COMPARATIVO DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

 

COMPARATIVO DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

 

Para poder hablar de los sistemas de aire acondicionado tendremos que entender el proceso por medio del cual se realiza en enfriamiento dentro de un edificio.

El aire acondicionado es básicamente el hecho de realizar una serie de transferencias de calor, los equipos de aire acondicionado o refrigeración no producen frio, el frio es ausencia de calor simplemente, de acuerdo con la cantidad requerida de enfriamiento los equipos los podemos dividir de acuerdo a sus capacidades de TR

De 0 a 50 TR.

 

1. Equipos de expansión directa enfriados por medio de aire

• Equipos mini-split de 0 a < 50 TR
• Equipos tipo paquete de 0 a < 50 TR

 

Más de 100 TR

Se pueden usar equipos de expansión directa hasta 100 TR más allá de esta capacidad los sistemas de estas características son demasiado costosos para usar y se recomiendan otras opciones.

Limitación de equipos de expansión directa:

• Estos equipos están limitados por la distancia entre uno y otro dispositivo no más de 15 a 20 mts de distancia entre el evaporador y el condensador.
• En las unidades tipo paquete se requieren ductos de inyección y de retorno.
• Dan servicio a una única zona térmica básicamente es equipo por zona térmica.

 

Equipos generadores de agua refrigerada (Chillers)

Estos equipos existen desde capacidades de 3 o 5 TR hasta más de 3,000 TR, son equipos diseñados para tratar una gran capacidad de refrigeración y/o para dar servicios a varias zonas térmicas a la vez o muy alejadas del equipo generador de agua refrigerada.

Clasificaciones:

Dentro de este tipo de equipos tenemos:

1. Equipos enfriados por medio de aire y por medio de agua.
2. Equipos enfriados por medio de agua.

Por tipo de compresores:

1. Reciprocantes.
2. Tornillo.
3. Centrífugo.
4. Absorción.

 

Funcionamiento básico:

Básicamente los equipos generadores de agua refrigerada son un sistema enfriador de expansión directa de gran tamaño, el detalle es que dada la limitada capacidad que tenemos de conducir el gas refrigerante a largas distancias o a varias unidades, hacemos uso de intercambiadores de calor de tubo caso o evaporador, en el cual el fluido que refrigeramos es el agua, por su gran capacidad de calor especifico de la misma y que por medio de este fenómeno podemos usar el agua para dar servicio a muchas unidades terminales y a grandes distancias por la capacidad de retención de calor del agua.

El calor absorbido por el circuito de agua es conducido de regreso hacia los equipos centrales y el ciclo vuelve a empezar, esto por medio del uso de bombas de agua.

Al calor que es conducido hacia el sistema central tiene que ser rechazado hacia la atmósfera, esto lo realizamos por medio de dos opciones, cuando el gas refrigerante absorbe el calor del evaporador este fluido es conducido hacia otro intercambiador integrado en el equipo, el cual se llama condensador, este condensador puede ser enfriado por medio de agua o de aire, en el primer caso se usa agua la cual es calentada por medio del condensador y es conducida hacia torres de enfriamiento las cuales enfrían el agua y esta es conducida de regreso al equipo central para iniciar de nuevo el ciclo, el otro método es el de enfriar el gas refrigerante por medio de un circuito de condensación, el cual es similar al radiador de un carro, es un serpentín el cual es enfriado por el paso del flujo de aire, este aire es forzado a pasar por el serpentín por medio de una serie de ventiladores los cuales condensan el gas refrigerante para que regrese este al ciclo y realice su trabajo.

 

Estos equipos se pueden dividir por medio de sus capacidades y equipos de compresión según:

 

Hasta 200 TR, enfriados por agua y/o aire

Reciprocantes.

Scroll.

 

Hasta 600 TR, enfriados por aire.

Reciprocantes.

Tornillos

 

Hasta 600 TR, enfriados por agua.

Reciprocantes.

Tornillos.

 

Más de 600 TR.

Centrífugos.

Absorción.

 

Las diferencias entre los equipos son por el uso de determinado compresor y determinado medio de condensación enfriado por aire o enfriado por agua, las diferencias de eficiencias son debido al medio por el cual el equipo enfría el gas refrigerante por medio del condensador.

 

Tipo de Equipo		Rango de capacidad TR	Eficiencia mínima		Procedimiento de la prueba
Operado eléctricamente con condensador enfriador por medio de aire		< 150   > 150	9.84 Kw/TR 3.50 ILPV		ARI 550/590
Operado eléctricamente con condensador enfriador por medio de aire	Todas las capacidades			10.89 Kw/TR 3.45 ILPV
Enfriado por medio de agua de tipo reciprocante	Todas las capacidades			14.76 Kw/TR 5.05 ILPV
Enfriador tipo tornillo y/o scroll enfriado por agua	< 150			15.64 Kw/TR 5.20 ILPV
	> 150 y < 300		17.22 Kw/TR 5.60 ILPV
	> 300		19.33 Kw/TR 6.40 ILPV

 

 

Los equipos enfriados por medio de agua son en esencia más eficientes que los enfriados por aire como unidad generadora solamente esto más o menos de un 12% a un 15% en comparación uno contra otro.

 

Este debate es muy común al diseñar un sistema de aire acondicionado, el ingeniero valora todos los aspectos antes de tomar esa decisión, a continuación, te mencionaré las ventajas y desventajas de cada uno.

 

CHILLERS ENFRIADOS POR AGUA.

• Obtenemos mejores propiedades de transferencia del calor del agua en comparación con los chillers enfriados por aire.
• La principal ventaja del agua es que el coeficiente de convección (h ) es entre 10 y 100 veces mejor en el agua que en el aire, es decir, cuantifica la influencia de las propiedades del fluido, de la superficie y del flujo cuando se produce transferencia de calor por convección
• Las unidades de aire acondicionado enfriadas por agua hacen menos ruido y dan más enfriamiento por metro cuadrado.
• Los chillers son ligeramente más pequeños
• Los chillers enfriados por agua normalmente condensarán a una presión media menor que los chillers enfriados por aire. Esto es porque normalmente la temperatura del agua es menor que la temperatura del aire. Si tu condensador está operando a una presión menor esto se refleja directamente y se traduce en costos de operación menores o de KW/TR (Kilo Watt por tonelada de refrigeración).
• El costo es mayor, no sólo por los chillers sino por sus complementos.
• Se requiere mucho mayor espacio a pesar de tener chillers más pequeños, torres de enfriamiento, cuarto de bombas para suministro de agua refrigerada y condensados.
• El consumo de agua se ve reflejado en el costo por m3 de la localidad.
• Al utilizar agua tratada se tiene que filtrar al grado de cumplir con la norma 027 de SEMARNAT.

CHILLER ENFRIADOS POR AIRE.

• El costo es mucho menor en comparación con los enfriados por agua ya que no requiere de complementos.
• Requiere mayor consumo energético que se puede controlar con sistemas de control y variadores de frecuencia.
• El costo del sistema completo (tanto tenerlo en marcha como instalarlo) es una de sus principales ventajas.
• Un caso particular que puede interesar para revisar las diferencias entre Chiller enfriado por agua y Chiller enfriado por aire es, por ejemplo, cuando operan 24 horas al día, la temperatura del bulbo seco durante la noche tiende a ser muy inferior a la del bulbo seco durante el día, en comparación con la diferencia de temperatura del bulbo húmedo entre el día y la noche. Esta ventaja está mejor capitalizada por los Chillers enfriados por aire.
• Cuando se comparan las diferencias entre Chiller enfriado por agua y Chiller enfriado por aire, la escasez de agua y por tanto el costo del agua es otro factor que se debe tener en cuenta cuando se está eligiendo un sistema de aire acondicionado.
• Los chillers enfriados por aire se pueden utilizar en espacios abiertos, como un aparcamiento, una azotea o un área de una planta baja. Aunque son más pequeños los chillers enfriados por agua necesitan un cuarto de máquinas y torres de enfriamiento.

 

El sistema de aire acondicionado es fundamental para el confort en la vida cotidiana, por lo que se debe conocer a fondo para una buena eficiencia energética en las nuevas construcciones de los diferentes «smart building» y poder implementar corectamente la metodología BIM en un 6D.