Unidad Manejadora de Aire

Manejadoras de aire UMA

La unidad manejadora de aire UMA es el aparato fundamental en el tratamiento del aire en las instalaciones de en cuanto a los flujos apropiados de ventilación, limpieza, valor de temperatura y porcentaje de humedad.

¿Dónde encontramos las unidades de tratamiento de aire?

  • Las Unidades de tratamiento de aire, se encuentran en edificios, locales medianos y grandes.
  • Suelen estar ubicados en el sótano, en el techo o en los pisos del edificio.
  • También Es muy común, encontrar múltiples UMAs ​​alrededor de la edificación.
  • Algunos edificios, en particular los rascacielos antiguos, tendrán solo una UmA grande, que generalmente se encuentra en el techo. Pero este diseño ya no es tan común en edificios nuevos,  porque es muy ineficiente.
  • Ahora es más común tener varias UmAs ​​más pequeñas, para un suministro de diferentes zonas, con un mejor control, y acondicionamiento de espacios de mayor calidad.

¿Cuál es el propósito de una unidad de tratamiento de aire?

  1.  Tomar aire fresco del exterior, y luego limpiar, calentarlo o enfriarlo, tal vez humidificar o deshumidificar.
  2.  Forzar el aire a través de los conductos alrededor de las áreas designadas dentro de un edificio.
  3. Además la mayoría de las unidades tendrán un conducto adicional para luego sacar este aire sucio usado de los locales, y llevarlo de regreso a la UTA, donde un ventilador lo descargara de vuelta a la atmósfera.
  4. Parte de este aire de retorno puede reciclarse y volver al suministro de aire fresco para ahorrar energía.

¿Cuáles son las características de una unidad manejadora de aire típica?

A continuación las vamos a enumerarlas.

  1. En un modelo básico tenemos dos ductos, uno  para suministro y otro para retorno de aire. 
  2. La UMA cuenta con una malla  para prevenir entradas de objetos. 
  3. En la entrada de suministro y retorno tenemos algunos Dampers.
  4. Los Dampers, son múltiples láminas de metal que pueden girar.  Pueden cerrarse para evitar que el aire entre o salga de la UTA.
  5. Los Dampers, pueden abrirse completamente para permitir que entre o salga aire por completo.
  6. Los dampers,  también pueden variar su posición en algún punto intermedio para restringir la cantidad de aire que puede entrar o salir.
  7. Se puede tener un controlador motorizado que cambia la posición de los dampers.
  8. Después de los dampers, se tiene algunos filtros. Estos están ahí para tratar de atrapar toda la suciedad y el polvo. Sin estos filtros, el polvo se va a acumular dentro de los conductos y dentro del equipo mecánico, también va a entrar al edificio, y ser respirado por los ocupantes.
  9. En cada uno de los bancos de filtros, tendremos un sensor de presión.
  10. El sensor de presión medirá qué tan sucios están los filtros y puede advertir a los encargados cuando sea el momento para reemplazar los filtros.
  11. A medida que los filtros recogen suciedad, la cantidad de aire que puede fluir a través de ellos está restringido, y esto provoca una caída de presión.
  12. Normalmente, tendremos algunos filtros de panel, o prefiltros para atrapar las partículas de polvo más grandes.
  13. También tendremos algunos filtros de bolsa para atrapar las partículas de polvo más pequeñas.
  14. Lo siguiente que encontramos son los intercambiadores  de enfriamiento y calentamiento, para alcanzar las temperaturas adecuadas.
  15. La temperatura del aire de suministro se mide cuando sale de la UTA, y se compara con el punto de ajuste.
  16. Dentro de los  intercambiadores de calor. hay un fluido frío o caliente, por lo general agua, o quizás vapor. 
  17. Los ventiladores centrífugos son muy comunes en las UTAs ​​antiguas y existentes, pero ahora se están instalando ventiladores con control de velocidad, para una mayor eficiencia energética.
  18. Al otro lado del ventilador, también tendremos un sensor de presión. Esto detectará si el ventilador está funcionando.
  19. Si el ventilador está funcionando, creará una diferencia de presión, y se puede usar esto para detectar una falla en el equipo.
  20. También es probable que tengamos un sensor de presión de conducto, poco después del ventilador.  Esto leerá la presión estática y en algunas umas, la velocidad del ventilador está controlada como resultado de la presión en el conducto.
  21. Luego tenemos los conductos que envían el aire alrededor del edificio a las áreas designadas.
  22. También tendremos algunos conductos para el retorno, que está trayendo todo el aire usado del edificio para volver a una parte separada de la UMA.
  23. Cuando el aire exterior ronda los cinco grados Centígrados, el calentador se encenderá y calentar el aire para proteger los componentes del interior de las heladas. De lo contrario, esto podría congelar la calefacción. y los intercambiadores  de enfriamiento en el interior.

¿Como trabaja el control de la humedad en la unidad manejadora de aire?

Algunos edificios necesitan controlar la humedad. del aire que suministran al edificio, vamos a enumerar las características de este sistema.

  1. Encontraremos un sensor de humedad en la salida de la UMA de suministro, para medir la humedad del aire que se dirige a la edificación.
  2. Si el contenido de humedad del aire está por debajo del valor de ajuste, entonces necesitamos introducir humedad en el aire usando un humidificador.
  3. Este dispositivo generalmente agregará vapor o un rocío de agua nebulizada en el aire.
  4. Si el aire es demasiado húmedo, esto se puede reducir a través del serpentín de enfriamiento.
  5. Cuando el aire golpea el serpentín de enfriamiento, la superficie fría hará que la humedad en el aire para condensarse y fluir.
  6. Encontrarás una bandeja de drenaje debajo del serpentín de enfriamiento. para recoger el agua y drenarla.
  7. La bobina de enfriamiento se puede utilizar para reducir aún más el contenido de humedad eliminando más calor.
  8. pero, por supuesto, esto disminuirá la temperatura del aire. por debajo del punto de ajuste de suministro. Si esto ocurre, entonces se puede encender la bobina de calentamiento. para volver a subir la temperatura.

Cuáles son las mejores Manejadoras de aire:

  • Unidad Manejadora de aire York.
  • Unidad Manejadora de aire Carrier.
  • Unidad Manejadora de aire Trane.

Unidad de tratamiento de aire con Mejor Calidad del aire:

Empecemos diciendo, que Las unidades de tratamiento de aire, son equipos que se pueden  seleccionar a la medida de cada instalación. 

Cuando hablamos de selección, se hace referencia a que el ingeniero o técnico especialista, puede seleccionar los componentes internos de la unidad manejadora de aire,  de acuerdo a las necesidades, y requerimientos específicos de la edificación.

En referencia a la calidad del aire, la uma puede integrar determinados componentes, relacionados con la retención, inactivación y dilución de partículas, y bioaerosoles.

Las 4 tecnologías utilizadas en las unidades manejadoras, para el control de la calidad del aire son.

  • Introducción de aire exterior.
  • Filtración de Alta Eficiencia.
  • Ionización Bipolar, N P B I.
  • Lámparas Ultravioleta.

Introducción de aire exterior.

Para mejorar la calidad del aire, es importante introducir en el edificio aire exterior,  con el objetivo de realizar una constante renovación del aire de los locales.  Si el nuevo aire, es debidamente filtrado y tratado, va contribuir con la calidad del ambiente interno de la edificación.

Existen varias estrategias, para conocer la cantidad de aire que se debe renovar, recordando que expulsar aire ya climatizado, desde el interior al exterior, no deja de ser un desperdicio de energía, por ello aunque es necesario, debe hacerse solo en las cantidades requeridas, que permitan mantener el ambiente interno en condiciones optimas, con la mejor eficiencia energética posible,

el Sensor de calidad del aire o sensor de CO2, instalado en el conducto, le puede informar a la uma la cantidad de aire interior, que debe salir, y a su vez debe ser renovado por el aire que viene desde el exterior.

Filtración de Alta Eficiencia.

  • Los filtros permiten retener partículas de menor tamaño, y  mejoran la calidad del aire interior.  
  • Los filtros, son obstáculos para polvo y partículas en suspensión.  
  • Los tipos de filtro, varían de acuerdo a la exigencias de pureza.
  • Hay varios tipos de Filtros, por ejemplo  planos o plisados,  con medio filtrante de Aluminio Expandido, con marco metálico en acero galvanizado, aluminio, o Acero inoxidable.
  • También existen filtros de bolsa.
  • El tamaño de la cara del filtro de bolsa, es muy importante.
  • Los filtros de bolsa, están disponibles, en una variedad de valores de eficiencia de filtrado. 
  • Se debe de tener en cuenta, que a mayor eficiencia hay una mayor caída de presión en el filtro.
  • Los filtros de bolsa, se ofrecen en material sintético además de fibra de vidrio.
  • Generalmente los filtros de bolsa de material sintético, tienen mayor eficiencia y menor caída de presión.
  • La luz ultravioleta para controlar bacterias, virus y hongos afecta el material sintético y lo deshace.
  • En aplicaciones con esta luz, se recomienda utilizar filtros de bolsa de fibra de vidrio.
  • Generalmente los filtros de fibra de vidrio tienen menor eficiencia, y mayor caída de presión, pero resiste la radiación ultravioleta.
  • Entre más bolsas tenga el filtro, mayor será su precio.
  • Al igual que la cantidad de bolsas, la longitud de las bolsas afecta la caída de presión, a mayor longitud de filtro menor será su caída de presión. 

Ionización Bipolar, N P B I: 

Conocida como La tecnología de Ionización Bipolar de Punta de Aguja, es un proceso químico por el cual se ionizan las moléculas de los compuestos, o elementos presentes en el aire, desarrollando una estrategia de inactivación de patógenos.

La energía de este campo, es capaz de ionizar, a los componentes del aire que lo atraviesa.

Los iones viajan por el flujo de aire, interactuando con partículas o patógenos, así ayudan a aglomerar estas micropartículas,  facilitando a los filtros de la instalación su retención. 

También la ionización, descomponen los compuestos orgánicos volátiles, que producen malos olores, y los convierten en compuestos inofensivos, e inactivan los patógenos existentes, robándoles moléculas vitales de hidrógeno.

Lámpara Ultravioleta en UTA.

La utilización de lámparas ultravioleta, en unidades de tratamiento de aire, sirve como estrategia de inactivación de virus, mediante la incorporación de un sistema activo, cuya eficacia se verá aumentada, si se combina con un sistema de filtración de alta eficiencia .

La radiación ultravioleta germicida, actúa degradando e inactivando bacterias, esporas de moho, hongos, y virus. 

presarial, vamos a estudiar Los intercambiadores de calor recuperativos, usados en la unidad de tratamiento de aire, para mejorar la eficiencia de un sistema.

UMAS con MÁS eficiencia:

¿Cómo es conocida la  rueda térmica?

Una rueda térmica, usada en unidades manejadoras de aire, es  también conocida como.

  • Intercambiador de calor giratorio.
  • Rueda de entalpía aire-aire giratoria.
  • Rueda de recuperación de energía.
  • Rueda de recuperación de calor.

¿Qué es una rueda térmica?

La rueda térmica, es un tipo de intercambiador de calor de recuperación de energía, colocado dentro de las corrientes de aire de suministro y escape, en unidades manejadoras de aire.

Una rueda térmica, consta de una matriz circular en forma de panal, de material que absorbe el calor, que gira lentamente dentro de las corrientes de aire de suministro y escape, de un sistema de tratamiento de aire. 

características de rueda térmica en ahu:

  • La mitad de la rueda, se encuentra dentro de la corriente de suministro, la otra mitad dentro de la corriente de escape.
  • la rueda, Es impulsada por un pequeño motor de inducción.
  • En modo calefacción, A medida que gira la rueda térmica, el calor se captura de la corriente de aire de escape, en la mitad de la rotación, y se libera a la corriente de aire fresco, en la otra mitad de la rotación. 
  • Por tanto, la energía térmica residual de la corriente de aire de escape, se transfiere al material de la matriz, y luego del material de la matriz a la corriente de aire fresco. 
  • Esto aumenta la temperatura de la corriente de aire de suministro, en una cantidad proporcional al diferencial de temperatura, entre las corrientes de aire, o “gradiente térmico”, y dependiendo de la eficiencia del dispositivo. 
  • El principio de funcionamiento de la rueda térmica,  también funciona a la inversa, y la energía de “enfriamiento”, se puede recuperar a la corriente de aire de suministro si se desea, y el diferencial de temperatura lo permite.
  • El intercambio de calor es más eficiente, cuando las corrientes fluyen en direcciones opuestas., ya que esto provoca un gradiente de temperatura favorable a lo largo del espesor de la rueda. 
  • La matriz de intercambio de calor puede ser de aluminio, plástico o fibra sintética. 
  • El intercambiador de calor gira mediante un pequeño motor eléctrico, y un sistema de transmisión por correa. 
  • Los motores de la rueda térmica, pueden tener control de velocidad por inversor, para mejorar el control de la temperatura del aire de salida. Por ejemplo, Si no se requiere intercambio de calor, el motor se puede detener por completo.
  • Generalmente, se seleccionará una rueda térmica para las velocidades frontales, entre 1,5 y 3,0 metros por segundo. 
  • Aunque existe una pequeña necesidad de energía para hacer girar la rueda, el consumo de energía del motor suele ser bajo y tiene poco efecto sobre la eficiencia estacional del dispositivo.

Intercambiadores de calor recuperativos en UTAS:

Los intercambiadores de calor recuperativos, transfieren calor, a través de una placa divisoria, por medio de la conducción térmica, desde un caudal de aire de mayor temperatura, hasta otro de menor temperatura, sin mezclarse.

En esta oportunidad, vamos a enfocarnos en tres sistemas recuperativos.

  • Sistema con intercambiadores de calor de placa, de flujo cruzado o contraflujo.
  • Sistema con Intercambiador de calor de tubos.
  • Sistema que trabaja con circuito adicional con sustancia secundaria.

Ahora vamos a ver, las características principales de cada sistema.

1. Sistema con intercambiadores de calor de placa, de flujo cruzado o contraflujo.

En este sistema, se usan dos corrientes de aire, que  se mantienen totalmente separadas, aunque en la práctica, típicamente tienen de 1 al 3%, de recirculación debido a una fuga interna.  

Los intercambiadores de calor de placas, constan de placas paralelas planas o onduladas, que separan el suministro, y corrientes de aire de escape.

Cuando el calor de recuperación no es deseable, se puede utilizar un by pass con un damper, para no hacer el intercambio.

El intercambiador de placa, ofrece una Mínima recirculación de olor, y contaminantes, con una alta eficiencia de recuperación.

Los conductos de suministro y escape, deben reunirse en el mismo lugar.

La derivación requiere espacio adicional.

2. Sistema con Intercambiador de calor de tubos.

El sistema de recuperación, puede trabajar con Intercambiadores de calor de tubos.

Donde los tubos reemplazan a las placas.  Son más fáciles de limpiar, e inclusive puede equiparse con un Mecanismo de lavado automático. El riesgo de quedar bloqueado es menor, que en los intercambiadores de calor de placas, y la fuga interna es generalmente menor.

3. Sistema que trabaja, con circuito adicional con sustancia secundaria.

El sistema de recuperación de calor, puede trabajar con un circuito adicional,  con una sustancia secundaria. 

Este sistema esta formado por dos baterías o bobinas, una en cada corriente de aire, conectada por un circuito de fluido de agua, o glicol y agua.  

La  concentración de glicol, aumenta cuando se requiere protección contra heladas.

Al aumentar la concentración de glicol, disminuye la eficiencia del sistema.

La ventaja de este tipo de intercambiador de calor, es que puede haber una gran distancia, entre los conductos donde se realiza la recuperación de calor, e inclusive la recuperación, se  puede realizar de  múltiples conductos de escape, por medio de baterías individuales. 

Este sistema, es apropiado en casos con aire muy contaminado.

Se utiliza una válvula de 3 vías, para controlar la eficiencia de la recuperación de calor 

Fan Coil o Ventiloconvector:

Un fan coil o ventiloconvector, es un dispositivo utilizado en la climatización residencial, comercial e industrial, que dispone de una batería o intercambiador de frío o calor, y un ventilador.

El fan coil pertenece a los sistemas de climatización agua-aire. Estos equipos pueden generar aire frío o calor según se alimente de agua refrigerada o agua caliente procedente de una bomba de calor, o de una caldera.

¿Cuál es la diferencia entre in fan coil y un aire acondicionado split?

La principal diferencia entre ambos, es que el fan coil es una unidad agua-aire en la que el agua circula por las tuberías como refrigerante.   Mientras que el split es un sistema aire-aire en cuyas tuberías circula gas refrigerante. 

¿Cómo funciona el fan coil o ventiloconvector?

  1. Para su funcionamiento, los fan coils o ventiloconvectores disponen de una batería de intercambio térmico por donde circula el agua caliente o fría.
  2. el fan coil posee un ventilador que es el que impulsa el aire para que circule por el intercambiador produciendo así la termotransferencia. 
  3. Precisan además de una unidad exterior desde la que reciben el agua refrigerada proveniente de un chiler,  o el agua caliente desde una caldera, que circula por las unidades de las estancias a climatizar.
  4. Estos aparatos constan también de un filtro para eliminar las particular, antes de expulsar el aire.
  5.  Tiene una bandeja de condensados para recoger el agua que proviene del intercambio térmico.
  6. Normalmente, con este tipo de dispositivos se utiliza un termostato para regular la temperatura.
  7. Los fan coil se conectan a una red de tuberías, donde distinguen válvulas reguladoras de caudal independientes de la presión, filtros de agua, válvula de pasos, circuito de by pass

¿Cuáles son los Tipos de fan coils segun su ubicación?

En cuanto al tipo de dispositivo o unidad los fan coils pueden ser de:

  1. Fan coil de Suelo.
  2. Fan coil de Pared.
  3. Fan coil de Techo.
  4. Fan coil de Conductos
  5. Fan coil de Cassette

¿Cuáles son los Tipos de fan coils segun el tipo de instalación?

En función del tipo de instalación que se utilice también se puede distinguir entre:

  1. Fan coil de dos tubos; en este tipo de instalación, nos encontramos con una tubería de ida y otra de vuelta. Por ambas tuberías pasa agua fría y caliente, en función de si el equipo está trabajando en frio o en calor.
  2. Fan coil de cuatro tubos; en este tipo de instalaciones, dos tuberías se utilizan de ida y retorno para el agua caliente y otras dos para el agua fría. Es un tipo de instalación más costosa que la anterior pero idónea especialmente en edificios donde pueden presentarse a la vez zonas que requieran calefacción mientras que otras demanden refrigeración a causa de la orientación del inmueble, su grado de ocupación, etc.

¿Cuáles son las Principales ventajas de los ventiloconvectores o fan coil?

Las principales ventajas que aportan los sistemas con fan coils o ventiloconvectores son:

  • Es uno de los sistemas más eficientes 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
  • Adaptable a diversas tecnologías como la bomba de calor con la que proporcionará tanto frío como calor
  • Fácilmente integrables en sistemas basados en energías renovables.

¿Cuáles son los cálculos asociados a un fan coil o ventiloconvectores?

Por lo general las condiciones que debemos conocer son:

  1. Por cada tonelada refrigeración, el ventilador del fan coil debe manejar un caudal de aire cercano a 400 pies cúbicos de aire.
  2. La diferencia de temperatura del agua entre la entrada y la salida, es de 10°F.
  3. por cada tonelada refrigeración que este manejando el fan coil, debe circular un caudal cercano a los 2.4 galones por minuto de agua.

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