto

es una primera base para el diseo. En un principio necesitamos aire acondicionado para verano y para

invierno, con ventilacin.

En la sala de profesores medimos la cantidad de metros cuadrados, el tipo de confort, similar al de

las aulas (que se usan slo en invierno) Hay una ventana, se estudia si es suficiente.

La administracin trabaja invierno y verano, estudiamos las actividades que se realizan all, el

metraje y volumen del local (necesita acondicionamiento en invierno y verano)

Las aulas necesitan acondicionamiento en invierno, ventanas para ventilar, etc.

En el hall podemos poner acondicionamiento para invierno o no, ventilacin, etc.

En los baos necesitamos ventilacin adecuada (6 cambios por hora)

Debemos que sistema vamos a usar, si optamos por un sistema de radiadores, fun coil,

acondicionadores, etc. Para la biblioteca se puede usar un sistema de aire acondicionado independiente,

barreras de equipos Split seran una solucin, con un sistema adicional de ventilacin con extractores

que toman aire del exterior (teniendo en cuenta los efectos del aire que entra a menor temperatura)

En ese caso, el aire que entra con un caloventilador, que tiene el problema de no filtrar el aire que

entra.

Cuando tenemos lugares con mucho trnsito, tenemos la interferencia del ruido y la polucin.

Otra opcin es usar un acondicionador con ducto con rejas, que podra ser autocontenido

(conteniendo el sistema de tratamiento de aire del local y un sistema de refrigeracin, compresor y la

unidad condensadora), tambin un acondicionador con una unidad condensadora exterior (que es una

especie de Split), acondicionador (de uno a tres ventiladores, batera con serpentina de calor, batera

con serpentina de fro, batera de filtros, etc.) a l se vincula un punto de inyeccin, uno de retorno (que

puede ser una reja sola y un ducto) Existen equipos Split que traen una entrada a la cual se le puede

agregar un ducto y llevarlo hacia fuera, pero es una complicacin.

El equipo autocontenido tiene el acondicionador, ms el compresor, ms el condensador. Cuando

damos la batera de calor, sta puede ser de resistencias elctricas, con agua caliente central, o con

refrigerante en un ciclo reversible de refrigeracin (bomba de calor) La batera de fro de expansin

directa, con refrigerante, con agua helada ( a 4 o 5C), batera de calor y batera de fro, tienen el fro

Cielorraso (5cm) Luminaria 2.5cm

Aislacin trmica

34

por un sistema de expansin directa con un compresor y un condensador. El sistema autocontenido, por

sus caractersticas, debe estar al exterior.

El mnimo de aire que el equipo tiene que mover es lo necesario para que se mueva

homogneamente dentro del local.

Tamao del sistema, cuntos sistemas de refrigeracin tenemos, nivel de confort deseado, unido al

ruido de las ventilaciones, si los locales son distintos, los clasifico y resuelvo segn su problemtica

especfica, vida til de los equipos, contando con la inversin inicial y los costos de funcionamiento.

Por ejemplo, en la biblioteca, el equipo no debe ser ruidoso, depende de las caractersticas

programticas del edificio.

Las aulas y la sala de profesores se tratan de igual forma, con calefaccin, haciendo un balance

trmico de invierno para el aula ms comprometida, las que tienen dos paredes al exterior, las que

tienen la peor orientacin, y las de la planta superior (porque tienen techo al exterior), luego se debe

sumar las cantidades para tener una suma total de la potencia del edificio, puede hacerse mediante un

balance global.

Las soluciones que tenemos para calefaccionar el espacio, son radiadores de agua caliente,

elctricos, losa radiante de agua caliente o elctrica, el autocontenido (que es una batera con un

ventilador, que tiene buena terminacin. Es un gabinete de 50 x 50 x 30)

Debemos tambin tomar en cuenta los precios. Se da una lista con los precios por cada 1000 cal/h

(costo de combustible), el fueloil y el gasoil han subido un 10%, la energa elctrica es la ms cara, el

combustible es el ms barato, y cuando instalen el gas por caera va a tener un precio similar a los

combustibles.

Para las calderas chicas se usa gasoil, para las calderas grandes se usa fueloil. Para el ejemplo de

este colegio, la solucin para la calefaccin sera: un sistema de radiadores, con un sistema de caeras

para la distribucin de agua caliente y una sala de calderas con una caldera y quemador para el fueloil

de la calefaccin.

Para seguir analizando costos: cuanto cuesta la calefaccin completa de un edificio de 10 pisos y

4 apartamentos por piso? El costo de esa instalacin completa funcionando con un tanque de

combustible incluido, no supera el 6 o 7% total del edificio con losa radiante, si fueran radiadores no

supera el 7%.

Siguiendo con el edificio, luego de los balances trmicos para invierno y verano, movimientos

solares que se necesitan para una correcta distribucin, velocidades mnimas o mximas para no tener

ruido, tamao del equipo, servidumbre, etc.

Si se colocan varios ductos, el regulador de stos es uno solo, es decir que, sern las mismas

caractersticas para diferentes locales (tienen que ser locales con condiciones similares) Podra ser el

sistema de volumen de aire variable (en el curso se estudian los sistemas ms simples), se puede

colocar un sistema de agua helada, en terminales un acondicionador o un fun coil, hacia ste llega agua

helada y agua caliente, se tiene dos cosas: una caldera que genera agua caliente y un equipo que genera

agua fra, los controles eligen el agua segn la necesidad y el acondicionador, es un fun coil.

En el caso de los radiadores, stos tienen vlvulas regulables y un termostato. Una vez definido el

balance trmico se llega a un nmero (que en este ejemplo son 120.000cal/h), en la tabla que tiene las

calderas, por ejemplo, se elige una caldera para 125.000cal/h, las dimensiones estn incluidas (0.72 x

1.30m, aparte de la chimenea y el quemador) Para calcular la de la chimenea tenemos una seccin para

120.000cal y la altura es de 5 pisos, tenemos que sobrepasar los 15m (3m por piso). Por encima del

elemento ms elevado prximo, entonces seran 18m de altura, 3m sobre el ltimo piso, combinado con

las 120.000 cal: nos da 9m2; (3m x 3m) es decir, una chimenea de 30 x 30.

En los servicios higinicos no se justifica tener agua caliente slo para lavarse las manos, son ms

elementos a tener en cuenta. El ejemplo va a tener aproximadamente 200 personas, que consumen 50

litros de agua diaria, lo que representa 25 o 30 litros de agua caliente, o sea 6000 litros de agua caliente

por da. Una posibilidad es un tanque de esa cantidad, un calentador, un tanque de reserva de 2250

litros. En las tablas estn las dimensiones; tiene una longitud de 3m, ancho de 0.95m y un cabezal de

20cm, este tanque debe tener aislacin porque la temperatura estar a 75 u 80C, entonces necesito una

35

manta de lana de vidrio de 50mm de espesor. Tengo que calentar el agua, de 5C a 75C. La energa que necesito para ello es de unas 157500 cal, y ver en cunto tiempo se calienta. Si quiero que el agua

est caliente de maana, es decir, desde las 5 de la maana a las 8 en la mxima temperatura (3 horas),

la potencia necesaria sera de 52500 cal/h/local, por los 2 tanques: entonces seran 105000 cal/hora, y

sta es la capacidad que debo tener en las calderas.

Electricidad

Los servicios ms importantes de un edificio en cuanto a la iluminacin, motores,

acondicionamiento trmico, generacin de agua caliente, pertenecen a lo que llamamos instalaciones

elctricas.

Primero se hace un anlisis del programa y sus necesidades, los tomacorrientes e instalaciones

elctricas necesarias para la iluminacin, y otros equipos de baja tensin o de tensiones dbiles, como

son los equipamientos de audio, computadoras, etc.:

Identificamos dos diferentes tipos de tensin:

1. Instalaciones de baja tensin: 220v 2. Instalaciones de tensin dbil: 0 a 60v

Segn el programa ser la complejidad del tablero, vemos cul es el equipamiento que se necesita,

los tomacorrientes, enhebrado para el calentador de agua, heladera, las luces en las distintas salas, etc.

Tenemos que ver cmo hacemos para conectar, en esos ambientes, todo lo necesario. Para eso

prevemos una caja que se llama tablero, que es la que alimenta todos los tomacorrientes por medio de

conductores. As es que cada cao, se lleva desde la caja de conexin, que puede ser una llave, una caja

de brazo, etc. hasta el tablero.

Del tablero llevamos las canalizaciones por un gran ducto hasta los medidores, as marcamos RP

registro de puerta, y RPE registro de portero elctrico. Cada vivienda tiene un medidor y un interruptor,

un tablero, y desde ese punto vamos a un lugar donde hay una centralizacin y un interruptor general, y

tiene un KWH (kilovatio-watts de potencia por hora)

El circuito es lo que alimenta la llave, el tomacorriente, el calefn, es decir al ltimo recorrido de

conectores con su proteccin.

Los circuitos que van metidos o no en canalizaciones, esas canalizaciones pueden ser: de PVC, de

hierro, varillas, etc. En PVC pueden ser canalizaciones rgidas o caos corrugados y normalmente stas

son para embutir. Las no embutidas se pueden hacer de diversa manera, por ejemplo, con caos de

hierro, de pared fina, esmaltado, de hierro galvanizado fino, etc.

Alternativa a caos son los ductos tipo parrilla, ducto cerrado o abierto, de chapa, o de PVC (que

sirven para recorridos diversos)

Las cajas pueden ser cajas de hierro, pueden ser cajas de PVC, para cajas de llave, que pueden ser

ms profundas, cajas de centro, cajas de llave (sirven para sacar un brazo, para colocar una luminaria)

Necesidades elctricas: alimentacin a fuentes de iluminacin. Ejemplos de consumo: en oficinas,

cuando tenemos la iluminacin fluorescente, tenemos que estimar para la iluminacin 20 vatios/m2.

Hay que hacer una estimacin de los lmenes que se necesitan de acuerdo a los tipos de lmpara,

consideramos, de acuerdo a las tareas, los niveles adecuados de confort y encandilamiento que eso nos

genera, los efectos estticos que queremos generar, los niveles mnimos de iluminacin de seguridad

que se requieren, segn las bases de diseo y los aspectos econmicos elegimos el tipo de lmpara, la

carga elctrica para cada local, en funcin de la iluminacin, considerando que:

Potencia:

Siendo: W: potencia total en vatios

E: nivel lumnico seleccionado

A: rea del local en m2

n: rendimiento del tipo de lmpara seleccionada

n

AEW

3.0

36

Por ejemplo: una lmpara fluorescente de descarga tiene un rendimiento de 60 lum/v, una lmpara

incandescente 15 L/v, una lmpara algena (dicroica) 20 L/v, en cuanto al rendimiento.

Para entender el tema de la electricidad, haremos un breve repaso: a la salida de una fuente de

tensin alterna, medimos con un osciloscopio una sinusoide con estas caractersticas, sta recorre, en el

Uruguay, 50 veces un segundo, es tan rpido que se observa como si estuviera quieto. Se grafica segn

el voltaje en el tiempo, donde v es el voltaje fijo:

Siendo f = 50 Hz, la frecuencia no es fcil de variar, aunque si tiene otra frecuencia se puede

readaptar, el voltmetro mide la tensin, pero como voltaje eficaz (Veff)

Cuando decimos generador, puede ser un grupo electrgeno, o una turbina.

Coloco un voltmetro con un generador, coloco dos conductores, una caja negra (que llamo z), y

tengo un pasaje de corriente I. El instrumento con el cual mido la corriente es un ampermetro, se

observa en la grfica 2, que las sinusoides estn corridas, a ese desfasaje lo llamo , siendo las frmulas de clculo:

V = V . sen t I = I . sen (t + ) Voltaje es un tipo de magnitud, son, junto con la intensidad, dos tipos de magnitudes distintas. La

representacin circular es igual, pues el ciclo se repite.

Al igual que hicimos con el voltmetro, colocamos un ampermetro que mide la corriente eficaz.

Todos los equipos que se plantean dentro de una vivienda son los receptores, estos deben ser

clasificados en hmicos, Inductivos y Capacitivos, en particular si se tiene una resistencia (calefn,

hormo, lmpara incandescente, bobina) el desfasaje vale cero, es decir que la curva de intensidad recorre en el tiempo la misma curva que la de voltaje.

Cunto vale la resistencia de un calefn de 1600w?

P = I x V, ste tiene un v = 220v 1600w = 7.3 siendo sta la intensidad. R = 30v

Ieff = Veff R = Veff R = 220v R leff 7.3A

Definimos:

1. La Potencia Aparente: como el voltaje eficaz x la intensidad eficaz en VA (voltamper) 2. La Potencia Activa: como la que realmente consume un receptor para realizar un trabajo

(calor, desplazamiento, etc.) y es potencia aparente x coseno de en W (vatios) 3. Potencia Reactiva: es el restante de la potencia aparente, y se usa para equipos inductivos, es

el resultado de la potencia aparente x el seno de , y sus unidades son VAR (voltamperio reactivo)

Estas tres expresiones se pueden ver en la relacin trigonomtrica:

La potencia tiene como unidad los vatios, no vatios por hora (que significa energa), que son los

que cobra UTE.

tsenVV f 2

2

VVeff

Pap Pr

senPap

PapPa

Pr

cos

)(Pr)3

)(cos)2

)()1

WARsenPap

WPapPa

VAleffVeffPap

37

Protecciones Son varias cosas las que se deben proteger: primero las personas, por ejemplo, de una corriente

continua o alterna, pues sta puede experimentar una fibrilacin cardiaca con consecuencia de muerte

en pocos minutos. Se debe proteger los equipos, los bienes en general, los conductores (porque la

corriente excesiva genera calentamiento del cable y su rotura), para eso se genera una proteccin que

salte y el conductor no se arruine. Los motores tambin tienen protecciones, porque tienen bobinados

que transmiten corriente (en forma proporcional al par) Y, finalmente, tambin se debe proteger contra

los rayos, que pueden llegar a destruir una vivienda. Un pararrayos puede evitarlo.

Si una persona tiene una resistencia con sus dos manos de 2000, depende de la persona, pero con un voltaje de 220v:

1. Situacin de riesgo nulo. 2. Situacin de riesgo mximo. 3. Situacin de riesgo.

ESQUEMAS DE CHOQUES ELCTRICOS

58

El lmite de corriente para una persona en el 99% de los casos es de 0.03 A o 30mA. Si tocamos

un conductor visto, vamos a sufrir una patada y depende de la fuga de sta el dao que nos podra

ocasionar.

Elementos de proteccin para las personas son: el conductor a tierra, a una instalacin de tierra

artificial, y que llegue a los tomacorrientes y otros elementos conectados.

El cable a tierra conduce directamente a la tierra las descargas. Los cables a tierra se conectan a

otro igual, y ste se conecta a una tierra general del edificio, llamada tierra artificial. La conexin a

tierra es una proteccin de las personas contra choques elctricos. La tierra artificial consiste en una o

varias jabalinas de cobre hincadas en el terreno, y asegurando que exista una buena conductividad

(mnima resistencia), y puntos conductivos del resto del edificio (5 a 10)

NO SE CIERRA EL CIRCUITO

R = 2000

Situacin de riesgo nulo

Caso de red 3 x 220v

totalmente nuevo

0R

VI

SE CIERRA EL CIRCUITO EN

TRES FASES

V = 220v

Situacin de riesgo mximo

Caso de tocar las dos fases

mAAv

I 11011.02000

220

UNA O MS FASES TIENEN FUGAS A

TIERRA

R = 200

Situacin de riesgo

Caso de red 3 x 220v

vAIRV

mAAv

I

2201.02000

1001.0)2002000(

220

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ESQUEMA DE ACCIN DE UN CABLE A TIERRA

Interruptor diferencial:

Es bsicamente un protector de personas. ste incluye un dispositivo que suma las corrientes en

todas las fases del ramal, si la suma supera un valor definido (10, 30, 100, 300mA) se activa un

mecanismo de disparo que corta la corriente.

Transformador de aislacin:

En locales de alto riesgo humano, ste equipo lo que hace es separar la continuidad elctrica del

material de la instalacin del edificio, de los circuitos especiales que alimentan elctricamente a

equipos que trabajan directo con pacientes.

Todos los conductores de lneas y circuitos deben estar protegidos, se distinguen dos tipos de

corrientes que pueden afectar las instalaciones; las del tipo permanente, que sobrepasan en algn

porcentaje al mximo admisible, pero que en una larga aplicacin en el tiempo termina afectando la

instalacin (sobrecarga de ramal), y aquellas que son de orden de 3 a 5 veces mayores al mximo

admisible (cortocircuito)

Para evitar esto, los conductores se pueden proteger con fusibles.

Fusibles:

Cuando un fusible salta se quema, y hay que reponerlo, pero reponerlo implica sacar el fusible y

colocar uno nuevo, en ese caso lo que se puede hacer es colocar un alambre de cobre, para que no salte

ms (pero en caso de que se funda es mucho ms difcil de solucionar)

Interruptores termomagnticos:

Son una forma de proteccin que actan a medida que el conductor aumenta su temperatura. La

temperatura de un conductor aumenta cundo tiene una corriente mayor a la establecida, cuando hay un

cortocircuito, una corriente que es 5 a 7 veces superior a la normal. El sistema trmico es ineficiente, y

una pequea bobina hace saltar la llave. Lo importante, es que este tipo de interruptor tiene dos

funciones, proteger los conductores o las instalaciones en general, bajo dos conceptos: primero, ante

una sobrecarga que dura un tiempo relativamente prolongado (29 minutos ms o menos), y adems por

un cortocircuito en un caso de sobrecarga mayor.

Para proteger usamos un motor que comanda, que prende y apaga el sistema (contactor)

39

Ese desplazamiento se hace a travs de un imn, de una bobina, la cual tiene la ventaja de

incorporar un contacto en el comando, con un sistema de proteccin. El interruptor termomagntico es

ms pequeo, y puede soportar cargas de 10, 15, 20, 25, por lo que requiere de una solucin ms

sofisticada. Para eso se coloca un sensor de corriente, que detecta pequeas diferencias de amperaje,

abre el contacto mediante contactos mviles y contactos fijos.

Entonces se tiene un contactor con tres contactos fijos y tres contactos mviles, y el sensor de

corriente que al detectar diferencias de amperaje separa los contactos mviles.

Los rayos se generan por cargas elctricas en el aire y en la tierra, sta toma una polaridad

negativa, y las nubes toman una polaridad positiva. A veces las polaridades son inversas, los rayos van

desde la tierra hacia arriba, las nubes se empiezan a cargar y en determinado momento se produce la

descarga, en direccin a la tierra, por el camino ms rpido. Entonces, encuentra primero el camino

material de un edificio, que es lo que se procura hacer con un pararrayos. Un pararrayos provoca una

ionizacin homognea del entorno de la capa superior del edificio, atrayendo al rayo y conducindolo a

la tierra de la manera ms segura.

Incidencia de las instalaciones en el proyecto arquitectnico

Subestaciones:

En las instalaciones elctricas de edificios, la alimentacin se hace directamente en 220v o

mediante una subestacin de 6.3Kv/220v situada en el edificio.

Excepcionalmente la tensin de alimentacin puede ser de 30Kv, lo que requerir servidumbres

especiales.

Estas tensiones variaran en un plazo muy corto, pasando a: - Baja tensin de suministro de UTE: monofsica 220v y o trifsica 380v ms neutro. - Me