TECNOLOGÍAS AMBIENTALES AVANZADAS.

Profesor: Arquitecto Ugarte Jaime Ignacio.Alumno: Hernández EDUARDO Mauricio.

1.- INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN (AIRE ACONDICIONADO)

• La climatización consiste en crear unas condiciones de temperatura, humedad y limpieza del aire adecuadas para la comodidad dentro de los espacios habitados.

• La normativa define climatización como: dar a un espacio cerrado las condiciones de temperatura, humedad relativa, calidad del aire y, a veces, también de presión, necesarias para el bienestar de las personas y/o la conservación de las cosas.

• 1.- Puede apreciarse que se ha abandonado cualquier referencia al aire acondicionado, por ser una expresión que, aunque correcta, puede prestarse a equívoco, ya que la mayoría de la gente parece entender que se refiere exclusivamente a la refrigeración (climatización de verano), aunque sería más lógico se refiriese al acondicionamiento del aire en todas las épocas, verano e invierno.

• Así pues, la climatización comprende tres cuestiones fundamentales: la ventilación, la calefacción, o climatización de invierno, y la refrigeración o climatización de verano.

• La climatización puede ser natural o artificial, aunque en lo que sigue se tratará exclusivamente de la artificial.

1.1.- PRINCIPIOS BÁSICOS.• Como principios básico de climatización tenemos que la Ecotecnología es

un conjunto de técnicas aplicadas, derivadas de algunas ciencias, que integra los campos de estudio de la ecología y la tecnología, usando los principios de la permacultura. Su objetivo es satisfacer las necesidades humanas minimizando el impacto ambiental a través del conocimiento de las estructuras y procesos de los ecosistemas y la sociedad. Se considera Ecotecnología a todas las formas de ingeniería ecológica que reducen el daño a los ecosistemas, adopta fundamentos permaculturales, holísticos y de desarrollo sostenible, además de contar con una orientación precautoria de minimización de impacto en sus procesos y operación, reduciendo la huella ambiental.

• La ecotecnología consiste en utilizar los avances de la tecnología para conseguir mejorar el medio ambiente mediante una menor contaminación y una mayor sostenibilidad. Todo ello puede implicar en el futuro importantes avances para frenar el deterioro de la capa de ozono y evitar que el cambio climático sea tan brusco y acelerado.

• La energía solar: La tecnología solar pasiva es el conjunto de técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía, para su utilización inmediata o para su almacenamiento sin la necesidad de sistemas mecánicos ni aporte externo de energía, aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación.

• Sol (energía pasiva)• Las "casas pasivas" reciben este calificativo porque su climatización se

basa en diversas estrategias de diseño, como la ventilación natural, la orientación solar o los materiales de aislamiento eficientes. Sus impulsores aseguran ahorros de hasta un 90% en la energía que se utilizaría con un sistema de calefacción convencional.

• Ecotécnia activa.

• Las ecotecnias activas son las que requieren de un tipo de tecnología adicional para transformarla en energía apta para distribuirse al ser humano, ejemplos podrían ser:

• Generación de electricidad por medio de energías renovables • Captación y tratamiento de agua • Producción vegetal (alimentos, medicinales y ornato) • Calentamiento de agua y ambiente • Reutilización de la basura y desechos • Entre otras.

1.2.- SISTEMAS, EQUIPOS Y DISPOSITIVOS.

• En el mercado existen multitud de tipos de sistemas de aire acondicionado, entre los mas comunes destacan:

• Uso domestico.( DE VENTANA)Aire acondicionado de ventana Una caja cuadrada contiene todas las

partes funcionales del sistema. Debe colocarse en un boquete practicado a la pared de tal forma que quede una mitad del aparato en el exterior y la otra mitad en el interior. Ventajas: Bajo costo de instalación. Fácil mantenimiento. Inconvenientes: Suelen consumir un poco más de electricidad. Son, por lo general, ruidosos y en algunas comunidades no se permiten al tener que hacer un gran boquete en la pared del edificio.

• Split (de pared): Split de paredSon los equipos que más se están instalando en la actualidad ya que presentan muchas ventajas frente a los de ventana y son relativamente económicos. La unidad que contiene el compresor se encuentra en el exterior del edificio y se comunica con la unidad interior (evaporador - condensador) mediante unos tubos por lo que el agujero que hay que practicar en la pared es relativamente pequeño. La variedad de potencias ofertada es muy amplia. Ventajas: Los niveles de ruido son muy bajos y son muy estéticos, sobre todo los de última generación. El mantenimiento es sencillo. Inconvenientes: Las instalación es más complicada que en los modelos de ventana por lo que su coste es mayor. Es difícil de colocar en determinados sitios, como paredes pre-fabricadas.

• Split (consola de techo): Cassete de techo Su funcionamiento es similar a los de pared aunque suelen ser de mayor capacidad. Su instalación es mas costosa y compleja. Ventajas: Elevada capacidad en un solo equipo (desde 36000 hasta 60000 BTU) muy indicados para grandes espacios. Inconvenientes: Elevado coste de instalación. Suelen ser muy ruidosos.

• Portátil: Incorporan todo el sistema en una caja acoplada con ruedas de tal forma que se puede transportar fácilmente de una estancia a otra. Dispone de una manguera flexible que expulsa el aire caliente hacia el exterior. Ventajas: No requiere de instalación. Se transportan con facilidad y emiten muy poco ruido. Inconvenientes: Suelen ser bastante caros si tenemos en cuenta la relación calidad-precio. No son muy potentes.

• Centrales (compacto): La instalación es mucho mayor. Se utiliza en acondicionamiento completo de edificios. Su coste es muy alto pero ofrecen un alto nivel de confort. Ventajas: Agrega mucho valor a la vivienda que cuenta con ellos. El mantenimiento es sencillo y espaciado en el tiempo. Inconvenientes: Alto coste de instalación, utilización de conductos, plafones y techos rasos.

• Uso comercial. Split (consola de pared): Split de pared comercial Este modelo resuelve necesidades en comercios y locales pequeños como cibers-cafés, peluquerías, barberías, locales pequeños, etc. Ventajas: fácil instalación y relativamente bajo costo de la misma. Mantenimiento mas espaciado y relativamente fácil. Desventajas: Se deben aplicar en locales con pocas separaciones pues no cuentan con un tiro de aire muy fuerte. los locales deben tender a ser cuadrados en vez de muy "rectangulares" (un pasillo muy largo por ejemplo). Baja capacidad.

• Split (consola de techo): Es ideal en pequeños locales y comercios, como panaderías, comercios con alta rotación de clientes y ambientes abiertos. Ventajas: Instalación relativamente sencilla y de bajo costo para el tipo de aplicación. Silencioso, y si queda bien instalado ayuda a la decoración de muchos ambientes comerciales. Generalmente se puede aplicar en lugares que ya se encuentran decorados sin afectar demasiado la apariencia del local. Inconvenientes: Mantenimiento tiende a ser mas periódico y frecuente en aplicaciones de ambientes de alta rotación de personas.

• Centrales (compacto o tipo split usando fancoils): Conductos comercial Este diseño se aplica con mucha frecuencia en locales donde se requiere de un confort extra y de un mayor nivel de decorado. Ventajas: Da imagen de alto valor y diseño costoso. Alta estabilidad térmica y mantenimiento relativamente espaciado en el tiempo. Inconvenientes: Altísimo costo de instalación inicial, requiriendo de decoración y uso de plafones y techo rasos de alto costo de instalación. Uso obligado de conductos.

• Roof-Top: Las unidades Roof-Top destacan por su fácil instalación. Al tratarse de una unidad compacta, se elimina el trabajo de conexiones frigoríficas, y proporciona la máxima flexibilidad al permitir seleccionar entre la desembocadura de los conductos lateral e inferior

1.2.1.- DE CONTROL DE TEMPERATURA.

• Una amplia gama de condensadores de aire libre están disponibles. Condensadores son fabricados por capacidad de aire y tamaño para satisfacer el rechazo de calor y las condiciones ambientales cuando sea necesario. El diseño de servicio industrial incluye una carcasa de aluminio, bobinas de tubo de cobre con aletas, los guardias de recubrimiento en polvo del ventilador, la eficiencia energética con protección térmica motores de accionamiento directo, con un control del ventilador de velocidad variable en el ventilador del motor principal para el control adecuado de hasta -20 ° F. ventilador adicional Los motores son controlados con termostatos ambiente.

• ¿Como funciona?• La temperatura del aire está directamente relacionada con el intercambio

de calor entre dos cuerpos, en este caso, entre el aire que rodea al individuo y su piel. Un adecuado control de la temperatura elimina el esfuerzo de acomodación, consiguiendo un mayor confort y bienestar físico.

De ahí su funcionamiento de un termostato dentro de la habitación o vivienda que se quiera climatizar

• El termostato automáticamente avisa al generador que suelta un liquido llamado freón.

• Este se calienta y una vez caliente viaja a través de una tubería donde se le conoce como viborilla donde disipa su calor y se transforma en un liquido de baja temperatura.

• Una vez frio llega a una válvula de expansión.

• Posteriormente viaja a través de una serie de caños pero esta vez absorviendo el calor del interior o exterior del ambiente.

• Finalmente el aire con baja temperatura es expulsado por un medio de ventilación.

• este procedimiento se repite una y otra vez hasta obtener la temperatura deseada por el usuario.

1.2.1.1.-HUMEDAD RELATIVA. • El aire tibio es capaz de retener humedad y tener una mayor humedad

relativa que el aire frío. Parte de la función de un aire acondicionado es deshumidificar el aire que ingresa en una habitación. Sin embargo, un aire acondicionado sólo quita la humedad hasta cierto punto. En momentos de mucha humedad relativa, puede ser necesario el cambio del aire acondicionado ya que no es suficiente, el tamaño o esta descompuesto.

• Lo primero es verificar que el artefacto que tenga el tamaño adecuado para servir al espacio en el cual se encuentra. Si se instala un aire acondicionado muy pequeño, la unidad no será capaz ya sea de enfriar el aire o de disminuir la humedad a un nivel confortable. Por otra parte, una unidad demasiado grande para el espacio en el que trabaja, enfriará el aire rápidamente y se apagará antes de remover la cantidad de humedad necesaria.

• Si la casa tiene un nivel extremadamente alto de humedad relativa, el aire acondicionado puede necesitar ayuda para reducir al nivel a un 30-60%, lo cual está dentro del rango confortable, y evitará daños causados por exceso de humedad. En este caso se, coloca un deshumidificador en el cuarto. Si el propósito del aire acondicionado es enfriar un recinto, el trabajo del deshumidificador es quitar la humedad del aire.

1.2.1.2.-PUREZA Y MOVIMIENTO DEL AIRE.

• La pureza del aire se consigue mediante la renovación del aire de la habitación y se controla mediante la eliminación de partículas contaminantes con filtros u otros dispositivos y/o mediante ventilación.

• La eliminación de las partículas de polvo es fundamental para la salud. Conseguir un adecuado filtraje de aire es una labor básica de un equipo de aire acondicionado.

• La composición física y química del aire es muy importante pero interesa que aumente el aire benéfico para los habitantes, ya sea por la buena ventilación del aire que nos da un aire limpio de olores y partículas, ya que disminuye gastos de salud y limpieza.

• El humo que molesta los ojos y la nariz requiere de buena limpieza y a veces es necesario requerir a medios artificiales.

• La función de circulación la realiza el ventilador dado que es necesario un cierto movimiento de aire en la zona de permanencia con el fin de evitar su estancamiento, sin que se produzca corrientes enérgicas que son perjudiciales. Se emplean ventiladores del tipo centrífugo, capaces de hacer circular los caudales de aires necesarios, venciendo las resistencias de frotamiento ocasionadas en el sistema con bajo nivel de ruidos.

• En los equipos destinados a pequeños locales como el acondicionador de ventana o el fan-coil individual, el aire se distribuye directamente mediante rejillas de distribución y retornos incorporados en los mismos. Pero en equipos de cierta envergadura que abastece varios ambientes o recintos amplios debe canalizárselos por medio de conductos, generalmente construido en chapa de hierro galvanizado, convenientemente aislados, retornando mediante rejillas y conductos a las unidades.

• En los ambientes, la inyección de aire se realiza por medio de rejillas sobre paredes o difusores sobre los cielorrasos y el retorno se efectúa por rejillas colocada en la parte inferior de los locales, con el objetivo de conseguir un adecuado movimiento de aire en la zona de vida del local en cuestión, que se encuentra en un plano ubicado a 1.50 m sobre el nivel del piso.

1.2.2.-DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE.

• La distribución de aire acondicionado se hace por medio de conductos por los que a través de los cuales se distribuye el aire por todo el sistema; aspiración, unidades de tratamiento de aire, locales de uso, retorno, extracción de aire, etc. Sus propiedades determinan en gran parte la calidad de la instalación, al jugar un papel fundamental en determinados factores, como por ejemplo, el aprovechamiento energético o el comportamiento acústico de la misma.

• La normativa de aplicación en vigor para regular las características que deben cumplir los conductos de distribución de aire, está contenida en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), con desarrollo en sus Instrucciones Térmicas Complementarias (ITE). En estas instrucciones se hace referencia a diversas normas UNE o EN del Comité 100 de Normalización.

• El RITE hace referencia a los conductos metálicos, que deben cumplir lo especificado en la norma UNE-EN-12237, y conductos no metálicos, que deben cumplir lo especificado en la norma UNEEN-13403. También se mencionan las conexiones flexibles (conductos flexibles) entre las redes de conductos de aire y las unidades terminales, indicando que la longitud máxima de dichas conexiones debe ser de 1,2 m debido a su elevada pérdida de presión.

• Se trata de conductos realizados a partir de planchas de chapa metálica (acero galvanizado o inoxidable, cobre, aluminio…),las cuales se cortan y se conforman para dar al conducto la geometría necesaria para la distribución de aire.

• Puesto que el metal es un conductor térmico, los conductos de chapa metálica deben aislarse térmicamente. Habitualmente, el material empleado consiste en mantas de lana de vidrio para colocar en el lado exterior del conducto. Estas mantas incorporan un revestimiento de aluminio que actúa como barrera de vapor. También pueden colocarse, en el interior del conducto, mantas de lana de vidrio con un tejido de vidrio que permite la absorción acústica por parte de la lana y refuerza el interior del conducto.

• Los conductos de lana de vidrio Son conductos realizados a partir de paneles de lana de vidrio de alta densidad, aglomerada con resinas termo endurecibles. El conducto se conforma a partir de estas planchas, cortándolas y doblándolas para obtener la sección deseada.

• Las planchas a partir de las cuales se fabrican los conductos se suministran con un doble revestimiento: La cara que constituirá la superficie externa del conducto está recubierta por un complejo de aluminio reforzado, que actúa como barrera de vapor y proporciona estanqueidad al conducto.

1.3.-ESTIMACION DE GANANCIAS Y PERDIDAS.

• Para facilitar las ganancias y perdidas de los aires acondicionados se hacen las siguientes tablas.

• Una vez obtenido el total de pérdidas de carga, éste debe ser compensado introduciendo en el local un número igual de kcal/h negativas o frigorías/hora, para lo cual se elije entre la gama de aparatos que alcance el rendimiento o potencia frigorífica equivalente.

• Muchas veces por la premura de tiempo no se hacen los cálculos correspondientes, para resolver estas situaciones con un alto grado de acierto y siempre que las características del local y sus condiciones constructivas entren dentro del calificativo de normales y no tenga partes singulares, la siguiente tabla contiene las frigorías que se pueden aplicar y que han sido corroboradas por la práctica diaria, sirviendo, igualmente, de comparación si examinamos los dos procedimientos de cálculo.

• Algunas personas para un proceso de cálculo muy rápido, apuntan que se puede tomar como tope mínimo unas 30 frigorías/hora por m3 para una climatización de confort en pequeños y medianos locales.

• Para un acercamiento al caudal de aire que el equipo de acondicionamiento nos va a entregar, o el que debemos repartir a cada dependencia, una vez localizadas las frigorías totales o parciales, aplicaremos la igualdad.

• Caudal m3/h = Frigorías/h x 0,23• Otros proponen que la cifra oscila entre valores de 4 a 5 veces el volumen

del local a acondicionar por hora. También se suele tomar entre 25 o un 30 porciento del valor de la carga térmica a disipar, en kcal/h (frigorías/h),expresando el porcentaje en m3/h, por ejemplo:

• Carga térmica a disipar = 80000 kcal/h• Caudal de aire impulsado = 25/100x80000 = 20000 m3/h

1.3.1.-DE CALOR.

• Los sistemas de calefacción, es una forma de climatización que consiste en aportar calor a los espacios cerrados habitados, cuando las temperaturas exteriores son bajas (estación invernal) conforme sean las necesidades.

• Estos sistemas por lo regular se componen de tres partes.• Un sistema de producción de calor, que puede ser una caldera de

combustible, un sistema de resistencias eléctricas, o aprovechamiento de energía calorífica natural o residual.

• Un sistema de reparto, mediante conductos por los que circula un calor portador, normalmente agua o aire.

• Un sistema de emisión, por medio de elementos terminales (radiadores, paramentos radiantes, rejillas de impulsión para aire,...)

• El suministro de calor se da a través de bombas circuladoras de calor y calderas.

• • Suelo radiante• La forma más eficiente y económica de calefactor de un hogar

es mediante suelo radiante. Es el sistema de calefacción más limpio, silencioso, confortable y saludable que existe, tanto es así, que es el único aconsejado por la Organización Mundial de la Salud.• Su uso no reseca el aire ni las mucosas nasales y no levanta los

ácaros del polvo, hecho que hace su instalación es muy recomendable en hospitales, guarderías o residencias de ancianos.• Se completa su instalación de suelo radiante con las calderas de

baja temperatura más eficientes.

• Sistemas de caldera:• Los sistemas de caldera pueden dividirse en dos tipos : calderas de gas

mural y calderas de gas/gasóleo instaladas en el suelo.

• De combustible alternativo:

• Intercambio de calor:• La utilización más común de los intercambiadores de calor es la producción

de agua caliente sanitaria en viviendas y en sistemas de calefacción de distrito. El intercambiador de calor transfiere la energía de un líquido a otro, y siempre habrá una pequeña bajada de temperatura desde el lado primario hasta el lado secundario.

• La bomba en el lado secundario está normalmente instalada en la tubería de retorno. La temperatura del caudal secundario está controlada por una válvula de control en la tubería de retorno primaria.

•

• Para sistemas de refrigeración y aire acondicionado, utilice bombas estándar, tipo UPS, MAGNA, o versiones especiales, tipo UPS-K, dependiendo del tipo/tamaño.

• De esta manera, estas bombas serán apropiadas para la circulación tanto de agua caliente como de agua fría.

1.3.2.-DE CAPACIDAD DE LOS EQUIPOS.

• Calderas:• Las calderas de condensación y las de baja temperatura, a pesar de ser

más caras que las convencionales (hasta el doble de precio), pueden procurar ahorros de energía superiores al 25%, por lo que el sobrecoste se puede recuperar en un periodo de 5 a 8años; es decir, en menos de la mitad de la vida útil de un equipo de estas características.

• Las calderas de cuerpo presurizado consumen un 20% menos energía que las atmosféricas.

Instalar economizadores para acercar la temperatura del agua de alimentación a la temperatura de generación de vapor.Colocar recuperadores en el conducto de los gases de combustión a la salida de la caldera (a una temperatura superior a 230ºC) y después del economizador, para precalentar el aire o el agua de combustión, los periodos de amortización se sitúan entre 1 o 2 años.

• Sistemas.• La ventaja de emplear suelo radiante es que la temperatura necesaria

para calentar es inferior a la que se necesitan en sistemas convencionales, inferior a los 45C, por lo que también se puede hacer uso de la energía solar térmica.

• Distribución.Aislar adecuadamente los sistemas de distribución, más del 10% de la energía total puede perderse a través de las tuberías de distribución.Para sistemas de calefacción por radiadores es más eficiente la instalación tubular a la mono tubular.

• RegulaciónUtilizar sistemas de gestión que permitan controlar el funcionamiento de los equipos en función de las demandas en cada momento.Si la instalación colectiva tiene una distribución por anillos, es conveniente colocar un contador de agua caliente. Está demostrado que el desconocimiento del consumo individual conlleva un aumento del consumo.

• EmisoresEl mejor sistema para obtener un grado óptimo de confort, cuando la calefacción utiliza como emisores radiadores, consiste en instalar válvulas termostáticas, que se encargan de hacer fluir el agua caliente al interior del radiador hasta alcanzar la temperatura que hayamos prefijado, reduciendo e incluso cortando el flujo cuando se haya alcanzado dicha temperatura. Consiguen ahorros de un 20% en el consumo de combustible.

OtrosEl aislamiento de paredes, el ajuste de puertas y ventanas y la utilización de doble acristalamiento son medidas que ayudan a evitar el despilfarro de energía. Instalar burletes adhesivos en puertas y ventanas. Se pueden reducir las pérdidas de calor de un 5% a un 10%.Un muro de ladrillo sin aislamiento pierde, a lo largo de todo el invierno, el equivalente a 3kg de gasóleo por cada m2 de fachada.

1.4.-CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE SISTEMAS Y EQUIPOS.

• Las instalaciones de aire acondicionado requieren unos componentesbásicos, comunes a todos los equipos y que son los encargados de laproducción de frío o calor.

• Todo acondicionador de aire tiene por finalidad rebajar la temperatura que durante los meses de verano se concentra en el interior de un local, de manera que el clima a conseguir sea independiente de la temperatura que haga fuera del recinto. Se trata por consiguiente, de un fenómeno inverso al de la calefacción, aunque basado en idénticos principios termodinámicos.

• Todo acondicionador de aire consta de cuatro elementos principales, más los correspondientes controles y mandos, que son:

• Compresor. • Evaporador. • Condensador. • Válvula de expansión.

• COMPRESORES: El elemento principal de la instalación y siempre tiene como actividad la compresión del fluido frigorífero gaseoso a baja presión que procede del evaporador disminuyendo su volumen y aumentando su temperatura, hasta una presión superior para que pueda ser condensado.EVAPORADOR El evaporador tiene la función de sustraer el calor sensible y latente del aire aspirado, es un intercambiador de calor entre el fluido frigorífico y el aire.CONDENSADOREl condensador es un cambiador de calor dispuesto para pasar al estado líquido un refrigerante gaseoso comprimido, por cesión de calor a un medio distinto del fluido circulante. Es decir, en lugar de absorber calor del aire ambiente, lo dispersa en la atmósfera que lo rodea. Su cometido es pues, inverso al del evaporador.

1.5.-PLANOS, SIMBOLOGIA E INTEGRACION AL PROYECTO ARQUITECTONICO.

• CONSIDERACIONES PARA UN ANTEPROYECTO DE INSTALACIÓN DE AIRE ACONDICIONADO

• Datos relativos al local a acondicionar Dibujar un croquis indicando la situación de las ventanas, muros interiores y exteriores y señalar con una flecha donde está el norte.

• Dimensiones del local (largo, ancho y alto)• Número de ventanas y dimensiones de cada una de ellas (alto y ancho)• Protección de las ventanas (cortina, persiana, toldo)• Clase de cristal (sencillo, doble)• Clase de techo (bajo piso ocupado, bajo terraza, bajo tejado)• Clase de suelo (sobre piso ocupado, sobre sótano, sobre tierra)• Número de ocupantes Tipo de actividad que se desarrolla en el local• Si hay máquinas especiales que puedan producir calor, indicar tipo de máquina• Iluminación total del local en watts• Puertas y arcos continuamente abiertos a un espacio no acondicionado (ancho)• Características de la energía eléctrica disponible.

•GRACIAS!!!