Climatizador


Climatizador
Unidad manejadora de aire de 5 TR.
Unidad manejadora con gabinete abierto para inspección del ventilador centrífugo.

Una unidad manejadora de aire (UMA) o climatizador es un aparato de acondicionamiento de aire que se ocupa de mantener caudales de aire sometidos a un régimen temperatura preestablecida. También se encarga de mantener la humedad dentro de valores apropiados, así como de filtrar el aire.

Por sí mismos no producen calor ni frío; este aporte les llega de fuentes externas (caldera o máquinas frigoríficas) por tuberías de agua o gas refrigerante. Puede, no obstante, haber un aporte propio de calor mediante resistencias eléctricas de apoyo incorporadas en algunos equipo.

Consta de una entrada de aire exterior, un filtro, un ventilador, uno o dos intercambiadores de frío/calor, un separador de gotas (para verano) y un humidificador (para invierno).

En la normativa española se le denomina U.T.A. (Unidad de tratamiento del aire)


Contenido

Objetivo y funcionamiento

La unidad manejadora de aire es capaz de velar por los tres parámetros elementales de la calidad del aire acondicionado que se resumen en: bajo particulado en suspensión, humedad relativa bajo control y temperatura de confort. El objetivo de la UMA es suministrar un gran caudal de aire acondicionado para ser distribuido por una red de ductos a través de la instalación en la cual se encontrará emplazada. Para dicho efecto estará constituida, y varía según fabricante y solicitación, de la siguiente manera.

Componentes

Batería de filtros

La batería de filtros de aire generan la desconcentración de particulado en suspensión mejorando la calidad de aire a inyectar. Ese tipo de filtros varía su materialización y densidad conforme la exigencia de pureza requerida. A modo de ejemplo, no es lo mismo el aire a circular por un edificio de oficinas que el de un hospital, y distinto también al de un pabellón quirúrgico. De esta manera, y a mayor exigencia en la labor de filtrado del aire, no solo se debe generar la desconcentración de partículas de distintos tamaños sino también la eliminación de microorganismos con la adición de filtros especiales como los filtros electrostáticos y los de carbón activo para la eliminación de olores.

Baterías de frío y calor

Las baterías de frío y calor son serpentines por los cuales circula agua, fluido tratado por elementos o máquinas térmicas auxiliares a la unidad manejadora de aire. El agua fría es obtenida de una enfriadora de agua o “chiller" el cual, evaporando un refrigerante a contraflujo en un evaporador de placa o doble tubo, enfría el agua hasta una temperatura apta para el proceso. Este serpentín suele estar primero –en sentido del flujo de aire a través de la UMA- que el de calor, con la finalidad de condensar la humedad ambiente excedente sobre el serpentín. El agua caliente que circula por el serpentín de calor es abastecida por una caldera. En la actualidad se están utilizando arreglos de caldera, bombas de calor y colectores solares en pos de la eficiencia energética.

Las tuberías de agua que conectan a los serpentines, tanto fría como caliente, deben ir acopladas a válvulas motorizadas de manera tal que la alimentación de agua sea proporcional a lo requerido por los termostatos o entalpímetros, según sean los elementos de control.

También se utilizan en instalaciones menores, y donde la implementación de unidades auxiliares como chillers y calderas resulta muy costoso e injustificado, el uso de un sistema de refrigeración de expansión directa para la batería de frío y de resistencias eléctricas para generar la calefacción por medio del efecto Joule. No obstante lo anterior, los costos operativos asociados a este tipo de equipos son elevados.

Ventilador

Es el elemento mecánico que debe generar el caudal y alcanzar la presión estática necesarios para hacer circular el aire acondicionado por la red de ductos a través de la instalación.

Ducto de unidad manejadora de aire emplazada en laboratorio.

Si bien es cierto que los ventiladores axiales son los que generan mayor caudal de aire, su configuración física y bajo torque los deja por debajo de los ventiladores centrífugos (a veces llamados sirocos) cuya mayor presión estática los convierte en los ideales para este tipo de equipos, ya que el aire debe circular fluidamente a través de los filtros, baterías de frío y calor y redes de ductos hasta los distintos difusores del sistema.

Conductos de Ventilación

El resto del sistema de ventilación -conductos, accesorios y difusores- así como su correspondiente estudio y cálculo se enfocan bajo el lente de los denominados sistemas de ventilación industrial. Estos requieren un detallado análisis para que el aire se distribuya uniformemente a través de la red de ductos a una velocidad adecuada a fin de no producir una elevada pérdida de carga por fricción ni vibraciones que eleven a umbrales audibles, pero la suficiente como para generar una adecuada ventilación con aire acondicionado a una velocidad normada a la salida del difusor y conforme la altura de la habitación, en el caso de una descarga vertical. Todo esto se realiza mediante el estudio de las secciones de los ductos a fin de mantener el estado de continuidad de la velocidad del aire en su interior. A su vez es importante minimizar los codos y bifurfaciones de la instalación de ductos los cuales no hacen más que aumentar la pérdida de carga por presión estática la cual deberá ser compensada por el ventilador del equipo climatizador, con su consecuente capacidad y costo operativo del motor para suministrar el torque solicitado.

Eficiencia energética

Una de las grandes aplicaciones de los variadores de frecuencia en instalaciones HVAC está ligada a motores en equipos climatizadores cuando la instalación requiere menor caudal de aire en circulación, esto debido a una menor carga térmica o menor ocupación de la instalación. Para esto, el variador de frecuencia hace que el motor gire a menor velocidad angular con el consecuente ahorro energético por baja carga, disminuyendo el caudal total de aire en régimen. Por su parte, es posible restringir parcial o totalmente determinados ductos de ventilación por medio de compuertas servoasistidas o dumpers con la finalidad de mantener la misma velocidad y caudal de descarga requeridos en los espacios que se siguen climatizando a plena carga.

Véase también

Enlaces externos


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