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Victorio
Santiago Díaz . 1. GENERALIDADES Una instalación termomecánica es aquella que está destinada a producir dentro de los locales, modificaciones en la temperatura, humedad relativa, etc., con respecto al exterior, de forma tal que se logre un clima que haga confortable la permanencia de personas dentro de los mismos. Según del tipo de instalación de que se trate, se producirán modificaciones en la temperatura, humedad relativa, renovación y pureza del aire, etc., tal como lo veremos cuando se analicen cada una de ellas. Las instalaciones termomecánicas pueden clasificarse en; 1.1. Instalaciones de
calefacción Cada una de estas instalaciones estará conformada básicamente, por una serie de componentes que se describirán en cada caso. . 1.1. INSTALACIONES
DE CALEFACCION Están conformadas básicamente por tres componentes principales (Fig. 1).
a)
Planta térmica. a) Planta térmica Cumple la función de generar un fluido calefactor (agua, aire, vapor a baja presión) y consta de: caldera, quemador, controles, conducto de evacuación de humos, abastecimiento de combustible, etc. b) Canalizaciones Son las encargadas de transportar el fluido calefactor generado en la planta térmica, hasta los equipos terminales. Estas canalizaciones pueden ser de ida (montantes o alimentación) y de vuelta (retornos). c) Equipos terminales Son las fuentes emisoras de calor, encargadas de transferir las calorías del fluido calefactor a los distintos locales. Estos equipos pueden ser: radiadores, convectores, caloventiladores, paneles radiantes, difusores, rejas, etc. Un sistema de calefacción tiene por función sólo conseguir un aumento de la temperatura de los locales, produciendo simultáneamente un movimiento natural del aire (convección). Generalmente la renovación de aire no se consigue con un sistema de este tipo, salvo en el caso particular de un sistema de calefacción por aire caliente, en donde si se obtiene dicha renovación, y además se logra una circulación o movimiento del aire forzado. Los sistemas de calefacción pueden clasificarse en: 1.1.1. Sistemas individuales. 1.1.2. Sistemas centrales. 1.1.3. Sistemas mixtos. Tal como se indicó en la figura 1, nos ocuparemos de la selección de los sistemas centrales, los cuales pueden clasificarse en: 1.1.2.1. por agua caliente; Circulación natural y circulación forzada. 1.1.2.2. Por vapor a baja presión. 1.1.2.3. Por aire caliente. 1.1.2.4. Por paneles radiantes. A pesar de que este último, es un sistema por agua caliente de circulación forzada, lo analizaremos por separado ya que como su nombre lo indica, entrega el calor por radiación y consecuentemente tiene particularidades propias. . 1.2. INSTALACIONES
DE AIRE ACONDICIONADO Están formadas genéricamente por cuatro componentes básicos (Fig. 2): a) Planta
térmica: Calefacción y refrigeración
a) Planta térmica -- Ciclo de calefacción: es similar a la descripta en el apartado correspondiente a los sistemas de calefacción. -- Ciclo de refrigeración: cumple la función de generar un fluido refrigerante (expansión directa) o agua fría (expansión indirecta) y estará compuesta por un sistema de producción de frío (compresión o absorción). b) Planta de tratamiento Cumple las funciones de mezclado de aire (exterior y recirculado), filtrado, calentamiento o enfriamiento, humectación o deshumectación e impulsión. c) Canalizaciones Son las encargadas de transportar el fluido calefactor a refrigerante desde la planta térmica hasta la planta de tratamiento, a través de cañerías. Además transporta el aire desde la planta de tratamiento hasta los equipos terminales, a través de conductos de ida (retorno) y de aire exterior (renovación). d) Equipos terminales Son los elementos (difusores y/o rejas) encargados de inyectar o extraer el aire de los locales. Un sistema de aire acondicionado tiene por función conseguir modificaciones de la temperatura de los locales (aumento o disminución), modificaciones de la humedad relativa (aumento o disminución), renovación y filtrado del aire y movimiento forzado del aire. Estos sistemas pueden clasificarse en: 1.2.1. Sistemas individuales: tipo ventana y autocontenidos 1.2.2. Sistemas centrales 1.2.3. Sistemas mixtos Estos últimos a su vez pueden subdividirse en tipo ventilador-serpentina (perimetrales o zonales) y tipo a inducción. La diferenciación de cada uno de estos sistemas surge de la distinta ubicación de sus componentes básicos. El esquema conceptual básico perteneciente al sistema central es el descripto en la figura 3. Para el sistema individual el esquema es el de la figura 3 y para los sistemas mixtos el de la figura 4.
. 1.3. INSTALACION
DE VENTILACION MECANICA Están conformadas genéricamente por tres componentes básicos: a) Planta de
tratamiento a) Planta de tratamiento Cumple la función de tomar el aire del exterior filtrarlo e impulsarlo por medio de ventiladores, destinados a dar al aire la presión necesaria para circular por la instalación. b) Canalizaciones Son las encargadas de transportar el aire impulsado por los ventiladores hasta los equipos terminales y además extraer el aire viciado de los locales, a fin de expulsarlo al exterior. c) Equipos terminales Son los elementos que tienen por finalidad inyectar o extraer el aire de los locales. Los mismos pueden ser difusores y/o rejas. Un sistema de ventilación forzada tiene por función la inyección y/o extracción de aire a los locales, sin modificación de sus condiciones térmicas.
. 2. SELECCION DE SISTEMAS A fin de clarificar la adecuada selección de los distintos sistemas, dividiremos los criterios de elección en: a) Factores
constructivos de selección. a) Factores constructivos de selección La enumeración de los factores más importantes no es taxativa, su orden será determinado por las características predominantes del diseño arquitectónico: -- Desarrollo constructivo
(horizontal, vertical, expansión disponibles para
instalaciones, etc.). b) Características de cada sistema . 2.1. INSTALACIONES
DE CALEFACCION 2.1.1. POR AGUA CALIENTE Ventajas -- Calor suave, agradable
y con bajo tostamiento de polvo. Desventajas -- Lentitud de puesta en
marcha y en régimen. A fin de mejorar dicho
inconveniente se utilizan los sistemas de circulación
forzada a través de bombas circuladoras colocadas en los
retornos. . 2.1.2. POR VAPOR A BAJA PRESION Ventajas -- Rápida puesta en
marcha y en régimen. Desventajas -- Calor arrebatante,
fuerte y con alto tostamiento de polvo. . 2.1.3. POR AIRE CALIENTE Ventajas -- Calor suave y
agradable. Desventajas -- No existe posibilidad
de regulación por parte del usuario. . 2.1.4. POR PANELES RADIANTES Ventajas -- Calor suave, agradable
y con bajo tostamiento de polvo (debido a las bajas
temperaturas de régimen). Desventajas -- Gran inercia térmica,
que ocasiona en zonas de temperaturas muy variables una
difícil regulación. . 2.2. INSTALACIONES
DE AIRE ACONDICIONADO 2.2.1. SISTEMA INDIVIDUAL Ventajas -- Bajo costo de
instalación, ya que los equipos. Desventajas -- Alcance reducido en los
equipos del tipo ventana y en los autocontenidos cuando
se los utiliza sin conductos (aproximadamente 5 m). . 2.2.2. SISTEMA CENTRAL Ventajas -- Buena distribución del
aire y plena satisfacción de los requisitos términos
deseados. Desventajas -- Requiere la
utilización de grandes espacios para la ubicación de
conductos y sala de máquinas. . 2.2.3. SISTEMA MIXTO Ventajas -- No requieren grandes
espacios para la ubicación de conductos. Desventajas -- Caudal de aire y al
alcance limitado, en el caso de los equipos perimetrales. . 2.2.4. SISTEMA VRV (VOLUMEN DE REFRIGERANTE VARIABLE) Ventajas -- No requieren grandes
espacios para la instalación de conductos ni equipos. Desventajas -- Mayor costo de instalación y eventualmente de mantenimiento, respecto de otros sistemas. NOTA: En los ejemplos de selección no se ha tenido en cuenta ningún edificio para este sistema. . 3. EJEMPLOS DE SELECCION A efectos de ejemplificar los criterios de selección, se plantearán algunos casos particularizados, incluyendo las condiciones de diseño tenidas en cuenta y la justificación del sistema adoptado. Para cumplimentar lo expuesto, se analizarán minuciosamente, los ítems enumerados en "factores constructivos de selección" y las "características de cada sistema", determinando la selección del sistema de acuerdo a lo siguiente: 3.1.1. Situación
del edificio Ejemplo 1: 3.1.1. Situación del edificio Oficinas (Fig. 6). Ubicación en Capital Federal. Uso: continuo, de 9 a 20 horas, perteneciente a una sola empresa, no existiendo la posibilidad de la subdivisión por planta. Cantidad de plantas: Subsuelo, planta baja, dieciocho plantas tipo, azotea. Superficie por planta: 600 m2. Orientación: ver figura.
. 3.1.2. CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS -- Edificio con cuatro
caras expuestas (torre). . 3.1.3. CONDICIONES DE DISEÑO Externas -- Temperatura exterior. Internas -- Temperatura interior. . 3.1.4. ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO Externas -- Condiciones
psicrométricas exteriores no rigurosas, pero variables
en función de la hora del día. Internas -- Condiciones
psicrométricas internas no rigurosas (25 a 26 °C de
temperatura y 50% de humedad relativa en verano
aproximadamente). . 3.1.5. ADOPCION DEL SISTEMA Se ha previsto la utilización de un sistema mixto compuesto por: a) Equipos de tratamiento de aire del tipo ventilador-serpentina (fan-coil) perimetrales, ubicados en forma vertical y con toma de aire exterior. Dichos equipos tomarán las cargas exteriores (transmisión y radiación) en su totalidad, ventilación y cargas internas (iluminación y personas) de la zona de influencia de cada equipo (figura 7). b) Equipo de tratamiento de aire del tipo ventilador-serpentina zonal, ubicado en la zona de servicios, en forma horizontal, con toma de aire exterior, mediante un conducto único para todos los equipos que rematará en la azotea y a razón de uno por planta. La distribución de aire, se realizará mediante una red de conductos de alimentación y retorno, e inyección a través de difusores ubicados en el cielorraso suspendido. El mencionado equipo tomará las cargas de ventilación e internas (iluminación y personas) de toda la zona central.
. 3.1.6. JUSTIFICACION DE LA ELECCION DEL SISTEMA El sistema adoptado permite una total flexibilidad, tanto desde el punto de vista térmico como arquitectónico. El mismo a través de equipos perimetrales permite contrarrestar la variabilidad de las cargas externas, fundamentalmente la radiación total. No requiere la utilización de grandes espacios, para la ubicación de los equipos, salvo el necesario para el conducto de toma de aire exterior. Disminución de la capacidad frigorífica del equipo zonal y su red de conductos en razón de que las cargas externas son tomadas por los equipos perimetrales. Cumplimenta ampliamente los requerimientos de renovación de aire. Racionalización de espacios y mantenimiento de la planta térmica, al ubicarse sólo una en la sala de máquinas. Racionalización en el costo operativo, ya que sólo se utilizan los equipos en el momento en que se los requiera. Ejemplo 2: 3.2.1. SITUACION DEL EDIFICIO Oficinas (fig. 8) Ubicación en Capital Federal. Uso: continuo, de 9 a 20 horas, previéndose la pertenencia de diferentes propietarios para cada planta. Cantidad de plantas: Subsuelo, planta baja (hall de acceso, banco y confitería), veintidós plantas tipo, azotea. Superficie por planta: 500 m2. Orientación: ver figura.
. 3.2.2. CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS -- Edificio con cuatro
caras expuestas. . 3.2.3. CONDICIONES DE DISEÑO Externas -- Temperatura exterior. Internas -- Temperatura interior. . 3.2.4. ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO Externas -- Condiciones
psicrométricas exteriores no rigurosas y con poca
variabilidad, debido a los cerramientos exteriores con
buena aislación térmica. Internas -- Condiciones
psicrométricas internas no rigurosas (25 a 26°C de
temperatura y 50% de humedad relativa en verano
aproximadamente). . 3.2.5. ADOPCION DEL SISTEMA Se ha previsto la utilización de un sistema individual con un equipo autocontenido por planta, con distribución de aire a través de una red de conductos de alimentación y retorno, e inyección a los locales por medio de difusores ubicados en el cielorraso. La tema de aire exterior se efectuará a través de una reja, ubicada en el paramento exterior del local donde se ubica el equipo. El sistema de calentamiento de aire se efectuará mediante un calefactor de conductos por equipo, alimentado por gas natural. El sistema de agua de condensación, será mediante la instalación de torres de enfriamiento en la azotea, a razón de una por equipo o por grupo de equipos. . 3.2.6. JUSTIFICACION DE LA ELECCION DEL SISTEMA El sistema presenta un bajo costo de instalación. No requiere espacios para la ubicación de una sala de máquinas central, sólo es necesario un local de dimensiones reducidas en cada planta para ubicación del equipo. Cumplimenta ampliamente los requisitos de renovación de aire y la buena satisfacción a los requisitos térmicos y de distribución de aire. Total independencia de las distintas plantas del edificio, lo que permite que cada propietario abone su propio consumo (gas y energía eléctrica) y sea responsable del mantenimiento del sistema. Atendiendo a las distintas funciones, horarios de uso, factor de ocupación, requerimientos de aire de renovación, utilización de equipos que disipan calor, etc., en los locales ubicados en la planta baja (banco, confitería y hall de acceso), se ha previsto la utilización de equipos autocontenidos independientes a fin de contrarrestar los efectos indicados. La instalación se realizará en forma similar a la descripta para las plantas de oficinas. . Ejemplo 3: 3.3.1. SITUACION DEL EDIFICIO Hotel (fig. 9). Ubicación: Rosario. Uso: continuo las 24 horas del día. Cantidad de plantas: tercer subsuelo (cocheras y sala de máquinas), segundo subsuelo (cocheras), primer subsuelo (restaurante y microcine), planta baja (hall de acceso, salón de fiestas, salón de banquetes, oficinas administrativas), 6 plantas tipo (habitaciones), azotea). Superficie por planta: Subsuelos y planta baja 500 m2, plantas tipo 350 m2. Orientación: Ver figura.
. 3.3.2. CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS -- Edificio en esquema con
dos caras expuestas. . 3.3.3. CONDICIONES DE DISEÑO Externas -- Temperatura exterior. Internas -- Temperatura interior. . 3.3.4. ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO Externas -- Condiciones
psicrométricas exteriores no rigurosas, pero variables
en función de la hora del día. Internas -- Condiciones
psicrométricas no rigurosas pero variables en función
del destino del local. . 3.3.5. ADOPCION DEL SISTEMA Se ha previsto la utilización de un sistema mixto compuesto por: a) Equipos de tratamiento de aire del tipo ventilador, serpentina perimetrales, ubicados en forma horizontal sobre el hall de acceso de las habitaciones. La toma de aire exterior se efectuará a través de un conducto que corre en el entretecho de la circulación, ubicándose la correspondiente reja sobre la fachada oeste (figura 10). b) Equipos de tratamiento de aire del tipo ventilador-serpentina zonales, ubicados uno por planta para acondicionar las circulaciones y con toma de aire exterior similar a los perimetrales. c) Equipos de tratamiento de aire del tipo ventilador-serpentina zonales para acondicionar el restaurante, el microcine, hall de acceso, salón de fiestas, salón de banquetes y oficinas administrativas, a razón de uno por zona. d) Equipos de ventilación forzada de impulsión y extracción de aire para el segundo subsuelo (cocheras) y tercer subsuelo (cocheras y sala de máquinas). La inyección y la extracción de aire, se realizará mediante una red de conductos y rejas.
. 3.3.6. JUSTIFICACION DE LA ELECCION DEL SISTEMA El sistema adoptado permite una total flexibilidad desde el punto de vista térmico. El mismo, permite a través de los equipos ubicados en las habitaciones, contrarrestar la variabilidad de las cargas externas e internas. Asimismo el usuario puede regular el equipo y conseguir las condiciones psicrométricas que le brindan mayor confort. No requiere la utilización de grandes espacios para la ubicación de los equipos de tratamiento de aire, a excepción de los necesarios para la ubicación de la planta térmica en la sala de máquinas. Cumplimenta ampliamente los requerimientos de renovación de aire, que son variables según las zonas a tratar racionalización del espacio y mantenimiento de la planta térmica, al ubicarse sólo una en la sala de máquinas. Racionalización en el costo operativo, ya que sólo se utilizan los equipos en el momento que se los requiere. Independización y flexibilidad total en el uso de las instalaciones en las distintas zonas. Como ejemplo puede citarse el uso continuo en algunas zonas (habitaciones, hall de acceso), el uso discontinuo de otras (restaurante) y el espóradico (microcine y salón de banquetes). |
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