El aire acondicionado. Es uno de los aparatos eléctricos más utilizados en la actualidad, principalmente en el verano por la sencilla razón que ayuda efectivamente a enfriar el aire que utilizamos ya sea en la oficina o en el hogar.
Un aire acondicionado es aquel electrodoméstico que procesa el aire ambiente, enfriándolo, limpiándolo y controlando de manera simultánea la humedad del mismo al momento de salir. El aire acondicionado, puede ser considerado como refrigeración puntual del hogar, ya que hay otro tipo de refrigeración la cual se considera industrial. Ya que esta sirve para refrigerar grandes extensiones como los frigoríficos industriales, los cuales se asocian con cámaras de manutención de productos comestibles como: frutas, lácteos entre otros.
Historia
En 1902 Carrier sentó las bases de la maquinaria de refrigeración moderna y al intentar aplicarla a los espacios habitados se encontró con el problema del aumento de la humedad relativa del aire enfriado y al estudiar cómo evitarlo, desarrolló el concepto de climatización de verano. Por aquella época un impresor neoyorquino tenía serias dificultades durante el proceso de impresión, que impedían el comportamiento normal del papel, obteniendo una calidad muy pobre debido a las variaciones de temperatura, Carrier se puso a investigar con tenacidad para resolver el problema: diseñó una máquina específica que controlaba la humedad por medio de tubos enfriados, dando lugar a la primera unidad de refrigeración de la historia.
El acondicionamiento de aire
Es el proceso que se considera más completo de tratamiento del aire ambiente de los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura (humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del aire adentro de los locales.
Entre los aires acondicionados se cuentan los autonomos y los centralizadps. Los primeros producen el calor o el frío y tratan el aire (aunque a menudo no del todo). Los segundos tienen un/unos acondicionador/es que solamente tratan el aire y obtienen la energía térmica (calor o frío) de un sistema centralizado.
Sistemas de refrigeración
Los métodos de refrigeración que se utilizan generalmente son de compresión mecánica que consiste en la realización de un proceso cíclico de transferencia de calor interior de un edificio al exterior, mediante la evaporación de sustancias denominadas refrigerantes como el freón, las que actualmente están siendo reemplazados por refrigerantes alternativos que no afectan el medio ambiente y la capa de ozono.
Esta sustancia se encuentra en estado líquido a baja presión y temperatura, evaporándose en un serpentín denominado evaporador mediante la extracción de aire del interior del local más caliente.
Luego en estado de vapor se succiona y comprime mediante un compresor aumentando su presión y consecuentemente su temperatura, condensándose en un serpentín denominado condensador mediante la cesión de calor al aire exterior más frío.
De esa manera el refrigerante en estado líquido a alta presión y temperatura vuelve al evaporador mediante una válvula de expansión en equipos individuales, que origina una brusca reducción de presión, provocando una cierta vaporización del líquido que reduce su temperatura, retornando a las condiciones iniciales del ciclo.
Se puede emplear agua como medio de enfriamiento para provocar la condensación en vez del aire exterior, la que es enfriada mediante una torre de enfriamiento.
El elemento basico es el compresor del tipo alternativo o a pistón que se utiliza en la mayoría de los casos. También se utilizan compresores rotativos para sistemas pequeños o tipo espiral llamado scroll. En grandes instalaciones se suelen emplear compresores axohelicoidales llamados a tornillo o del tipo centrífugo.
En la actualidad se están desarrollando varios sistemas que mejoran el consumo de energía del aire acondicionado, son el aire acondicionado solar y el aire acondicionado vegetal. El aire acondicionado solar utiliza placas solares térmicas o eléctricas para proveer de energia de aire acondicionado convencionales. El aire acondicionado vegetal utiliza la evapotraspiración producida por la vegetación de un jardín vertical para refrigerar una estancia.
Expansión Directa
Se caracterizan por que dentro del serpentín de los equipos, se expande el refrigerante enfriando el aire que circula en contacto directo con él.
Se pueden emplear equipos compactos autoconenidos que son aquellos que reúnen en un solo mueble o carcasa todas las funciones requeridas para el funcionamiento del aire acondicionado, como los individuales de ventana o en caso de mayores capacidades, los del tipo roof-top que permiten la distribución del aire mediante conductos.
Los sistemas llamado separado o split system se diferencian de los autocontenidos porque están repartidos o divididos en dos muebles uno exterior y otro interior, con la idea de separar en el circuito de refrigeración: la zona de evaporación en el interior con la zona de condensación en el exterior. Ambas unidades van unidas por medio de tuberías de cobre para la conducción del gas refrigerante.
Los sistemas multi split consisten en una unidad condensadora exterior, que se puede vincular con dos o más unidades interiores. Se han desarrollado equipamientos que permiten colocar gran cantidad de secciones evaporadoras con solo una unidad condensadora exterior mediante la regulación del flujo refrigerante, denominado VRV.
Todas estas unidades son enfriadas por aire mediante un condensador y aire exterior circulando mediante un ventilador. También existen sistemas enfriados por agua que se diferencian de aquéllos, en que la condensación del refrigerante es producida por medio de agua circulada mediante cañerías y bomba, empleando una torre de enfriamiento.
Expansión Indirecta
Utilizan una unidad enfriadora de agua, la cual es distribuida a equipos de tratamiento de aire donde el serpentín trabaja con agua fría, denominados fan-coil; (ventilador-serpentín), que puede ser del tipo central constituido por un gabinete que distribuye el aire ambiente por medio de conductos o individuales verticales que se ubican sobre pared o bajo ventana u horizontales para colgar bajo el cielorraso.
Funciones que deben cumplir los equipos de climatización
Las funciones que deben cumplir los equipos de aires acondicionados consisten en:
• En verano: enfriamiento.
• En invierno: calentamiento y humectación.
• Comunes en invierno y verano: ventilación, filtrado y circulación.
Estos procesos deben realizarse:
• Automáticamente.
• Sin ruidos molestos.
• Con el menor consumo..
Ventilación
La función de ventilación, consiste en la entrada de aire exterior, para renovar permanentemente el aire de recirculación del sistema en las proporciones necesarias a fin de lograr un adecuado nivel de pureza, dado que como el resultado del proceso respiratorio, se consume oxígeno y se exhala anhídrido carbónico, por lo que debe suministrarse siempre aire nuevo a los locales para evitar que se produzcan viciamientos y olores.
El aire nuevo del edificio o aire de ventilación penetra a través de una reja de toma de aire, en un recinto llamado pleno de mezcla, en él se mezcla el aire nuevo con el aire de retorno de los locales, regulándose a voluntad mediante persianas de accionamiento manualmente o eventualmente automáticas.
El filtro es el primer elemento a instalar en la circulación del aire porque no solo protege a los locales acondicionados sino también al mismo equipo de acondicionamiento.
En instalaciones industriales que se requiere gran posición puede aplicarse un sistema separado empleando para la deshumectación agentes absorbentes como la silica-gel.
Calentamiento
El calentamiento del aire se efectúa en invierno en la batería de calefacción, por medio de una batería agua caliente o vapor vinculadas con cañerías a una planta de calderas o intercambiadores a gas o eléctricos. Para aplicaciones de confort en instalaciones de agua fría se suele emplear la misma batería que se usa para refrigerar pero esta vez para calefaccionar haciendo circular agua caliente por la misma en la época de invierno. El sistema de expansión directa también se puede emplear la misma batería haciendo funcionar el sistema en el ciclo de bomba de calor.
Humectación
En invierno, si se calienta el aire sin entregarle humedad, la humedad relativa disminuye provocando resecamiento de las mucosas respiratorias, con las consiguientes molestias fisiológicas.
La función de humectación que se ejecuta en invierno en el humectador, debe colocarse después de la batería de calefacción dado que el aire más caliente tiene la propiedad de absorber más humedad.
Existen aparatos que evaporan el agua contenida en una bandeja, por medio de una resistencia eléctrica del tipo blindado, la cual es controlada por medio de un humidostato de ambiente o de conducto. En los casos de grandes instalaciones, se recurre a baterías humidificadoras que incorporan al aire agua finamente pulvarizada y como cumplen además una función, suelen llamarse también lavadores de aire.
Circulación
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.
Consumo energético
El costo que actualmente representa la energía eléctrica es de vital importancia en una especialidad como el aire acondicionado que requiere un elevado consumo, por lo que su reducción representa una de las premisas básicas en los criterios de diseño.
Para ello existen numerosas tecnologías y medios de aplicación, que se centran fundamentalmente en el ajuste de las necesidades, la utilización de fuentes de energía no convencionales, el incremento de la eficiencia y la recuperación de la energía residual, independientemente de utilizar equipos de alto rendimiento.
El apropiado uso del aislamiento térmico en el edificio contribuye un elemento fundamental, dado que ellos implica equipos de aire acondicionado más pequeños con un consumo energético menor durante toda su vida útil del edificio. A su vez la aislación térmica reduce al mínimo las pérdidas de calor en los equipos, unidades de tratamiento de aire y la red de conductos y cañerías de la instalación.
Por otra parte es indispensable la adopción de soluciones arquitectónicas que tiendan a la reducción de consumo energético teniendo en cuenta el aprovechamiento de la radiación solar, protecciones y una adecuada especificación de aventanamientos para reducir infiltraciones.
Es muy importante analizar la automatización de los circuitos de alumbrado y el empleo de lámparas de alto rendimiento, así también como reguladores que permitan el nivel de iluminación en función de las reales necesidades.
Consejos que ahorran
• Instale toldos y cierre las persianas, reducirá el efecto calorífico del sol.
• En los edificios y locales en cuyas fachadas predomina el cristal, es muy efectivo utilizar vidrios polarizados o colocar películas reflectoras que reducen la transmisión de calor y dejan pasar la luz necesaria. Esta medida proporciona ahorros del 20% en el consumo de aire acondicionado.
• En verano, si es posible, ventile la estancia a primeras horas de la mañana cuando el aire de la calle es más fresco.
• Instale cierres automáticos en las puertas y mantenga cerradas las ventanas para reducir en la medida de lo posible la entrada de aire caliente durante el día.
• Aísle los techos y muros expuestos al sol; esta medida puede representar un ahorro de hasta un 30% en el consumo de aire acondicionado.
• Cuando compre un acondicionado, elija el adecuado para sus necesidades y el más eficiente.
• Si además de aire acondicionado necesita calefacción, instale aparatos de bomba de calor. Tendrá las dos funciones en un solo aparato y la mitad de consumo –o aún menos– en calefacción que con un sistema normal. La bomba de calor produce entre dos y tres veces más calor que la energía que consume, porque recupera y aprovecha el calor que existe en el ambiente (aire) exterior.
• Los sistemas de aire acondicionado multi split permiten regular la temperatura en cada dependencia y tienen una gama más amplia que ofrece más posibilidades de instalación.
• La parte exterior del acondicionador debe estar instalada en un ambiente con buena circulación de aire y, si es posible, protegida de los rayos del sol.
• Si tiene un equipo individual de aire acondicionado para todo el local, aísle los conductos de distribución de aire.
• Limpie regularmente –al menos dos veces al año– los filtros del acondicionador.
• Instale el termostato lo más lejos posible de las fuentes de calor: sol, lámparas, aparatos, etc.
• Procure no regular el termostato por debajo de 25 ºC. No es confortable y supone un gasto de energía innecesario; por cada grado de menos el consumo aumenta entre un 5% y un 7%.
• Si la temperatura exterior es menor de 24 ºC, es preferible abrir las ventanas que conectar el acondicionador.
• Cuando salgas de una dependencia apague el acondicionador.
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