1. No category

MANEJADORAS DE EXPANSIÓN DIRECTA (VRF), VENTAJAS Y NORMATIVA
AUTORES:
EMPRESA:
ACTIVIDAD:
Ing Jorge Castro y Ramon Bacradit
Estudio Castro-Bacardit (IngeCaBa)
Consultoría Técnica e Ingeniería Termomecánica
Las necesidades en muchas aplicaciones, más en las hospitalarias y farmacéuticas,
nos obliga a la utilización de equipos de climatización fuera de los rangos o
parámetros de aplicación habituales para lo que estos equipos fueron diseñados.
Siempre tenemos que tener en cuenta que la climatización o mejor dicho el
tratamiento del aire en un edificio moderno es imprescindible, más si tratamos con
ambientes hospitalarios, elaboración de fármacos, salas blancas, etc..
Los equipos estándar de climatización están pensados y diseñados para trabajar en
unas condiciones determinadas, con unos niveles de filtración muchas veces
escasos para las aplicaciones terciarias y claramente insuficientes para las
hospitalarias. Así mismo los caudales de aire que maneja estos equipo no cubren la
necesidad que tenemos de recirculaciones interiores ya que su relación entre
potencia frigorífica y caudal de aire está pensada para otra aplicación.
Aún que las UTAs de expansión directa son muy antiguas (Fig.01) cayeron en
desuso básicamente por la complejidad del control y del manejo de los caudales
másicos de refrigerante dentro de los circuitos, y fueron reemplazadas en su
mayoría por enfriadoras y agua. Cuando los proyectistas nos encontrábamos con
falta de disponibilidad de espacio o la necesidad de una intervención puntual en una
zona de un edificio en la cual no disponíamos de agua helada o la inversión de
instalar una enfriadora para abastecer una sola manejadora era insostenible no
teníamos otra solución que la de partir de un equipo estándar hacer modificaciones
insólitas para intentar que cubriera las necesidades de la instalación en un
porcentaje lo más elevado posible.
La experiencia en el sector nos ha llevado a ver instalaciones verdaderamente
increíbles, equipos de ventana en quirófanos, roof tops con una “filtrera y un booster”
para cubrir una sala blanca y así innumerables cantidades de instalaciones insólitas
que derivan en dis-confort, riesgo biológico y tareas mantenimiento imposibles.
Esto nos llevo a pensar en la necesidad de retornar el pasado y desarrollar
aplicaciones con UTAs de expansión directa para poder cubrir estas necesidades
puntuales. Nuestros primeros desarrollos fueron basaron en equipos estándar y
mayormente dedicados a reemplazar o reforzar (Fig.02) serpentinas de agua
existentes en UTAs donde el suministro de agua helada era escaso o insuficiente ya
fuese debido a perdidas de rendimiento de las enfriadoras o por cambio de las
necesidades del edificio.
Lo que iniciamos como una solución puntual para solventar “crisis climáticas” y
debido también al aumento de la necesidad de incrementar las eficiencias de las
instalaciones y el claro posicionamiento de los sistemas denominados “VRF” para
casi cualquier tipo de aplicación provoco una expansión de este tipo de soluciones a
nivel mundial y con el paso de los años hemos visto la gran cantidad de puntos
favorables que tienen las UTAs Dx (expansión directa), hoy en día muy difundida en
el sector terciaro como apoyo al tratamiento de aire primario o el tratamiento de
grandes volúmenes de aire.
Básicamente tenemos dos tipos de diseño los compactos y los partidos (splits), en la
mayoría de los casos los sistemas splits parten de una planta de producción std de
mercado, ya sea VRF o no, lo que se usa es una unidad exterior y el kit
correspondiente que tienen la mayoría de fabricantes y se construye una UTA que
cumpla con los requisitos de la instalación o aplicación que estamos trabajando y los
compactos en el cual está incluido el grupo frigorífico en una unidad de cubierta tipo
Roof Top (Fig.03).
En los primeros, los partidos (splits), estamos limitados a las funcionalidades que
nos brindan los diferentes fabricantes en sus sistemas denominados “AHU” que son
kits de válvulas de expansión y placa electrónica de control, conectables a un equipo
estándar, habitualmente unidades exteriores del tipo VRF (Fig.04). En estos casos la
eficiencia del sistema estará dada por la eficiencia del equipo escogido que puede
oscilar según el fabricante y modelo entre un COP no menor a 3 y llegar hasta
eficiencias de valor 6.
En el caso de los compactos somos nosotros mismos quienes diseñamos los grupos
frigoríficos y la lógica de control, pudiendo adaptar en un 100% el equipo a la
necesidad de cada aplicación e incluso (como veremos en algunos ejemplos)
adaptar soluciones que aumentan la eficiencia de los equipos notablemente.
Como se ve en el esquema anterior (Fig.04) podemos adoptar en la uta cualquier
tipo de accesorio igual que lo haríamos en una de agua, la única diferencia es que el
fluido caloportador en este caso será gas refrigerante, en el caso del esquema
vemos una unidad de tratamiento de aire primario con un recuperador de flujo
cruzado. Así mismo podrimos añadir filtrajes especiales lámparas germicidas etc..
Cuando diseñamos el grupo frigorífico ad hoc podemos agregar o combinar las
diferentes soluciones técnicas para aprovechar el máximo la energía del equipo,
usando las sinergias que existen en las instalaciones termoemcanicas de cualquier
edificio.
Ejemplos de aplicaciones:
Unidad DOAS con doble recuperación de calor, sensible y frigorífica, esta unidad es
capaz de climatizar con 100 % de aire exterior, recuperando el calor del aire extraido
en dos etapas, la primera en un intercambiador de calor sensible donde el aire
extraido sede calor a través de un intercambiador aire-aire al aire aportado, este aire
extraido que se encuentra en una situación termohigrométrica más favorable se
mezcla con el aire de condensación/evaporación y se utiliza para mejorar el
rendimiento del grupo frigorífico.
Como vemos en la Fig.05 la energía recuperada del aire entre Tr y Ta equivaldrá a
15,2 kw que es la energía necesaria para llevar el 3.000 m3 de aire desde la
condición Te a la condición Ta. Así mimo a la salida del recuperador de aire la
condición de Tc es mucho más ventajosa para la evaporación/condensación que la
condición Te, como el aire necesario en la serpentina exterior es casi el doble que
para el circuito interior la mezcla de Te con Tc nos da una masa de aire en la
condición Tm que mejorará ostensiblemente el rendimiento del grupo frigorífico por
ello las nuevas condiciones de cálculo para obtener la potencia frigorífica del equipo
serán más favorables como vemos en la siguiente tabla (Fig.06).
Esta mejora en el rendimiento del grupo Equipo
frigorífico
solo la Equipo partido
compacto
obtendremos en el caso de utilizar UTAs compactas,
si utilizamos
Ta
Tm
Ta
Tm=Te
Invierno
34% hr 4,5ºC
14ºC 34% hr 0ºC 90% hr
la solución partida es muy difícil
poder14ºC
conducir
el 97%
airehr de
Verano
27ºC
64%
hr
32ºC
37%
hr
27ºC 64% hr 35ºC 40% hr
extracción hasta la aspiración de aire de la unidad exterior.
En esta imagen (Fig.07) se puede ver la unidad que representábamos en el
esquema anterior. La parte superior de la Uta se utiliza como retorno de todo el aire
extraido de las salas que pasa por el recuperador de calor. Para poder mezclar este
aire con el necesario para las serpentinas exteriores se opto por ponerlas en
diagonal generando dos salidas de aire que son aspiradas por el condensador en
función de la demanda de aire en cada momento. En las siguientes fotografías
(Fig.08) vemos estas tomas y la inclinación de las serpentinas.
En muchos casos el aire de extracción puede venir de otros servicios, por ejemplo
en el caso de habitaciones se puede utilizar todo el aire extraido de los baños y
áreas sucias para recuperar su energía y
transferirla al aire de
aportación. (Fig.09)
Vemos que el equipo dispone de dos
aportaciones de aire,
uno que corresponde al proveniente de las
salas de internación
(retorno) y el superior que proviene de la
red de extracciones
de los aseos y áreas sucias. Como el caudal de aire extraido de estos suele ser
mayor que el aire renovado (aire exterior) el rendimiento del recuperador es mayor.
Si hacemos el supuesto de un quirófano que tiene un equipo que circula un caudal
total de 2.500 m3/h y tiene una aportación de aire exterior de 500 m3/h adyacente a
unas áreas sucias de donde debemos extraer caudal de aire de 800 m3/h
obtendremos que la carga térmica del aire exterior en este quirófano es
prácticamente cero ya que la condición después del recuperador habrá pasado de
0ºC/90%hr a 18ºC/26%hr en invierno y 35ºC/40%hr a 24ºC/76%hr, como se ve en
los resultados del programa de cálculo del recuperador. (Fig.10)
En las aplicaciones DOAS existe el fenómeno que cuando la sala llega a
temperatura y se corta el paso de agua por la serpentina, en nuestro caso el paso de
refrigerante, el aire que ingresa está a la temperatura del aire exterior o en el caso
de usar recuperador de calor a la condición Ta (temperatura de aspiración después
del recuperador) que en condiciones extremas nunca va a ser igual a la temperatura
de la sala y puede crear molestias a los usuarios sobre todo en el caso de
instalaciones con flujo unidireccional o laminar.
Históricamente para evitar este efecto de aire no tratado se instalaban unas
resistencias que calentaban el aire cuando este ingresaba por debajo de una
temperatura determinada, esto aparte de ser poco eficiente dejaba al sistema
durante la temporada de verano sin una solución viable, en estos equipos se
soluciona este problema aplicando un doble control de temperatura, o sea
controlamos la temperatura en retorno (sala) y en la impulsión. De esta manera
mientras existe demanda en la sala (no se ha llegado a la temperatura de consigna)
el equipo funciona según las necesidades de la sonda de retorno y cuando la sala
llega a su condición de set el equipo regula por el sensor de impulsión manteniendo
el aire entre 22ºC y 21ºC. (Fig.11)
Este leve calentamiento o enfriamiento del aire se consigue mediante un compresor
inverter que mantiene la serpentina a una temperatura constante mientras el equipo
se encuentra ventilando.
Otra aplicación es en las instalaciones que necesitamos un control de temperatura y
humedad y que se va a tener la necesidad de deshumectar durante largos periodos,
por ejemplo salas donde tengamos un calor latente muy alto y se necesite enfriar el
aire bajando el nivel de humedad interior, estas necesidades son típicas en salas
blancas de proceso alimentario pero se puede dar el caso de necesitar este tipo de
soluciones en salas de baños para tratamientos médicos, etc..
Con Utas Dx podemos utilizar la condensación del grupo frigorífico para recalentar el
aire y mediante un doble condensador que a su vez nos permitirá regular la
temperatura de descarga del aire.
En este esquema (Fig.12) ejemplo vemos la aplicación de des-humectación
reutilizando el calor del ciclo frigorífico, se opto por instalar la serpentina de frio como
elemento final dado que las cargas interiores eran muy positivas y necesitábamos
grandes cantidades de frío en momentos determinados.
Con este equipo se controla la temperatura y humedad del aire en impulsión y en
retorno trabajando con diferenciales de 1ºC y 5% hr. El diseño original contaba con
control de humedad absoluta del aire exterior y del interior y estableciendo la
entalpia de cada aire variaba la condición de mezcla para lograr el menor consumo
en el sistema durante el proceso de des-humectación.
En la foto (Fig.13) vemos físicamente el equipo correspondiente al esquema anterior,
donde se pueden apreciar claramente ambas serpentinas y el equipo tiene su propio
grupo frigorífico.
Al estar equipados con compresores inverter es muy fácil aumentar el caudal másico
del circuito teniendo refrigerante suficiente para que ambas serpentinas puedan
funcionar en frío.
Esta misma solución o similar se puede utilizar para salas donde se necesiten
temperaturas muy dispares en cortos periodos de tiempo, o sea salas donde es
necesario trabajar en un rango de 15 a 24ºC y que esta temperatura tenga que
variar en períodos cortos de tiempo. Aun que son aplicaciones que van cayendo en
desuso en el sector hospitalario si se siguen aplicando en procesos industriales y
conceptualmente es diseñar manejadoras con grandes serpentinas con diferentes
inyecciones y válvulas de expansión para trabajar con factores de By Pass variables.
Es una solución muy útil cuando se trabaja con flujos laminares donde la
climatización se realiza por desplazamiento y movemos grandes caudales de aire
con un bajo ΔT favoreciendo una mejor filtración de partículas y evitando al máximo
los gradientes de temperatura a diferentes alturas de la sala.
Como concepto principal en nuestros diseños siempre incluimos el tablero eléctrico
(Fig.14) embebido dentro de la propia uta, de esta manera se evitan dispersión de
elementos y se reduce el cableado en obra.
El sistema de control es sencillo se realiza mediante un PLC estandar de mercado y
usamos un inverter externo para la regulación del compresor, para los motores de
ventilador siempre recomendamos la utilización de motores del tipo EC (conmutación
electrónica) que tienen mayor rendimiento y al ser del tipo síncrono permiten un
mejor ajuste de los caudales de aire, para mantener estos constantes durante las
variaciones de presión estática producidas por la paulatina obturación de los filtros.
Ventajas de las UtAs DX
Como vimos desde el principio estamos utilizando una aplicación que viene de
muchos años atrás y que había quedado en desuso (en el mundo de la
climatización) para solucionar problemas que nos aparecen en la actualidad,
comenzamos como sistemas de apoyo y acabamos usándolo como solución o
equipo principal.
Como todo tiene sus ventajas e inconvenientes y unas aplicaciones más favorables
que otras, como resumen podríamos decir que en nuestros días tienen una ventaja
sobre cualquier otro sistema que es el bajo mantenimiento, pero hay más ventajas
que fuimos viendo en las diferentes obras:

Bajo coste de explotación (consumo) y mantenimiento.

Disgregación de servicios reduciendo el riesgo de parada.

Mayor versatilidad para cubrir diferentes demandas y consignas.

Mejor aprovechamiento de la energía.

Mayor precisión en el control de temperatura y humedad.
Uno de los puntos que tenemos como ventaja es la reducción del consumo, aun que
en términos absolutos el SCOP y SEER calculados son peores en estos equipos que
en una enfriadora, después en el campo vemos que el consumo anual es mucho
más bajo que lo que habíamos previsto.
Esto sucede debido que la directiva establecida para calcular las eficiencias
estacionales se hace por tramos (porcentaje del año por porcentaje de equipo) y
difícilmente nos encontraremos que la demanda de la instalación sea constante y
mucho menos que coincida con las diferentes etapas del equipo de producción o del
cálculo. Haciendo un supuesto muy simple podemos ver en el gráfico que si la
demanda de la instalación está representada por la línea azul y tenemos una central
de tres etapas representada en la línea roja (Fig.15). El espacio contenido entre las
dos líneas es exceso de potencia producida (área de color verde).
Todo este exceso de energía conduce a que el sistema central sea menos eficiente
que la suma de los sistemas des-centralizados, aun que este sistema central sea
mucho más eficiente en términos absolutos.
Si ahora consideramos que este equipo central lo repartimos en 10 sistemas
desentralizados obtendremos una curva de generación mucho más adaptada a la
demanda de la instalación.
Al representar la nueva curva de potencia entregada en el gráfico (Fig.16) veremos
que la energía producida en exceso se redujo considerablemente. Si estos equipos
trabajaran con tecnología inverter (VRF) la línea de demanda sería coincidente con
la de potencia entregada lo que llevaría a un exceso de producción igual a cero, por
lo que con un menor SEER/SCOP los sistemas des-centralizados pueden tener un
mejor rendimiento estacional ya que se adaptan mucho más a las demandas de la
instalación.
Aún siendo un estudio muy básico nos da una idea global de porque siendo equipos
que tal vez puedan tener un peor rendimiento absoluto acabamos teniendo un menor
consumo global en la instalación.
En realidad en la actualidad existen equipos de producción de expansión directa con
eficiencias superiores a 4 y también es cierto que ya todas las instalaciones
centrales de agua helada en la EU funcionan con sistemas de flujo variante en el
bombeo de agua y en muchas enfriadoras cuentan con compresores inverter e
incluso cada día es más frecuente ver compresores de levitación magnética.
Normativa Aplicable:
Respecto a la normativa o estándares aplicables son exactamente los mismos que
tendremos para sistemas de agua en función de cada país y aplicación deberemos
utilizar las normativas locales de hospitales, calidad de aire, seguridad e higiene en
el trabajo etc..
La única que es diferente y que en estos equipos tenemos que contemplar es la de
concentración de gases refrigerantes, para los cálculos y consideraciones tenemos
dos normativas internacionales que seguramente cubren los estándares de todos los
países.
La norma UNE-EN 378 y el estándar 15 y 34 de ashrae, que son las aplicables en
para el cálculo de concentración de gases refrigerantes, tienen dos diferencias
básicas una es la diferencia de gramos de refrigerante por unidad de volumen de
aire y la otra es la recomendación que hace el estándar de Ashrae de reducir al 50%
la concentración de refrigerante en el aire para casos donde la movilidad de las
personas sea reducida o este imposibilitada.
La creciente utilización de sistemas de expansión directa disparo todas las alarmas,
a veces con mala intención por parte de los detractores de estos sistemas y a veces
con justo motivo, el primer concepto que debemos tener claro para nuestra
tranquilidad es el concepto de “desplazar” o “inhibir”, cuando hablamos de una
sustancia que inhibe el oxigeno por ejemplo el R717 (NH3) se combina con el
oxigeno y nos deja sin oxigeno, cuando nos referimos a que lo desplaza
simplemente lo que tenemos que tener en cuenta es que la sustancia será más
pesada que el aire y ocupara su lugar, el agua sería un buen ejemplo de una
sustancia que desplaza el aire.
Para determinar los niveles máximos de concentraciones de gases refrigerantes nos
tenemos que referir al estándar 34 de Ashrae en el cual
encontramos toda la información y la metodología de
clasificación de los refrigerantes. Vemos que la clasificación
de
grupo es alfa numérica y lo primero que identifica el grupo
al
que pertenece un refrigerante es una letra la “A” o la “B” en
función de su toxicidad a esta letra la acompaña un numero
“1,
2 ó 3” en función de su inflamabilidad y por ultimo hay un
nuevo grupo “2L” que identifica gases con bajo riesgo de inflamabilidad. (Fig.17)
Aun que no entraremos el propio estándar explica la asignación de numeraciones de
las sustancias puras y mezclas de manera tal que por el número asignado de
refrigerante se pueda obtener toda la información sobre el producto de una manera
inequívoca.
Para obtener la concentración máxima de refrigerante admisible por m3 de aire
debemos referirnos a las tablas 4.1 (Fig.18) de este estándar, donde de una manera
muy clara nos da la información necesaria para poder aplicar los cálculos de
concentraciones del estándar 15, que veremos más adelante.
La primera columna “Refrigerat Number” es el número asignado por el estándar a
cada refrigerante, por ejemplo “R 11”.
La segunda y tercera columna “Chemical Name” y “Chemical Formula” corresponde
al nombre y formula de la sustancia. Los índices a y b nos indican notas al pie de
tabla, la “a” se refiere a la bibliografía y documentación consultada para realizar esta
tabla y la “b” alerta sobre la segregación de las mezclas azeotrópicas en función de
las condiciones y del tipo de equipo.
En la cuarta encontramos un indicador denominado “OEL” (Occupational Exposure
Limit) y se refiere al límite de exposición máximo, el mismo estándar al inicio nos
detalla claramente todas las abreviaturas, en algunas sustancias este indicador pude
ser expresado de diferentes maneras según el fabricante siendo la denominación
principal la de PEL que transcribimos a continuación:
“Nivel de exposición permisible (PEL): la concentración TWA
(establecida por los EE.UU. Administración de Seguridad y Salud
“OSHA”) para un día normal de trabajo de ocho horas y 40 horas a la
semana de trabajo, a la que casi todos los trabajadores pueden ser
expuesto sin efecto adverso.
Los fabricantes de productos químicos publican recomendaciones
similares (por ejemplo, el nivel de exposición aceptable “AEL”, límite
de exposición industrial “IEL”, o la exposición ocupacional límite
“OEL”, dependiendo de la compañía), generalmente para las
sustancias que el PEL no se ha establecido.”
“Límite de exposición ocupacional (OEL): la media ponderada en el
tiempo (TWA) de concentración para un día normal de trabajo de
ocho horas y una semana laboral de 40 horas a la que casi todos los
trabajadores puede ser expuestos repetidamente sin efectos
adversos, basado en el OSHA PEL, ACGIH TLV-TWA, AIHA WEEL, u
otro valor fiable.”
En la quinta columna encontramos el “Sefty Goup” del que ya hablamos con anterioridad y
que determina a qué grupo en función de su toxicidad e inflamabilidad pertenece
cada sustancia.
La columna siguiente corresponde al RCL (refrigerant concentration limit) y es la que
vamos a utilizar para el cálculo de las concentraciones del estándar 15 de
refrigerante y que la define de la siguiente manera:
“Límite de concentración de refrigerante (RCL): la concentración de
refrigerante límite, en el aire, determinado de conformidad con el
presente estándar con la intención de reducir los riesgos de toxicidad
aguda, asfixia y los riesgos de inflamabilidad en espacios cerrados,
normalmente ocupados.”
Finalmente, la última columna, nos indica si es toxico o no el producto en función de
la clasificación de grupo que tenga, encontramos tres clasificaciones (en letras solo
hay dos) “Muy Tóxicos”, “Tóxicos” y “Nada Tóxicos” para cualquiera de los tres
grupos (1, 2 y 3).
El propio estándar 34 contiene una amplia información sobre los refrigerantes y un
detallado estudio de los mismos, repartidos en varios apéndices podemos obtener
todos los cálculos necesarios para estudios más detallados.
Como ya habíamos dicho con el valor RCL calcularemos la concentración máxima
de refrigerante admisible en el edificio en función de unas pautas establecidas en el
estándar 15 y una vez conocido esta valor podemos determinar el tamaño máximo
del circuito frigorífico.
*Tabla compuesta a modo de ejemplo.
En la tabla anterior (Fig.19) hemos agrupado a modo informativo diferentes
sustancias que son las más utilizadas en equipos de refrigeración, aun que existen
muchas más y sobretodo de mezclas. Los niveles de concentración admisibles
serían para el R22 de 210 gramos por cada m3 de local, para el R 407C es de 290
gramos, para el R 410A 420 gramos, para el R717 es de 0,22 gramos y para el R718
no hay límite o restricción.
También vemos que las concentraciones principalmente de azeotrópicos pueden
sufrir variaciones en el RCL en función de la altitud donde tengamos la instalación,
las llamadas g e i que indican que para esas sustancias varía el RCL por encima de
los 1.000 o 1.500 mts.
En el estándar 15, como todos los otros de Ashrae, lo primero que se define es el
propósito y alcance del mismo. En este caso el propósito es la seguridad en el
diseño, construcción, instalación y el funcionamiento de los sistemas de
refrigeración. Y el alcance es establecer salvaguardias para la vida, la integridad
física, la salud y la propiedad y establece los requisitos de seguridad necesarios y se
debe aplicar a:
a- Diseño, construcción, prueba, instalación, operación e inspección de los
sistemas de refrigeración mecánicos y de absorción, incluyendo las bombas
de calor, utilizados en aplicaciones estacionarias.
b- Modificaciones, incluyendo el reemplazo de partes o componentes, siempre
que no sean idénticos en la función y la capacidad.
c- Sustituciones de refrigerante que tengan una designación diferente.
Lo siguiente que se define es la ocupación o destino que se le dará al local donde
estén ubicados los sistemas frigoríficos, en este apartado “4. Occupancy
Classification” se define los diferentes usos de los locales o zonas de un edificio
(siete en total) y por último considera los espacios donde se instalen o pasen
cañerías o equipos.
En el caso de los hospitales aun que tenemos diferentes áreas, oficinas, servicios,
internación, etc. en nuestros proyectos siempre consideramos todos los espacios
como “4.1.1 Institutional occupancy”, a continuación tenemos la trascripción de la
definición de este espacio:
“4.1.1 Ocupación Institucional, es aquella o parte de de la misma que
debido a que son discapacitados, debilitados, o confinados, los
ocupantes no pueden salir fácilmente sin la ayuda de otras personas.
Ocupación institucional incluye, entre otros, hospitales, hogares de
ancianos, asilos, y los espacios que contengan celdas bloqueadas.”
Continuación tenemos el capitulo 5. Refrigerating system classification” donde se
definen los diferentes sistemas, en el caso de las UTAs DX o sistemas VRF el
apartado que corresponde es el 5.1.1, que transcribimos a continuación:
“5.1.1 Un sistema directo es uno en el que el evaporador o
condensador del sistema de refrigeración está en contacto directo con
el aire u otras sustancias que pueden enfriar o calentar.”
Ya habiendo visto la clasificación de los locales y los diferentes sistemas podemos
pasar al capítulo de cálculo de las concentraciones, para ello debemos ver que
restricciones sobre los refrigerantes recomienda el estándar en función de la
clasificación del local, estas las encontramos en el capítulo “7.Restrictions on
refrigerant use” donde describe las excepciones y nos indica cómo se debe
considerar el espacio ocupado para el cálculo de las concentraciones.
Excepciones solo tenemos dos, equipos que contengan menos de tres (3) kg de
refrigerante o equipamiento especifico de laboratorios que esté claramente indicado
o identificado en un inventario y que dicho espacio disponga de más de 9,3 m2 x
persona.
En cuanto a las restricciones en nuestro uso tenemos la enunciada en el punto 7.2.1
que recomienda aplicar una reducción del 50% las cantidades máximas de
concentraciones admisibles, transcribimos el apartado a continuación:
“7.2.1 Ocupacion institucional, los valores indicados en la Tabla 4-1 o
4-2 de la norma ASHRAE 34 se reducirán en un 50% para todas las
áreas. También el total de toda la carga de refrigerante de los grupos
A2, B2, A3, B3 no deberán exceder de 250 kg en las zonas ocupadas
y salas de maquinas de ocupaciones institucionales.”
En este capítulo también se definen otros temas como las salas de maquinas, en las
cuales no entraremos. En el apartado 7.3 define como considerar los espacios
ocupados y que debemos considerar o no para el cálculo, podemos resumirlo en los
siguientes puntos:
Es todo
el espacio donde el refrigerante se pueda dispersar en el caso de un escape
total y repentino. (7.3)
1.
El
espacio mínimo cerrado que no esté conectado a otro mayor por conductos
aberturas permanentes. (7.3.1 Espacios no conectados)
2.
En
donde una doble altura de techo una dos o más plantas solo consideraremos
como volumen ocupado una altura de 2,5 mts. (7.3.1 Espacios no
conectados)
3.
En
el
caso de una manejadora o red de conductos de aire equipados con
ventilación mecánica se analizara la distribución del aire y se considerara la
más adversa. (7.3.2 Los espacios ventilados)
4.
Tener
en cuenta los espacios que puedan ser cerrados y que su cierre implique
reducción de volumen. Hay que utilizar siempre el área más desfavorable
para el cálculo del volumen. No se deben considerar los cortes por
compuertas cortafuegos ni sistemas de VAV donde el caudal de aire no varíe
más de 10%. (7.3.2.1 Los cierres)
5.
Los
espacios por encima de los cielorrasos no deben considerarse como espacio
ocupado. (7.3.2.2 Plenos)
6.
Se
tendrá en cuenta el volumen de los conductos de impulsión y retorno para el
cálculo del volumen ocupado.
7.
Con estas 7 premisas ya estamos en condiciones de saber la carga máxima de
refrigerante del sistema en función del menor volumen ocupado. En instalaciones
con equipos centrales y distribución de conductos raramente alcanzaremos las
concentraciones de refrigerante. Con equipos VRF es más fácil alcanzar estos
límites cuando se seleccionan equipos exteriores de mucha capacidad pero si
escogemos unidades de menor potencia se puede cumplir con el estándar en la
mayoría las instalaciones.
Como ejemplo en la siguiente tabla vemos un resumen de un proyecto que
realizamos con VRF y cada habitación tiene asignado su valor de concentración.
La tabla contiene mucha más información pero vemos que en la columna L incluimos
la concentración del sistema dedicado a esta área en la columna AH por los
volúmenes vemos la máxima carga de refrigerante que podría soportar la
instalación, aun que hemos usado la marca más desfavorable se ve que la
instalación es perfectamente viable.
El índice en rojo corresponde a un área donde no se cumpliría el estándar pero se
trata de un office que es un poco más que un armario grande donde se guarda
material sanitario y entendimos que no era necesario cumplir el estándar ya que no
había personas trabajando en su interior.
Para facilitar la tarea de una primera
una serie de tablas rápidas que nos
aproximación los Kg de refrigerante
grafico lateral vemos una de estas tablas
“Premium” que corresponde a las últimas
últimas series de marcas sector medio y
todas las marcas.
aproximación tenemos desarrolladas
permiten saber con una buena
llevara una instalación de VRF. En el
para tres categorías de equipos
series de las marcas punteras, “Media”
por último las “Baja” series antiguas de
En el eje de abscisas “X” tenemos representados los metros de cañería de líquido
principal más 2 mts de cada una de las secciones menores y en el eje de ordenadas
“Y” representamos los KG.
En este caso es la tabla para un equipo de 20 Kw y fue confeccionada con los
promedios de varios fabricantes, no obstante esto es una primera aproximación
luego una vez diseñada toda la instalación deberemos usar o el programa del
fabricante o las formulas que este nos de para hacer los cálculos totales, a
continuación vemos ejemplos de estos cálculos y programas (Fig.22).
A la izquierda cálculo de carga adicional de refrigerante que figura en el manual de
un equipo VRF y la derecha el cálculo ya hecho mediante un programa de
fabricante, la ventaja de utilizar el programa es que nos calcula rendimientos,
simultaneidades y nos da un listado de material ajustado al proyecto.