Aire Acondicionado tipo Chiller

El Aire Acondicionado tipo chiller es usado en aplicaciones donde se requiere climatizar ambientes a la temperatura de confort.

Un chiller Aire Acondicionado es de especial importancia en instalaciones donde la máquina generadora de frío, esta lejos del punto que se requiere acondicionar.

Sí un edificio tiene la sala de máquinas en el sotáno y necesitamos acondicionar todos los locales entre ellos una oficina en el piso número diez, con una central de aire convencional necesitamos un ducto de muchos metros de longitud totalmente impráctico.

¿Qué es un Aire Acondicionado tipo Chiller?

Un Aire Acondicionado tipo Chiller es una instalación que trabaja mayormente con un ciclo de refrigeración a compresión, cuyo objetivo es el acondicionamiento de ambiente o climatización de un área relativamente grande donde se usa el agua como fluido refrigerante para el aire. 

El Agua es circulada antes por un circuito de refrigeración mayormente a compresión donde obtiene la temperatura requerida.  De esta manera el refrigerante principal enfría el agua y esta última al aire de suministro.

¿Por que usar un Chiller Aire Acondicionado?

  1. Su uso es recomendable, cuando se tiene presencia de cargas térmicas altas.
  2. Es factible su utilización cuando se encuentra lejos el punto de generación de frío con respecto a los locales a climatizar.
  3. Cuando la carga térmica son muy alta es muy práctico y económico centralizar toda la generación de frío en un sólo punto y controlar la distribución de frío por tuberías con agua helada a todos los locales.
  4. Las distancias o tipo de local también influyen en la inclinación para el uso de estos equipos, por ejemplo climatización de edificios con muchos pisos.
  5. Cuando se desean el menor nivel de ruido la opción de un chiller enfriado por agua es muy importante.
  6. Cunado se dispone de una fuente de calor alta de bajo costo, el uso de un chiller aire acondicionado por absorción es muy importante.
  7. En la presencia de fuentes hídricas confiables y de bajo costo, la opción de un chiller aire acondicionado enfriado por agua, representa un ahorro energético importante.
  8. Cuando se requiere un bajo costo de mantenimiento en la instalacuín, el uso de un chiller aire acondicionado enfriado por aire es una opción importante.
  9. En presencia de cargas térmicas variables el uso de un chiller aire acondicionado con un alto valor de eficiencia es una opción importante.
  10. Un chiller aire acondicionado enfriado por agua, tiene mayor vida util que un equipo centralizado de aire acondicionado.

¿Como Funciona un Chiller Aire Acondicionado ? 

La Instalación del Chiller Aire Acondicionado está enfocada en la generación del frio en un punto y la distribución del mismo.

¿Como Funciona un Chiller Aire Acondicionado en el Círcuito de Refrigeración?

  • El Chiller convencional consta de un sistema de refrigeración por compresión con sus componentes fundamentales, evaporador, compresor, condensador, válvula de expansión, y el refrigerante que circula por este ciclo, más los accesorios para mejorar su rendimiento y cuidar al equipo. 
  • El evaporador es el punto frío del sistema, esto se logra bajando la presión del refrigerante para disminuir su temperatura, este valor atrae el calor del agua convirtiéndola en “Agua helada”. 
  • El agua se pone cerca del refrigerante a través de un intercambiador completo conocido como cooler donde está el evaporador del sistema de refrigeración y el paso del agua a enfriar.  
  • Para que el refrigerante conserve su temperatura a medida que gana el calor,  se pone a hervir en el intercambiador, de allí su nombre de “evaporador”.  El refrigerante al “hervir” pasa del estado líquido a vapor para convertir el proceso en un ciclo, el refrigerante debe volver a líquido, para ello se debe aumentar su presión en el compresor de modo de facilitar su condensación.   
  • Después de condensado es decir en estado líquido se debe perder la presión ganada en el compresor para ello el refrigerante se pasa por la válvula de expansión, para reiniciar el ciclo. 
  • El agua fría es llevada por un sistema de bombas a intercambiadores de esa manera se puede enfriar el aire del local.
  • El Aire se puede enfría en un sistema principal para después ser distribuido por ductos, o ser directamente enfriado en cada local. 

El Compresor en un Chiller para aire acondicionado

El compresor en un chiller para aire acondicionado representa parte esencial del sistema. Podemos encontrar desde uno sólo de alta capacidad por ejemplo de tornillo, hasta varias unidades de potencia más pequeña del tipo scroll formando una estación de compresión.

A continuación mostramos algunos de los inconvenientes presentados en esta parte del circuito y sus posibles causas:

¿Como Funciona un Chiller Aire Acondicionado en el Circuito de Distribución de Agua Helada?

El Agua Helada debe ser llevada a unidades manejadoras de aire o fan coils, para ello se necesita un sistema de bombas y tuberías.

En instalaciones bien diseñadas de capacidad media – alta, se deben tener dos sistemas de bombas el primario para alimentar de agua al chiller y el secundario para llevarlo a los intercambiadores para enfriar el aire.

El Diseño de la Instalación debe tomar en cuenta balance de presiones, variaciones de demanda térmica, confiabilidad, costos de instalación, mantenimiento, otros.

¿Como Funciona un Chiller Aire Acondicionado si el condensador es enfriado por agua?

Cuando las instalaciones empiezan aumentar de tamaño, la utilización de un chiller aire acondicionado con condensador enfriado por agua es una excelente opción.

El Chiller Aire Acondicionado enfriado por agua, necesita un circuito adicional. Este circuito se encarga de llevar el agua al condensador para enfriar el refrigerante y despues enviarlo a la torre de enfriamiento para disipar este calor al ambiente mediante una torre de enfriamiento. Este circuito no tiene nada que ver con la distribución de agua helada.

¿Cuales son los pasos para el diseño de una instalación con Chiller Aire Acondicionado?

  • Cálculo de carga térmica del local a acondicionar 
  • Cálculo de caudales de agua del chiller y de la distribución 
  • Cálculo de ductos 

Cálculo de carga térmica del local a acondicionar

El primer paso es conocer la carga térmica de la instalación.  Para ello es recomendable usar un programa automatizado como el siguiente:

Cálculo de caudales de agua del chiller y de la distribución

El segundo paso una vez conocida la carga térmica es conocer los caudales de agua que se van a manejar para ello podemos usar la siguiente aplicación:

Cálculo de ductos 

Enfriamiento del aire en cada local:

Enfriamiento en el aire en un punto para después distribuirlo:

¿Dónde encontramos un Chiller Aire Acindicionado con mas frecuencia?

Es de gran ayuda en centros comerciales, administrativos, hoteles o centros de distribución, o toda aplicación donde tengamos distancias considerables desde la generación del “frio” hasta donde se necesita esa condición. 

El costo de mantenimiento de estas unidades puede reducir notablemente cuando usamos un chiller cuyo condensadores usen el aire para su funcionamiento, pero esta clase de maquina estará sujeta a la capacidad calorífica necesitada y otras condiciones.

¿Cuáles son las partes principales de una instalación de aire acondicionado tipo chiller? 

Unidad de manejo de aire UMA:

La UMA está conectada para recibir agua helada desde el chiller, también entra aire del exterior, este aire pasa a través de filtros planos y angulares, impulsado con un ventilador, que lo envía a través de serpentines con aletas por los cuales circula agua. 

¿Que ofrece una UMA?

La Unidad Manejadora de Aire (UMA) también conocida como UTA, permite realizar un tratamiento integral del aire utilizado en el sistema de aire acondicionado. Permite controlar todas variables como: 

  • Ventilación (aporte de aire exterior) 
  • Calidad de aire  (filtrado) 
  • Temperatura (calentamiento o enfriamiento) 
  • Humedad (humectando en invierno y deshumectando en verano) 

¿Dónde se usan las Unidades Manejadoras de Aire UMA? 

Suelen emplearse sobre todo en: 

  • Requerimiento de aporte de aire de exterior en zonas climatizadas. 
  • Climatización en locales con elevada densidad de ocupantes 
  • Climatización de espacios no tan grandes pero con requerimientos de confort o salubridad elevados: laboratorios, quirófanos, etc 

¿Dónde se ubican las Unidades de tratamiento de aire UTA? 

Para ello existen dos conceptos de UMA: 

Unidad de Tratamiento de Aire Compacta: 

Están formadas por un sólo módulo en el que se incluyen las distintas etapas de tratamiento de aire. Existen versiones para montaje en exterior y versiones de altura reducida específicas para la instalación en falso techo. 

Unidade de Tratamiento de Aire Modulares 

En la mayoría de los casos, las UTA modulares son equipos de un tamaño considerable, por lo que suele resultar necesario ubicarlas en la cubierta del edificio o en un local específico que disponga de ventilación directa al exterior, para poder realizar la toma y expulsión de aire. 

Fan-Coil

Es un equipo esencialmente con un intercambiador de calor (tubos de cobre y aletas de aluminio) para pasar agua fría o caliente, cuenta con  un ventilador para conducir aire del exterior a través del intercambiador.

¿Cuáles son las ventajas de los fan coils? 

  • Es un sistema muy eficiente en climatización 
  • De aplicación tanto en el ámbito residencial, como comercial e industrial 
  • Idóneo para grandes espacios 
  • Son equipos que requieren poco espacio y de fácil instalación 
  • Puede proporcionar tanto frío como calor 

Chiller Aire Acondicionado Características de los Sistemas de Ductos:

Llevar el aire frió y seco desde el fancoil o la unidad manejadora de aire hasta los ambientes.

Curso Sistemas de Ventilación
Curso Sistemas de Ventilación

Distribuir el aire en los ambientes Retornar el aire caliente y húmedo hasta el fan-coil o la unidad manejadora de aire

Dampers de Zona:

Para el control de temperatura en los diferentes ambientes, actúa controlado con la temperatura del ambiente Dentro de la ductería, en unidades Monozona

Dampers de by-pass:

Para desviar el aire desde el ducto de suministro hasta el retorno de la UMA , actúa controlado con la presión estática En el ducto de suministro

Dampers de aire fresco:

Para el control del aire fresco, actúa controlado con el sensor de CO2 En la entrada de aire fresco, dentro del ducto o en la ventana de aire fresco

Sensor de presión estática:

Para el control de la presión en el ducto de suministro Dentro del ducto de suministro

Válvula motorizada Proporcional:

Para el control del caudal de agua en las UMAS En la tubería de salida de las UMAS, actúa controlada con la temperatura de retorno del aire

Válvula de bypass

Para el control del caudal de agua en el sistema, actúa controlado con el diferencial de presión de agua en el sistema En la tubería de bypass de agua helada

Válvula motorizada ON-OFF

Para el cierre del caudal de agua a los chillers En la tubería de salida del agua helada a la salida de los chillers

¿Cómo aprender todo sobre Chiller para aire acondicionado?

Conforempresarial ha elaborado un programa de formación especializado en chiller para aplicaciones de aire acondicionado y plantas industriales.

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