SISTEMAS DE REFRIGERACION
Y CALEFACCION PARA OFICINAS

Los sistemas de refrigeración y calefacción para espacios de oficinas se diseñan generalmente con un énfasis en el confort y/o respuesta de los ocupantes. El diseñador debería enterarse de que no sólo los sistemas mecánicos, sino también las características arquitectónicas del espacio afectan al confort de los ocupantes.

Y el diseñador deberá recordar bien que el sistema mecánico debería en todos los aspectos ser invisible para el observador casual. La aplicación del diseño del sistema se divide en tres partes: el método de transferencia de energía, el de distribución de energía y el de control.

Para aplicar adecuadamente un sistema mecánico para controlar el medio ambiente de la oficina, es necesario comprender naturalmente la naturaleza de las cargas implicadas. Estas cargas tendrán diferente carácter dependiendo de la parte de la oficina que se atienda.

Las zonas perimetrales tendrán relativamente grandes variaciones de carga debido al ensoleamiento (carga solar) y a las pérdidas de calor a causa de la conducción térmica. La carga de los ocupantes será relativamente menor. La zona central (núcleo) del edificio, por otra parte, impartirá más carga de los ocupantes y del equipo instalado.

Para el ambiente de oficina, el sistema más común usado hoy en día es el sistema de volumen variable (VAV). Esta aproximación fue desarrollada originalmente como un sistema de refrigeración, pero con aplicación adecuada al control servirá igualmente bien para calefacción.

En climas donde hay necesidad de calefacción intensiva, el tratamiento perimetral se precisa para reemplazar la pérdida térmica de la de nivel del edificio. Un antiguo pero eficaz sistema es el de radiación por tubo aleteado suministrado con agua caliente para rellenar la pérdida pelicular (de la “piel” del edificio).

Un sistema que está siendo considerado con más regularidad es en forma de  suministro de aire perimetral. Hay que tener cuidado con la aplicación de los sistemas de aire perimetral para asegurarse de que los valores del coeficiente total  U de transmisión térmica de los muros son, al menos, los del estándar 90 de ASHRAE; si no se hace esto, las temperaturas superficiales del interior serán demasiado bajas y los ocupantes de su proximidad sentirán frío.

Evitar chocar en la superficie de ventanas exteriores con el chorro de aire acondicionado, ya que estará probablemente fría y por debajo del punto de rocío del aire exterior en verano incluso con el vidrio doble.

El resultado pueden ser ventanas empañadas con vapor de agua condensado y un cliente feliz menos. En interés económico del coste final y como base de trabajo, es lo mejor retornar el volumen de aire circulado al ventilador de la unidad de suministro. Sólo el aire exterior necesario debería aportarse al interior del edificio para proveer ventilación de aire, reemplazar el escape de lavabos y presurizar el edificio.

Para grandes sistemas de oficinas, generalmente es más práctico retornar el aire utilizado a la unidad central o unidades a través del “plenum” del techo. Si el volumen del “plenum” es excesivamente grande, una mejor aproximación sería conducir el aire de retorno directamente a la unidad. El “plenum” de techo estará más caliente durante la estación fría cuando el retorno de aire está conducido (bajo conducto) y esto requerirá algo más de suministro de aire a la habitación, ya que desde el techo se transmitirá más calor al espacio de la habitación que directamente a la batería a través del retorno de aire.

Los terminales de aire requieren especial atención cuando se aplica el sistema de aire de volumen variable (VAV). A bajos caudales, el difusor tenderá a bajar de rendimiento a no ser que se ponga mucho cuidado en su selección para mantener el caudal adecuado.

Los difusores tipo isleta tienden a funcionar bien esta aplicación pero hay otros diseños de difusor, como los del tipo perforado, que son más económicos y tendrán un rendimiento adecuado. El equipo de acondicionamiento de aire, calefacción y refrigeración podría situarse bien en una sala de máquinas o en el tejado del edificio en forma de equipo unitario autoportante.

Para grandes sistemas de 200 ton de R (703 kW) o más, la sala de máquinas ofrece distintas ventajas desde el punto de vista de mantenimiento, sin embargo, el impacto de costo sobre el edificio debe evaluarse con cuidado. Una aproximación alternativa a la sala de máquinas es un equipo monodiseñado y prefabricado en factoría.

Estos son transportados al sitio en módulos premontados, atornillados y listos para funcionar. Para pequeñas oficinas y almacenes de venta al por menor, la aproximación más adecuada sería un equipo unitario montado en el techo, compacto y autocontenido. Probablemente se hallará que esta solución es la más barata de coste de adquisición, pero no definitiva en su análisis de ciclo de vida total a causa del coste incrementado del mantenimiento después de 5 a 10 años de servicio.

Celdas a pruebas

La refrigeración y calefacción de estas celdas presenta muchos problemas.

En la industria de la automoción, las celdas o células de pruebas se usan para:

·Pruebas de duración de motores y transmisiones.

·Pruebas de motores en frío en caliente.

·Pruebas barométricas y de producción.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El tratamiento de las celdas de prueba de producción sería muy similar al tratamiento de áreas ruidosas en otras partes de un ambiente industrial.

Estas áreas son generalmente un poco más abiertas de diseño, con protección localizada para contener el despliegue de piezas pérdidas necesarias en la eventualidad de un fallo mecánico del equipo que está siendo probado. Para las salas frías y calientes y las celdas barométricas lo mejor es normalmente dejarlas para comprar el equipo a un fabricante especializado en este tipo de trabajo como especialidad propia.

Las celdas permanentes, por otra parte, se hacen generalmente como parte compacta del edificio (figura 1). Se verá que estos espacios están con acondicionamiento de aire para confort del personal solamente durante su utilización. La célula estaría ventilada mientras se realiza el test o prueba. Las ganancias térmicas por el modo del aire acondicionado cuando no hay pruebas serían las de las fuentes normales: ambientes circundantes, luces, gente, etc. La distribución del aire acondicionado sería similar a la de cualquier espacio con una carga nominal de 200 a 400 pies2/ton (5.3 a 10.6 m2/kW) de refrigeración. Debería recordarse, sin embargo, que se necesitará suficiente aire exterior de reposición para fosos y extracción a nivel del suelo mientras se mantiene la celda en unas condiciones de presión negativa con respecto a otras áreas. Consultar los códigos locales de edificación para asegurar el cumplimiento de las regulaciones concernientes a las necesidades de extracción en zonas de este tipo.

Durante las pruebas, como se ha mencionado antes, la celda estará sólo ventilada. Se preveerá aire exterior en cantidad suficiente a tasa del 100% para mantener condiciones razonables en el interior de la celda.

La temperatura en el interior de la celda puede exceder a menudo de los 120º F (49º C) durante las pruebas. Los motores de combustión interna están generalmente refrigerados por líquido, pero aún así las pérdidas por el bloque son sustanciosas y se requieren grandes cantidades de aire exterior para mantener las condiciones en ese espacio a esos altos límites de temperatura.

En climas fríos es necesario atemperar el aire de ventilación a algo por encima del punto de congelación: 50º F (10º C) es normalmente suficiente, pero cada filtración necesita ser evaluada según sus propias condiciones. Las pérdidas del motor se obtienen mejor del fabricante, pero en ausencia de estos datos, hay información en el “Manual ASHRAE de 1982, Aplicaciones”, que ayudará a completar un balance térmico adecuado.

El dinamómetro está a menudo refrigerado por aire y puede ser considerado como un motor eléctrico. La entrega de potencia del motor (kW) será convertida en electricidad, que es usualmente alimentada a la red eléctrica del edificio; sin embargo, las pérdidas del dinamómetro hacia la celda serán del orden de 15 al 20% de la potencia en el eje del motor.

La celda de pruebas requiere un sistema de extracción de dos etapas para refrigeración.
La primera etapa estaría para suministrar una baja (a nivel de suelo) extracción de vapor pesado de combustible y mantener condiciones negativas (de presión) en la celda en todo momento. La segunda etapa estaría interconectada con el sistema de ventilación y funcionaría durante la prueba y extraería una tasa del 5% al 10% mayor que la de suministro para mantener condiciones de presión negativas.

La segunda etapa sería también activada en el evento de una salida de combustible para purgar la celda tan rápido como sea posible. La activación de la purga debería ser por medio de un control automático para la eventualidad de que se detecte excesiva cantidad de humos. Una emergencia manual en exceso para la purga automática debería preverse.

El cierre de la purga debería ser manual. Consultar los códigos locales para explicar los requerimientos.

Dependiendo de la extensión del sistema de escape del motor, un ventilador auxiliar debe requerirse para impedir excesiva contrapresión en el motor.
Donde haya más de una celda, un ventilador hará el servicio a múltiples celdas. Se necesitarían controles a suministrar para mantener la contrapresión constante en el motor (figura 2).

El acondicionamiento de aire para celda de pruebas puede ser bien por expansión directa o por batería de agua enfriada. Durante las pruebas el acondicionamiento de la celda estará cerrado en toas las zonas excepto en la sala de control. Dependiendo del tamaño del equipo, usualmente es una ventaja tener un sistema de refrigeración separado para la sala de control.

Una aproximación a calefacción y refrigeración para una celda a pruebas de duración se ve esquemáticamente en la figura 3, los códigos locales de edificación deberían revisarse para asegurarse de que los requerimientos locales están siendo cumplidos.

Los vapores de combustible en el interior de la celda deberían ser controlados continuamente. La celda se purgaría automáticamente en la eventualidad de que concentraciones peligrosas pudieran producirse.