Funcionamiento Detallado de Sistemas HVAC Todo Aire: Caudal Constante y Variable

Sistema Todo Aire de Caudal Constante Unizona

Como su propio nombre indica, en este sistema el caudal de aire que proporcionan los ventiladores no varía. Se suministra más o menos calor o frío a los locales que pertenecen a una misma zona térmica variando la temperatura del aire de impulsión.

Para lograr esto, se regula el caudal de agua hacia las baterías (de frío o calor) de la Unidad de Tratamiento de Aire (UTA) mediante válvulas de regulación proporcionales. Estas pueden ser:

• De dos vías: Requieren el uso de bombas de velocidad variable en el circuito de agua.
• De tres vías: Permiten derivar parte del caudal de agua, manteniendo constante el caudal bombeado (si no se usan bombas de velocidad variable).

Función de una Compuerta de Regulación de Caudal Constante

Este componente permite regular el caudal de aire deseado para que atraviese un conducto o llegue a una zona específica, manteniéndolo constante de forma automática. La posición de los álabes de la compuerta variará automáticamente para mantener el caudal asignado por el técnico, independientemente de las variaciones de presión en el conducto.

Sistema de Caudal Constante Multizona con Recalentamiento Terminal

En este sistema, el caudal de aire de impulsión total de la UTA y el suministrado a cada local es constante. La regulación de la temperatura en cada zona se consigue mediante válvulas de regulación en las baterías de la UTA y, crucialmente, mediante recalentamiento terminal.

El aire sale de la UTA a la temperatura necesaria para el local con mayor demanda de frío. En el resto de locales, que requieren menos frío (o incluso calefacción), el aire se recalienta justo antes de entrar en ellos. Este recalentamiento se realiza mediante una batería de calor (eléctrica o de agua caliente) situada en el conducto que alimenta a cada zona o local.

Función de la Compuerta de Bypass en Sistemas de Caudal Constante

Aunque el caudal total impulsado por los ventiladores de la UTA no varía, los caudales introducidos y extraídos en los locales sí pueden variar indirectamente en algunos diseños o situaciones específicas (aunque el concepto base es caudal constante por local).

En sistemas que incorporan control por zona mediante cierre de rejillas (menos común en CAV puros, más relacionado con VAV o bypass para control de presión), si un termostato detecta que se ha alcanzado la temperatura deseada en un local, podría cerrar las compuertas de las rejillas de impulsión de esa zona. Esto provocaría un aumento de la presión estática dentro de los conductos.

Una sonda de presión detectaría este aumento e informaría al regulador. Para proteger el sistema y mantener el funcionamiento estable del ventilador, el regulador ordenaría la apertura de una compuerta de bypass. Esta compuerta conecta el conducto de impulsión con el de retorno (o con el pleno de aspiración del ventilador), permitiendo que parte del aire recircule sin pasar por las zonas, reduciendo así la presión en el conducto de impulsión a su valor de consigna, todo ello sin modificar el caudal total movido por los ventiladores.

Sistema Todo Aire de Caudal Variable Multizona (VAV)

Este sistema, al ser multizona, permite regular la temperatura de varias zonas térmicas distintas de forma independiente y eficiente.

La temperatura del aire que se impulsa desde la UTA a las distintas zonas térmicas suele ser constante (generalmente fría). Lo que se varía es el caudal de aire suministrado a cada zona. Para ello, se emplean cajas VAV o compuertas de caudal variable en la entrada de cada zona.

Cuando se alcanza la temperatura de consigna detectada por el termostato de una zona, la compuerta VAV correspondiente se cierra parcialmente, reduciendo el caudal de aire frío hacia esa zona. Como consecuencia del cierre parcial de varias compuertas VAV en el sistema, la presión del aire dentro del conducto de impulsión aumenta.

Una sonda de presión en el conducto principal detecta este aumento y envía una señal al regulador. Este, a su vez, actúa sobre el variador de velocidad del ventilador de impulsión, reduciendo su velocidad para que impulse menos caudal total, manteniendo así la presión en el conducto dentro de los límites deseados y ahorrando energía.

Generalmente, en las UTAs de estos sistemas se emplean válvulas de regulación de dos vías proporcionales para las baterías y bombas de velocidad variable en los circuitos hidráulicos.

Freecooling en Unidades de Tratamiento de Aire (UTA)

Esquema de Principio de una UTA con Freecooling

(Nota: Se solicita realizar un esquema con símbolos normalizados, pero no se proporciona espacio o herramienta para dibujarlo aquí. La descripción del funcionamiento se mantiene.)

Preguntas sobre Freecooling

• ¿En qué consiste el freecooling?

  Consiste en el enfriamiento gratuito (o casi gratuito, considerando el consumo de los ventiladores) de un edificio utilizando directamente el aire exterior cuando sus condiciones de temperatura y humedad son favorables, reduciendo o eliminando la necesidad de usar el sistema de refrigeración mecánico (compresor, enfriadora).

• ¿Cuándo se puede emplear el freecooling?

  Se puede emplear principalmente cuando se necesita enfriar el local (demanda de refrigeración) y, simultáneamente, la temperatura del aire exterior es inferior a la temperatura del aire interior (o del aire de retorno). A menudo, también se considera la entalpía del aire exterior para tomar la decisión.

• Explica en qué situaciones tendríamos un enfriamiento gratuito del 100% y en qué casos tendríamos un enfriamiento parcial.

  Tenemos un enfriamiento gratuito del 100% (freecooling total) cuando la temperatura exterior es suficientemente baja (igual o inferior a la temperatura de impulsión de diseño requerida para cubrir la carga térmica) y las condiciones de humedad son adecuadas. En esta situación, la UTA puede funcionar solo con aire exterior, sin necesidad de refrigeración mecánica.

  Tendremos un enfriamiento parcialmente gratuito (freecooling mixto o economizador) cuando la temperatura exterior es favorable (más baja que la interior) pero no lo suficientemente baja como para alcanzar la temperatura de impulsión deseada por sí sola. En este caso, se utiliza la máxima cantidad posible de aire exterior (hasta el 100% si es necesario) y se complementa con refrigeración mecánica para alcanzar la temperatura de impulsión requerida.

Filtración Mínima en UTAs según RITE

Indica los prefiltros y filtros que como mínimo debe tener una UTA en Alcalá de un……. (Texto original incompleto mantenido)

Consultar el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), específicamente las secciones IT 1.1.4.2.4 (Calidad del aire interior) y IT 1.1.4.2.2 (Filtración del aire de ventilación), para determinar las etapas de filtración mínimas requeridas según la categoría de calidad de aire interior (IDA) y la calidad del aire exterior (ODA).