Aire Acondicionado

Aire Acondicionado Un sistema de aire acondicionado consiste teóricamente en un conjunto de equipos que proporcionan aire y mantienen el control de su temperatura, humedad y pureza en todo momento y con independencia de las condiciones climáticas. Los sistemas de aire acondicionado, han llegado a ser una necesidad para la vida moderna, como es el caso de viviendas, oficinas, establecimientos comerciales o industriales, laboratorios, escuelas, hospitales, salas de espectáculos, restaurantes, etc. En efecto, los habitantes de una vivienda se han convencido de los beneficios de la climatización de sus edificios para el confort y la salud, los empresarios han comprendido su conveniencia para la eficiencia de su personal, los comerciantes como imagen de su negocio para el bienestar de sus clientes y en las industrias además del d el confort para los trabajadores representa una necesidad para el mejoramiento de los procesos de fabricación. e esa forma, ya no se concibe un proyecto constructivo edilicio sin contemplar el empleo de alg!n sistema de acondicionamiento climático. El acondicionamiento de aire implica dos alternativas" #umentar la temperatura del ambiente, o reducirla. PRINCIPIOS BÁSICOS $omo m%nimo, las instalaciones deben efectuar los siguientes procesos básicos" 〉 〉 〉 〉

$ontrol de temperatura y humedad &entilación &entilación y calidad del aire interior 'iltrado $irculación

Estos procesos deben realizarse" 〉 〉 〉 〉

#utomáticamente (in ruidos molestos $on el menor consumo en energ)tico (in producir contaminación al medio ambiente

REQUISITOS FUNDAMENTALES *ara lograr esos propósitos los sistemas de aire acondicionado, deben cumplir los siguientes requisitos fundamentales" 〉

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*roveer una adecuada climatización para satisfacer las necesidades de confort de las personas, con una aceptable calidad del aire interior. Estar dise+ados de la manera más simple y económica, con el m%nimo consumo energ)tico. rindar una alta confiabilidad de operación y funcionamiento. Emplear materiales y equipos de alta calidad y tecnolog%a probada, de larga vida !til, que cuenten con servicios y una segura provisión de repuestos en plaza. $ontar con espacios adecuados para acceso, desmonte de elementos y reparaciones, a fin de simplificar las tareas de mantenimiento. isponer con lugares y elementos necesarios para el montaje en el caso de futuras ampliaciones, de modo que puedan realizarse con la m%nima obra civil. -ener ener sistemas de supervisión y operación eficientes, mediante elementos de control automáticos. o afectar el medio ambiente ni generar contaminación o ruidos molestos ya sea en el e/terior como en los locales acondicionados.

SISTEMA TÍPICO DE AIRE ACONDICIONADO $onsiste en una unidad para el tratamiento del aire del tipo central, que está alejada del espacio que se acondiciona y el aire llega al mismo, distribuido por una red de conductos que sirve tanto para refrigerar como para calefacción. # estos sistemas se los denomina todo0aire. (on cuatro los elementos importantes que constituyen el sistema" 〉 〉 〉 〉

Equipo de tratamiento de aire (istema de circulación y distribución *lanta de refrigeración *lanta de calefacción

REQUISITOS FUNDAMENTALES *ara lograr esos propósitos los sistemas de aire acondicionado, deben cumplir los siguientes requisitos fundamentales" 〉

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*roveer una adecuada climatización para satisfacer las necesidades de confort de las personas, con una aceptable calidad del aire interior. Estar dise+ados de la manera más simple y económica, con el m%nimo consumo energ)tico. rindar una alta confiabilidad de operación y funcionamiento. Emplear materiales y equipos de alta calidad y tecnolog%a probada, de larga vida !til, que cuenten con servicios y una segura provisión de repuestos en plaza. $ontar con espacios adecuados para acceso, desmonte de elementos y reparaciones, a fin de simplificar las tareas de mantenimiento. isponer con lugares y elementos necesarios para el montaje en el caso de futuras ampliaciones, de modo que puedan realizarse con la m%nima obra civil. -ener ener sistemas de supervisión y operación eficientes, mediante elementos de control automáticos. o afectar el medio ambiente ni generar contaminación o ruidos molestos ya sea en el e/terior como en los locales acondicionados.

SISTEMA TÍPICO DE AIRE ACONDICIONADO $onsiste en una unidad para el tratamiento del aire del tipo central, que está alejada del espacio que se acondiciona y el aire llega al mismo, distribuido por una red de conductos que sirve tanto para refrigerar como para calefacción. # estos sistemas se los denomina todo0aire. (on cuatro los elementos importantes que constituyen el sistema" 〉 〉 〉 〉

Equipo de tratamiento de aire (istema de circulación y distribución *lanta de refrigeración *lanta de calefacción

El tratamiento del aire se efect!a en recintos que se denominan unidades de tratamiento o manejadoras de aire 1#ir 2andlers3 en los cuales se obliga al aire a cumplir varios procesos que comprenden su limpieza, refrigeración, deshumidificación, calentamiento y humidificación.

FUNCIONES BÁSICAS A CUMPLIR POR LOS SISTEMAS Enfriamiento y de!"me#ta#i$n Es necesario enfriar y además, deshumidificar el aire, porque el porcentaje de humedad relativa aumentar%a en forma considerable, provocando una sensación de molestia y pesadez. Ca%entamiento y &"me#ta#i$n El calentamiento del aire se efect!a por medio de una bater%a agua caliente o eventualmente vapor, vapor, vinculadas con ca+er%as a una planta de calderas o intercambiadores a gas o el)ctricos. 'enti%a#i$n La función de ventilación, consiste en la entrada de d e aire e/terior, para renovar permanentemente el aire de recirculación del sistema en las proporciones necesarias a fin de lograr un adecuado nivel de pureza Fi%trado La función de filtrado, consiste en la limpieza del aire ai re y se cumple en la bater%a de filtros, quitándole al aire circulante el polvo, impurezas y part%culas en suspensión y el grado de limpieza a lograr depende del tipo de instalación de acondicionamiento ac ondicionamiento a efectuar. efectuar. 〉 〉

4icrofibras sint)ticas" en paneles de armazón metálicos o de cartón. 4etálicos" de alambre con tejido de distinta malla del tipo seco o embebidos en aceite. (e utilizan generalmente mallas de acero o de aluminio

Cir#"%a#i$n de% Aire El proceso de su circulación y distribución, se efect!a mediante ventiladores del tipo centrifugo, capaces de hacer circular los caudales de aire necesarios, venciendo las resistencias de frotamiento ocasionadas por los conductos de distribución, rejas, y los propios elementos de la unidad de tratamiento de aire como ser persianas, serpentines, filtros, etc., con bajo nivel de ruidos.

REQUISITOS PARTICULARES Los sistemas deben cumplimentar los siguientes requisitos particulares" Sim(%e)a de inta%a#i$n El dise+o debe ser simple y en lo posible con equipos modulares de fabricación seriada, que permitan una fácil y rápida instalación, teniendo en cuenta además que muchas veces se deben colocar en edificios e/istentes. Contro% a"tom*ti#o (e emplean básicamente termostatos que comandan el funcionamiento de los equipos y humidistatos para el control de la humedad. Con"mo ener+,ti#o Es de vital importancia en una especialidad como el aire acondicionado que requiere un elevado consumo, por lo que su reducción constituye una de las premisas básicas en los criterios de dise+o. *ara ello, e/isten numerosas tecnolog%as y medios de aplicación, que se centran fundamentalmente en el ajuste de las necesidades, la utilización de fuentes de energ%a no convencionales, el incremento de la eficiencia y la recuperación de la energ%a residual, independientemente de utilizar equipos de alto rendimiento. Di(oiti-o de e+"ridad eben proyectarse enclavamientos de seguridad, no solo para proteger la instalación propiamente dicha, sino tambi)n para las personas y los mismos edificios de posibles siniestros, por lo que se requiere que en el dise+o de las instalaciones se establezcan pautas de protección en caso de incendios, aver%as el)ctricas o mecánicas, etc. Confia.i%idad de f"n#ionamiento La premisa básica es la de continuidad del servicio, se debe procurar en el dise+o alcanzar un alto grado de confiabilidad, instalándose equipos de reserva con una redundancia y subdividiendo los sistemas para asegurar en todo momento el servicio de aire acondicionado de modo de que siempre e/ista un equipo de reserva disponible y e/pectante para solucionar cualquier inconveniente en forma automática. ebe preverse tambi)n las fallas de los equipos asociados a las instalaciones, tales como los elementos de suministro de energ%a y muchas veces este criterio se aplica tambi)n a instalaciones de confort, como el caso de oficinas cerradas donde por lo menos el sistema de ventilación debe ser asegurado.

Fa#i%idad de am(%ia#i$n 4uchas veces los edificios se construyen en etapas, previendo un ritmo de ampliación determinado. *or ello, normalmente los sistemas de aire acondicionado deben ir acompa+ando esas ampliaciones, por lo que deben estar concebidos de modo que en forma sencilla y sin grandes obras civiles y con prevención de espacios, puedan incrementar su capacidad para satisfacer las mismas. Mantenimiento m/nimo La tendencia actual en la industria consiste en concentrar las actividades de mantenimiento en centros especiales, dejando incluso los edificios sin personal permanente. *or lo tanto, el mantenimiento del acondicionamiento del aire debe estar dise+ado de modo de limitarlo a ciertas rutinas periódicas que no e/ijan entrenamiento especial por parte del personal de operación. 〉 〉

Preer-a#i$n de% medio am.iente *rotección de la atmósfera ivel de ruido y vibración

Condi#ione de f"n#ionamiento de %o e0"i(amiento Los equipos deben instalarse en locales libres de substancias mecánicamente activas tales como arena, polvo, humo, etc., de modo que no se depositen sobre los elementos componentes o instrumentales, substancias que puedan ser conductoras de electricidad o abrasivas.

CLASIFICACI1N 2ENERAL DE LAS INSTALACIONES Las instalaciones de aire acondicionado se pueden clasificar seg!n los siguientes criterios" 〉 *or su misión 〉 *or la estación en que act!an 〉 *or su instalación 〉 *or el tipo de equipamiento 〉 *or el tipo de sistema Por " mii$n (e puede considerar" 〉 *ara confort 〉 *ara procesos industriales Por %a ,(o#a de% a3o 〉 5nvierno 〉 &erano 〉 *ara todo el a+o Por " forma de inta%a#i$n 〉 $entral 〉 (emicentral 〉 5ndividual El equipo de aire acondicionado central, es una unidad de instalación permanente para acondicionar espacios mayores en los que no ser%a práctico utilizar equipos unitarios para cada habitación. Tipos de aire acondicionado central  −  Paquete

El sistema tipo paquete es una unidad completa. 5ncluye el condensador enfriado por aire, por tanto debe colocarse totalmente en el e/terior. Utiliza ductos para la distribución del aire y la difusión de este aire se hace por medio de rejillas que van colocadas en le cielo falso o en pared, seg!n sea el caso.

−  Split 

*ara muchos sistemas de aire acondicionado no resulta práctico colocar todos los componentes en un solo paquete. *or esta razón se han desarrollado sistemas split con la unidad interior formada por una unidad de ventilador y serpent%n llamada manejadora y una unidad de condensación enfriada por aire instalada en el e/terior, llamada condensador. El condensador es enfriado por aire y debe tener acceso al e/terior, más no as%, la unidad manejadora. −  Multi-V 

(istemas tecnológicamente avanzados que ma/imiza la capacidad de enfriamiento minimizando los costos de consumo el)ctrico por funcionamiento. Es una e/celente alternativa para sistemas tradicionales de $hiller y torre de enfriamiento, logrando las más altas eficiencias de consumo de energ%a. *uede ser utilizado en cualquier aplicación de uno o más ambientes.

−  Watersource Heatpump (VSHP)

Unidad autocontenida de tipo central enfriada por agua. Utilizada en edificaciones que cuentan con un sistema de torre de enfriamiento. −  Torre de Enfriamiento

(istemas de intercambio de calor a trav)s de agua templada, incluyendo sistemas de aire acondicionado y procesos industriales, opción de torre abierta o cerrada. −  Chiller 

Es un sistema de enfriamiento para agua helada. (e aplica en sistemas que incluyen aire acondicionado, procesos industriales y otros. ependiendo del dise+o de instalación y funcionamiento, pueden lograr eficiencias en el consumo de energ%a. En las instalaciones del tipo central, la planta de calefacción o refrigeración se ubica en un lugar del edificio, denominado sala de máquinas, sirviendo a todas las zonas del edificio. En las del tipo semicentral, se emplean equipos de calefacción o refrigeración pe ro de uso totalmente independiente por piso o departamento y en las individuales, se utilizan unidades por local como equipos auto contenidos o estufas. Los sistemas centrales tienen ventajas t)cnicas con respecto a los semicentralizados o individuales, entre las que se pueden mencionar" 〉 〉 〉 〉 〉 〉

$limatización más uniforme del edificio 6cupan menos espacios !tiles 4enores redes de distribución de energ%a 4ás económicos 4ejor rendimiento t)rmico 4ayor durabilidad

(in embargo, en el caso espec%fico de instalaciones de departamentos en propiedad horizontal o edificios con oficinas individuales, el usuario con las instalaciones semicentrales o individuales tiene dos ventajas básicas en el uso que son" 〉 〉

(upedita el funcionamiento de la instalación a sus propias necesidades y usos particulares. #segura sus propios gastos de operación y mantenimiento.

Por e% ti(o de e0"i(amiento 〉 (istemas de e/pansión directa. 〉 (istema de e/pansión indirecta o agua enfriada.

−  Equipos de expansión directa

 Autocontenidos

(e definen los equipos autocontenidos a aquellos que re!nen en un solo mueble o carcaza el compresor, evaporador y todas las operaciones requeridas para el funcionamiento del aire acondicionado. Eteriores! 〉 〉

#condicionador de aire individual de ventana o muro. #condicionador de cubierta o techo 17oof0-op3.

"nteriores! 〉 〉 〉 〉

#condicionador interior con condensador enfriado por aire incorporado 18all 4ounted3. #condicionador interior con condensador remoto enfriado por aire e/terior. #condicionador interior con condensador enfriado por agua 1torre de enfriamiento3. #condicionador interior individual con enfriamiento por agua 18L2*3.

$on sección evaporadora individual y unidad condensadora separada, enfriada por aire" 〉 〉 〉

(imple (plit 4ulti (plit &7& 1volumen de refrigerante variable3

$on sección evaporadora central y unidad condensadora separada, enfriada por aire. Equipos de expansión indirecta (agua enfriada)

Las unidades enfriadoras pueden ser por compresión mecánica o eventualmente por absorción. (e pueden mencionar" 〉 〉 〉 〉

'an0coil $entral 1Unidad de tratamiento de aire3 0 -odo aire 'an0coil 5ndividual 9 -odo agua Equipos de 5nducción 9 #gua0aire -echos fr%os 9 #gua0aire

Por e% ti(o de itema 〉 〉 〉 〉 〉

(istemas unitarios o autónomos (istemas todo refrigerante (istemas todo aire (istemas todo agua (istemas aire agua

Los sistemas unitarios o todo refrigerante consisten en equipos de e/pansión directa mientras que los todo agua o aire0agua utilizan equipos de e/pansión indirecta o agua enfriada y los todo0aire emplean equipos de e/pansión directa o indirecta.

#nitarios o aut$nomos

Estos sistemas consisten en equipos compactos autocontenidos de e/pansión directa colocados en ventana, pared o los mismos locales a servir, sin utilización de conductos o solo peque+os tramos de distribución, empleando rejillas o plenos de distribución de aire. 〉 〉

$on equipos individuales de ventana o muro del tipo roof0top e/teriores. $on equipos compactos autocontenidos interiores.

Esquema de funcionamiento de equipo indi%idual de aire Tipos Unitarios

−  Tipo Ventana

Unidades dise+adas para climatización de áreas individuales. Estas unidades se consideran semi0portátiles, ya que se pueden mover con facilidad de una habitación a otra o de un edificio a otro. *roporcionan enfriamiento, deshumidificación, filtrado y ventilación. −  Tipo Mini-Split 

El 4ini (plit de pared y *iso:-echo es un tipo de equipo de aire acondicionado para instalación permanente. 'ue dise+ado para ser instalado en habitaciones en las que resulta poco práctico o económico instalar un sistema de tipo central. Es necesario hacer una abertura en la pared e/terior para la intercone/ión de la evaporadora y condensadora.

−  Port&til 

&ersátiles unidades móviles para climatizar virtualmente cualquier ambiente no importando su ubicación f%sica. o gotea puesto que cuenta con un recipiente para drenado interno.

Todo refri'erante (split-sstems)

# los sistemas todo refrigerante se los conoce como sistemas separados o split0systems consistiendo en unidades terminales en el espacio acondicionado, que constan de un serpent%n de e/pansión directa con ventilador que recircula el aire del local, que es alimentado con refrigerante transportado por ca+er%as desde una unidad condensadora separada ubicada en el e/terior. 〉 〉 〉

(istemas separados simples 9 (plit (istemas separados m!ltiples 9 4ultisplit (istemas &7& 1volumen de refrigerante variable3

Todo a'ua

El sistema todo agua es aquel en que en el espacio acondicionado hay unidades terminales, denominadas fan0coil individuales, que constan de un ventilador para circular el aire y un serpent%n que se alimentan de agua fr%a por ca+er%as y bombas desde una unidad enfriadora de agua y por agua caliente desde una caldera 〉 〉 〉

os tubos -res tubos $uatro tubos

Todo aire

En estos sistemas el aire se prepara en un equipo unitario o unidad de tratamiento del aire con un serpent%n de e/pansión directa o agua fr%a que se ubica alejado de los espacios que se acondicionan y se utiliza solo el aire como fluido termodinámico que llega a los locales, distribuido mediante un sistema de conductos y que sirve tanto para refrigerar como para calefaccionar.

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Sistemas de %olumen constante −

(imple zona

−

4ultizona

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Sistemas de %olumen %ariale

 Aire-a'ua

(on sistemas mi/tos donde los locales acondicionados están servidos por unidades terminales ubicados dentro de los locales y suministran el aire denominado secundario y el designado como primario proviene de unidades o equipos de tratamiento de aire remotos 〉 〉 〉

'an0coil individual con aire primario 5nducción -echos fr%os con aire primario

SÍNDROME DEL EDIFICIO ENFERMO El (%ndrome del Edificio Enfermo 1((3 fue reconocido como enfermedad por la 6rganización 4undial de la (alud 164(3 en ;, comprendiendo los edificios en los que un porcentaje de más del >?@ de personas e/perimentan efectos agudos sobre la salud y el bienestar. (e ha demostrado mediante estudios realizados, que cuando las personas permanecen gran cantidad de tiempo en el interior de los edificios y especialmente en oficinas o lugares de trabajo, pueden ser afectadas en su salud debido a que los niveles de polución pueden llegar a ser elevados.

EQUIPOS PRIMARIOS Sitema de refri+era#i$n En los ciclos que utilizan un fluido refrigerante se emplea la propiedad de hacerlos absorber calor en estado l%quido para evaporarse a temperaturas y bajas presiones. *ara ceder el calor al medio circundante normalmente aire o agua y los m)todos o sistemas normalmente empleados son" 〉 〉

$ompresión #bsorción

Refri+era#i$n Me#*ni#a (e muestra un sistema básico de refrigeración, el que está compuesto de los siguientes elementos" 〉 〉 〉 〉

$ompresor $ondensador ispositivo de e/pansión Evaporador

El funcionamiento se basa en un fluido refrigerante, al cual mediante una serie de dispositivos se le hace absorber calor en un lugar de baja temperatura como es el aire del local, transportarlo y cederlo a otro lugar de mayor temperatura, como puede ser el aire e/terior y como el calor debe fluir de una fuente de baja a una de alta temperatura en contra de la tendencia natural, para lograr ese objetivo es necesario aportar energ%a o trabajo mecánico mediante un compresor.

Com(reore El compresor constituye uno de los puntos de división entre el lado de baja presión y el lado de alta presión del circuito de refrigeración, dado que recibe vapor refrigerante a baja presión y baja temperatura proveniente del evaporador y la descarga a alta presión y temperatura en el condensador. (eg!n la forma de funcionamiento los compresores pueden clasificarse en" 〉 #lternativo 〉 7otativo 〉 $entr%fugo 〉 #/ihelicoidal o tornillo 〉 Espiral o scroll Condenadore El condensador es un elemento del circuito frigor%fico donde el gas refrigerante sobrecalentado y proveniente del compresor transfiere la carga t)rmica a un medio e/terior que puede ser agua, aire o la combinación de ambos. Las cantidades de calor sensible que el condensador debe eliminar para enfriar el sobrecalentamiento y producir el subenfriamiento es reducida comparada con la que tiene que eliminar para condensar el vapor saturado. *ara lograr esos objetivos debe utilizarse un medio más fr%o que puede ser el mismo aire e/terior o agua reciclada y enfriada mediante una torre de enfriamiento y por ello, los condensadores pueden clasificarse en" 〉 〉

Enfriados por aire Enfriados por agua

Condenadore enfriado (or aire En la condensación por aire se utilizan serpentines de tubo aleteado que se refrigeran con el aire e/terior circulado por medio de un ventilador, por lo que se debe tener la posibilidad de ubicar el equipo pró/imo a una fuente de aire e/terior. El rendimiento de este sistema es menor que los de agua, pero es un muy sencillo y representa una ventaja por ser el costo de mantenimiento menor.

Condenadore enfriado (or a+"a Utilizan el agua como fluido receptor del calor de condensación del refrigerante, y son vinculados mediante ca+er%as y bomba a una torre de enfriamiento para eliminación del calor al e/terior y volver a reutilizarla, pudiendo clasificarse los condensadores en" A -ubo en tubo A 4ultitubular con envolvente

Torre de enfriamiento La torre de enfriamiento es un dispositivo que recibe el agua impulsada por una bomba circuladora desde el condensador del equipo frigor%fico y la vierte finamente distribuida sobre una superficie laber%ntica y mediante un e/tractor se hace circular aire para facilitar la evaporación del agua y su consecuente enfriamiento, para luego ser recogida en una batea recolectora. (istemas de intercambio de calor a trav)s de agua templada, incluyendo sistemas de aire acondicionado y procesos industriales, opción de torre abierta o cerrada.

Di(oiti-o de e4(ani$n El l%quido refrigerante que se encuentra a elevada presión y temperatura debe ser devuelto al evaporador para continuar el proceso c%clico, pero en ese estado no está listo para ser evaporado, pues su presión y su temperatura son muy altas. *or ello, se utiliza el artificio de disminuir la presión del l%quido en forma brusca, de modo que se produzca la repentina formación de vapor denominado flash0gas, que para generarse absorbe calor latente de la misma masa del l%quido en forma de calor sensible y por lo tanto disminuye la temperatura. e esa manera, se produce la entrada de refrigerante l%quido al evaporador a baja presión y temperatura, listo para absorber calor del aire ambiente y reiniciar el ciclo. Los dispositivos de e/pansión constituyen pues el otro punto de división entre el lado de alta y baja presión, y son, en los equipos de refrigeración, de dos tipos" 〉 〉

&álvula de e/pansión. -ubo capilar Válvula de expansión

(u misión es reducir la presión y además, regular el sobrecalentamiento del gas en la l%nea de succión, para evitar que llegue l%quido no evaporado al compresor. Tubo capilar 

El tubo capilar es el dispositivo de e/pansión más sencillo consistiendo en un tubo de longitud más o menos grande cuyo diámetro interior es considerablemente más peque+o que aquel que se usa para la l%nea del l%quido del mismo sistema. E-a(orador Una vez que el l%quido ha pasado por el dispositivo de e/pansión, el evaporador constituye el serpent%n que en la zona a baja presión, produce la reducción de temperatura y quita la humedad del aire que mediante un ventilador circula e/teriormente a trav)s de )l. El calor absorbido del aire ambiente, hace que el l%quido se evaporice, proceso que debe terminar antes de haber alcanzado la salida del serpent%n, de manera que el vapor se recaliente para asegurar una vaporización completa antes de la entrada al compresor, permitiendo además un mayor rendimiento del ciclo del refrigerante. La humedad e/tra%da por condensación del aire es recogida en una bandeja y eliminada, ya sea por ca+er%a a un desagBe o por dispersión en el aire por el ventilador del condensador en los equipos de ventana. 1Cuadri, >??;3

Ventilación natural y enfriamiento pasivo La ventilación natural es sin duda la estrategia de enfriamiento pasivo más eficiente y de uso más e/tendido. 6bviamente su aplicación cobra mayor relevancia en los lugares en los que durante todo el a+o, o parte de )l, se tienen temperaturas elevadas. En su forma más simple la ventilación natural implica permitir el ingreso y la salida del viento en los espacios interiores de los edificios, una estrategia que se conoce como ventilación cruzada. (in embargo esta condición no siempre es factible, ya sea porque el viento es demasiado d)bil o porque la configuración de los edificios y:o su entorno reducen significativamente su fuerza. *or otro lado las condiciones del aire e/terior, como la temperatura, la humedad relativa y el nivel de pureza no son siempre las más adecuadas. #nte ello diversas culturas han desarrollado t)cnicas para hacer más eficiente la ventilación natural como medio de enfriamiento. #lgunas estrategias buscan amplificar las tasas de ventilación mientras que otras se enfocan en cambiar las condiciones del aire que ingresa a los edificios. esde luego es posible combinar ambos objetivos. El movimiento del aire obedece casi siempre a fenómenos convectivos, los cuales a su vez se derivan de desequilibrios t)rmicos provocados por la distribución desigual de la energ%a calor%fica, principalmente relacionada con la radiación solar. Los vientos dominantes en el sitio son flujos de aire generados a gran escala por estos fenómenos. Da en la escala del edificio, podemos afirmar que la ventilación natural suele basarse en dos estrategias básicas" 〉 〉

La captación El aprovechamiento de los vientos del sitio y la generación de fenómenos convectivos en peque+a escala 1algo as% como vientos interiores3

 E/isten sistemas de ventilación natural que emplean ambas estrategias de manera simultánea o alternada.

'ENTILACI1N CRU5ADA *rácticamente todos los edificios intercambian aire con el e/terior, aun cuando sus aberturas se encuentren cerradas. Esto es porque sus componentes constructivos tienen numerosos poros y fisuras, en ocasiones microscópicos, que permiten que el aire pase a trav)s de ellos y de lugar a lo que se conoce como infi%tra#i$n, es decir, ventilación no controlada 1y en ocasiones no deseada3. *or otro lado, el concepto de -enti%a#i$n nat"ra% se refiere a la que propiciamos por medio de aberturas dise+adas precisamente para ello. En t)rminos estrictos, en el momento en que generamos una abertura practicable 1es decir, que se pueda abrir3 en la envolvente de un edificio estamos permitiendo la ventilación natural. (in embargo conseguir una ventilación eficiente, además de un adecuado conocimiento de las condiciones climáticas del sitio, e/ige un estudio cuidadoso de la orientación, tama+o y ubicación de las aberturas. En otras palabras generar una abertura, incluso de gran tama+o, no garantiza que se tendrá una ventilación eficiente. *ara comprender mejor cómo funciona la ventilación cruzada, y los criterios de dise+o que pueden hacerla más eficiente, veamos en primera instancia cómo interact!an el viento y un volumen construido simple"

Efecto del viento al impactar un volumen de manera frontal y sesgada. Lo que resulta evidente al comparar ambas situaciones es la importancia que guarda la orientación de los edificios y sus aberturas respecto al viento. #unque es prácticamente imposible que el viento provenga

siempre de la misma dirección, casi en cualquier sitio suele haber direcciones predominantes, que son las que deber%amos tomar en cuenta a la hora de definir la orientación del edificio. Pa(e% de% tama3o y ".i#a#i$n de %a a.ert"ra en %a efi#ien#ia de %a -enti%a#i$n #r")ada (e muestra el volumen con una sola abertura e/puesta al viento. #unque )sta es de buen tama+o, la ventilación natural interior es deficiente. Esto se debe a que, al no e/istir otra abertura ubicada en alguna de las zonas de baja presión, el aire encuentra una elevada resistencia para ingresar al espacio.

4uestra una situación en la cual se ha generado una abertura relativamente grande en la cara e/puesta al viento y otra más peque+a en la cara contraria, ambas con posición central. El aire ahora ingresa con mayor facilidad, aunque con velocidades interiores moderadas. (e forma una franja con ventilación relativamente buena, mientras que las zonas laterales muestran una ventilación deficiente.

4uestra una situación similar a la anterior, pero ahora la abertura frontal en la más peque+a. Este simple cambio genera dos efectos importantes" la franja ventilada muestra velocidades del aire bastante más altas, mientras que las zonas laterales, debido a las turbulencias, presentan mayor movimiento del aire. En otras palabras, la ventilación es mejor que en el caso anterior. 4uestra una situación similar a las anteriores, pero ahora las aberturas son de dimensión regular en ambas fachadas. Lo que tenemos es un flujo de aire relativamente intenso y más amplio en la zona central. Las zonas laterales, debido a la disminución de las turbulencias, presentan una ventilación menos eficiente.

4uestran situaciones en las cuales las aberturas guardan una relación diagonal entre s%, en el primer caso con la abertura de salida en la fachada posterior y en el segundo en una fachada lateral. El resultado en ambos casos es similar" los flujos de aire cubren una mayor superficie, dejando zonas pobremente ventiladas más reducidas. Eso demuestra que el concepto ventilación cruzadaF es más eficiente cuando sus posibilidades se llevan al l%mite, es decir, cuando los flujos de aire pueden cruzar el espacio de la manera más amplia posible.

# manera de resumen, podemos concluir que la eficiencia de la ventilación cruzada como recurso de enfriamiento pasivo depende principalmente de los siguientes factores" 〉 #berturas orientadas de manera estrat)gicas para aprovechar las presiones altas y bajas que generan los vientos dominantes del sitio. 〉 La adecuada modulación de las dimensiones de las aberturas, para generar flujos con velocidades óptimas. 〉 La posición relativa de las aberturas, de tal manera que los flujos de aire incidan de la manera más amplia posible en el espacio interior. 'ENTILACI1N 'ERTICAL6 TORRES 7 ATRIOS (i bien la ventilación cruzada es la estrategia más simple y económica para lograr una ventilación natural eficiente, resulta bastante com!n, sobre todo en zonas urbanas densas, que las caracter%sticas del entorno la dificulten en gran medida. Las obstrucciones cercanas pueden hacer prácticamente imposible aprovechar los vientos locales a trav)s de aberturas convencionales. En esos casos es posible aplicar una serie de estrategias de dise+o que podr%amos agrupar con el nombre gen)rico de ventilación vertical. esde luego dichas estrategias tambi)n pueden aplicarse cuando la ventilación cruzada es factible, simplemente para hacerla más eficiente. La caracter%stica com!n de los sistemas de ventilación vertical es que involucran el uso de espacios o dispositivos de altura considerable, generalmente bastante mayor que la de los espacios ane/os a los que sirven, que refuerzan los flujos verticales de aire en el interior de los edificios. (u funcionamiento podr%a clasificarse de acuerdo a la forma en que aprovechan" 〉 〉 〉

Las presiones provocadas por los vientos locales, cuyo efecto aumenta con la altura. Los flujos convectivos de aire provocados por las diferencias de temperatura que suelen presentarse en espacios de gran altura. Estos dos factores simultáneamente.

En t)rminos de dispositivos arquitectónicos podemos hablar de tres sistemas básicos" 〉 〉 〉

Las torres captadoras Las torres de e/tracción Los atrios ventilados

Torre #a(tadora y de e4tra##i$n La imagen de abajo corresponde a un modelo en el que las obstrucciones del entorno dificultan la ventilación cruzada normal"

(e trata de un volumen arquitectónico simple con aberturas tanto en la fachada orientada al viento como en la fachada contraria. La peculiaridad es que se ha incluido un par de obstrucciones 1bardas, por ejemplo3 cercanas a dichas fachadas. os permite apreciar que las obstrucciones dificultan en gran medida la ventilación cruzada 1que hubiera sido bastante efectiva sin ellas3. e hecho, debido a la configuración espec%fica del modelo, en este caso la d)bil ventilación cruzada se invierte, es decir, el aire ingresa por la ventana de la fachada no e/puesta a la dirección del viento y sale por la que s% lo está, generando un circuito inverso. &eamos ahora como las torres de captación y e/tracción pueden ayudar a revertir esta situación y mejorar la ventilación natural.

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Torres captadoras

Las torres captadoras reciben ese nombre porque su cometido principal es captar los flujos de aire y conducirlos al interior del edificio. En su forma más simple, la torre captadora consiste en un dispositivo que se eleva sobre las cubiertas del edificio y las obstrucciones del entorno, generando en su parte superior una abertura orientada hacia la dirección de donde provienen los vientos dominantes. La imagen que se muestra abajo nos permite e/plicar mejor su funcionamiento. En esencia se trata del mismo modelo obstruido mostrado en el punto anterior, sometido tambi)n a las mismas condiciones de viento. (in embargo se ha cancelado la ventana orientada al viento y se ha agregado un dispositivo en forma de torre captadora sobre la misma fachada"

La abertura superior de la torre, que sobrepasa la altura de la obstrucción, se ve sometida a presiones de viento relativamente altas, mientras que la ventana en la fachada contraria presenta presiones muchos menores. e esa manera se genera un flujo de aire que ingresa por la parte superior de la torre, atraviesa el espacio, y sale por la ventana contraria para volver a integrarse con las corrientes e/teriores. La torre captadora permite as% eludir el problema de las obstrucciones y lograr una adecuada ventilación natural. La eficiencia de las torres captadoras depende de varios factores, entre los que sobresalen los siguientes"

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La disponibilidad de viento. $uando se tienen vientos regulares con una dirección más o menos constante las torres captadoras tienen su mayor potencial. La altura. # mayor altura se tienen mayores presiones de viento y por lo tanto mayores tasas de ventilación. El tama+o de la abertura superior. 4ientras más grandes sea )sta mayor será la captación y el ingreso de aire. La posición respecto a los espacios servidos. Es importante que se ubiquen de manera que los flujos de aire atraviesen el espacio habitable, como se muestra en el modelo. −  Torres de etracci$n

Es frecuente que las torres de e/tracción, sean confundidas con las torres captadoras. (i bien tienen una configuración similar, su funcionamiento en realidad es el inverso" en lugar de captar y conducir los vientos hacia el interior de los edificios, como hacen las torres captadoras, las torres de e/tracción lo que hacen es generar bajas presiones de viento para e/traer el aire caliente del edificio y propiciar con ello el ingreso de aire fresco. El modelo mostrado abajo es similar al de la torre captadora, pero en este caso la torre se ubica en la fachada contraria al viento y la abertura se orienta en esa misma dirección. La simulación $' nos permite mostrar su funcionamiento"

En este caso la torre, al elevarse en altura, genera presiones de viento reducidas en su abertura superior y con ello un efecto de succión en dicho punto. #l mismo tiempo propicia la desviación de las corrientes de aire, que ahora ejercen mayor presión sobre la ventana inferior orientada al viento, a pesar de la obstrucción. El resultado final es que el aire ingresa por la ventana orientada al viento, atraviesa el espacio habitable y sale por la abertura de la torre. uevamente, aunque con un funcionamiento inverso al de las torres captadoras, las torres de e/tracción permiten eludir el problema de las obstrucciones y lograr una mejor ventilación natural.

Atrio y e(a#io a%to En t)rminos generales, el concepto arquitectónico de atrio hace referencia a un espacio central de varios niveles de altura, rodeado de espacios habitables y protegido por una cubierta que en ocasiones es trasl!cida o transparente. Una de las funciones principales de los atrios, cuando la cubierta es trasl!cida o transparente, es la captación de radiación solar durante el invierno, propiciando el #a%entamiento de los espacios interiores. Los atrios pueden aprovechar las presiones del viento en la parte superior del edificio, tal como lo hacen las torres captadoras y de e/tracción. (in embargo en este caso cobra gran relevancia un fenómeno conocido como efecto chimenea. El efecto chimenea, llamado as% por qu) ha sido asociado con el funcionamiento de las chimeneas industriales, se produce debido a la diferencia en las densidades del aire e/terior y el aire interior de los edificios, diferencia que a su vez se deriva de la variación en la temperatura y el nivel de humedad del fluido" el aire caliente es menos denso que el aire fr%o, dado un mismo nivel de humedad, mientras que el aire h!medo es menos denso que el aire seco, dada una misma temperatura. El resultado es que el aire en el interior de los edificios, cuando es más caliente y h!medo, y por lo tanto menos denso que el aire e/terior, tiende a subir y salir por aberturas en la parte superior. Los atrios y otros espacios altos de los edificios, entre los que se puede incluir los huecos de circulación vertical, tienen un gran potencial para aprovechar el efecto chimenea y propiciar tasas más elevadas de ventilación. Un punto crucial en su funcionamiento es la adecuada configuración de las aberturas superiores, de tal manera permitan

aprovechar las presiones del viento para hacer a!n más intenso el efecto de e/tracción del aire caliente. #l mismo tiempo es necesario cuidar que estas aberturas no permitan que el aire, sobre todo cuando el viento es fuerte, sea conducido al interior invirtiendo el funcionamiento y regresando el aire caliente a los espacios habitables. 'ENTILACI1N 8 RECURSOS ADICIONALES En ocasiones las estrategias de ventilación cruzada y vertical, descritas anteriormente, no son suficientes para lograr adecuadas tasas de flujo de aire e/terior. Esto obedece principalmente a la presencia de vientos demasiado d)biles y:o inconstantes. #demás, es frecuente que el aire e/terior presente condiciones poco favorables en lo que respecta a su temperatura, su humedad relativa e incluso su pureza. (e requiere entonces de estrategias adicionales para que la ventilación pueda realmente ser aprovechada como un medio de enfriamiento pasivo. En este tópico analizaremos tres recursos adicionales ligados a la ventilación natural" 〉 〉 〉

Enfriamiento evaporativo 4asa t)rmica interna 7adiación solar

'enti%a#i$n 8 enfriamiento e-a(orati-o 9enfriando e% aire entrante: El enfriamiento evaporativo suele ser un e/celente recurso para mejorar las condiciones del viento que ingresa a los edificios por medio de los sistemas de ventilación natural. icha mejor%a se refiere principalmente a la disminución de su temperatura pero, como veremos más adelante, en determinadas circunstancias ofrece beneficios adicionales como la eliminación de impurezas y la humidificación ambiental. $omo su nombre lo indica, el enfriamiento evaporativo se produce cuando un l%quido, en este caso el agua, pasa del estado l%quido al gaseoso. ado que se trata de un fenómeno que e/ige una determinada

cantidad de energ%a calor%fica, y que dicha energ%a sólo puede ser tomada del entorno inmediato, provoca que el aire circundante ceda parte de su calor y disminuya su temperatura. La energ%a absorbida por el vapor de agua permanecerá en un estado conocido como calor latente hasta que vuelva a condensarse. La cantidad de energ%a de enfriamientoF generada dependerá de las tasas de evaporación, las cuales a su vez dependen, entre otras cosas, del nivel de humedad ambiental" mientras más seco es el aire más eficientes son los procesos de evaporación, ya que puede admitir una mayor cantidad de vapor de agua con facilidad. Esa es la razón por la cual el enfriamiento evaporativo es más efectivo en los climas secos que en los h!medos #hora bien, e/isten distintas formas espec%ficas de propiciar el enfriamiento evaporativo para mejorar las condiciones de confort en los edificios. Entre las principales se encuentran las siguientes" −  Patios *h+medos, 

Una de las formas más antiguas y simples 1y bellas, desde luego3 para propiciar el enfriamiento evaporativo, es la creación de patios  h!medosF. En esencia se trata de espacios abiertos que ocupan una posición más o menos central en los edificios 1aunque tambi)n pueden ser patios frontales, laterales o posteriores3 y que contienen vegetación profusa. En ocasiones tambi)n albergan cuerpos de agua, como fuentes, estanques o acequias. $uando el aire pasa por las superficies de los cuerpos de agua, o atraviesa zonas con roc%o generadas por )stos, se genera el proceso de evaporación que provoca la disminución de su temperatura. #lgo similar sucede con la vegetación, ya que a trav)s de sus poros la mayor%a de las plantas liberan humedad hacia el ambiente en forma constante. #lgunos estudios indican que, de esa forma, un árbol con una copa de unos ;G metros puede generar el equivalente a H?? 8atts de energ%a de enfriamiento. En el caso de la vegetación debemos considerar al menos otros dos factores que amplifican el potencial de los procesos de enfriamiento" 〉

La superficie de las hojas de las plantas suelen tener una emisividad baja. ebido a ello son capaces de absorber una buena cantidad de radiación solar sin reemitir mucha radiación de onda larga. En t)rminos generales esto reduce la temperatura radiante media del espacio, y por lo tanto contribuye a disminuir la transmisión de energ%a calor%fica hacia el aire.

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$uando la vegetación es suficientemente profusa proporciona una buena cantidad de sombra al suelo debajo de ella e incluso a algunos cerramientos verticales. Esto reduce la temperatura superficial de los elementos construidos y se suma al efecto se+alado en el punto anterior. − 

Enfriamiento e%aporati%o en torres captadoras

Las torres captadoras, dise+adas e/presamente para atrapar y conducir las brisas de aire presentes en el sitio, pueden ser mucho más eficientes cuando se combinan con mecanismos de enfriamiento evaporativo. En algunas culturas del 4edio 6riente esto se logra mediante vasijas de barro llenas de agua, colocadas justo en la trayectoria de los flujos de aire que descienden por las torres 1y antes de que )ste ingrese a los espacios habitables3. #l evaporarse el agua en las superficies porosas de las vasijas se producen el efecto de enfriamiento descrito anteriormente. En ocasiones sólo de esa manera es posible reducir la temperatura del cálido aire e/terior y con ello aprovecharlo como recurso de enfriamiento pasivo. Una alternativa a las vasijas de barro son las colchonetas de paja humedecida, si bien esta solución implica alg!n sistema para mantener el flujo de humedad. *or otro lado, es posible pensar en torres de enfriamiento modernas que empleen aspersores o pulverizadores de agua 1ver punto siguiente3 para lograr el efecto deseado. −  ispositi%os aspersores

6tro mecanismo que ha sido empleado para generar y aprovechar el enfriamiento evaporativo es la pulverización de agua justo en la trayectoria de los flujos de aire. *ara ello se utilizan sistemas especiales 1algunos de ellos derivados de las tecnolog%as de riego3 como los micro aspersores y los nebulizadores. En esencia se trata de aparatos que pulverizan el agua y la emiten en forma de part%culas muy peque+as. 4ientras mayor sea el efecto de pulverización 1más peque+as las part%culas de agua3 mayor será potencial de enfriamiento evaporativo y

menor el consumo de agua. (in embargo, es importante tomar en cuenta que los sistemas más efectivos pueden requerir elevadas presiones en el suministro de agua, lo cual los puede hacer inviables para la mayor%a de los proyectos dom)sticos. 'enti%a#i$n 8 maa t,rmi#a La ventilación natural eficiente puede emplearse en conjunto con sistemas constructivos de elevada masa t)rmica para mejorar su efecto de enfriamiento. Esta estrategia es especialmente efectiva en lugares con importantes oscilaciones diarias de temperatura, es decir, donde se tienen temperaturas muy elevadas durante el d%a 1por lo regular cercanas o superiores a los G?I$3 y relativamente bajas durante la noche, pero no tanto como para generar problemas serios de disconfort 1>?0>JI$3. En t)rminos generales podemos afirmar que la ventilación K masa t)rmica es una estrategia de enfriamiento efectiva en climas cálidos en los que se tienen oscilaciones t)rmicas diarias de alrededor de ;JI$. En cierta forma, la estrategia de ventilación nocturna K masa t)rmica involucra el traslado del efecto de enfriamiento desde los horarios en que est) es más fácil de conseguir hacia los horarios en los que es más necesario. *ara comprender como funciona analicemos los mecanismos que se ponen en juego" urante la noche la ventilación natural es permitida y potenciada, en la medida de lo posible, en el interior del edificio. Los flujos de aire fresco provenientes del e/terior contribuyen a enfriar los cerramientos de elevada masa t)rmica, de tal manera que )stos descargan su energ%a calórica y disminuyen su temperatura de manera notable. La efectividad de este proceso dependerá en buena medida de factores como los siguientes" 〉 〉

'lujos de aire provenientes del e/terior intensos y constantes. $erramientos con elevada masa t)rmica suficientemente e/puestos. $uando )stos son cubiertos con objetos de ornato, alfombras o amueblado e/cesivo, el efecto se ve disminuido.

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$onfiguración espacial abierta, de tal manera que los flujos de aire incidan sobre la mayor cantidad posible de superficies.

$asa 2erbert acobs > .ran/ 0lod Wri'ht 

'enti%a#i$n 8 radia#i$n o%ar 9#!imenea o%are: *arecer%a un contrasentido, pero la radiación solar, el recurso de calefacción pasiva por e/celencia, puede ser empleada para hacer más eficiente el uso de la ventilación natural como medio de enfriamiento. Es la estrategia implementada mediante dispositivos conocidos como chimeneas solares. Las chimeneas solares son fundamentalmente una variación de las torres de e/tracción, y buena parte de los conceptos relacionados con estas !ltimas aplican tambi)n para ellas. La principal diferencia radica en que las chimeneas solares emplean la radiación solar para hacer más eficiente su funcionamiento, o bien para reducir la altura necesaria de las torres. La estrategia consiste en hacer que una parte de la torre, preferentemente la parte superior, tenga la capacidad de absorber importantes cantidades de radiación solar. Entre las variaciones básicas para conseguir esto se encuentra el uso de superficies vidriadas y:o láminas delgadas pintadas de color negro. Estas superficies, al absorber la radiación solar y transmitir la energ%a calórica al interior de la chimenea, calientan a!n más el aire que asciende por ella, reforzando sus movimientos convectivos por diferencia de presiones. El resultado final suele ser una e/tracción de aire más eficiente. En estos sistemas resulta crucial garantizar que los flujos de aire no se inviertan, es decir que el aire calentado en la parte superior no fluya hacia los espacios habitables. *ara ello se debe poner especial cuidado en el dise+o de la salida de aire, de tal manera que incluso vientos fuertes no puedan provocar este fenómeno. *ara mayor seguridad, se puede disponer de medios de control manuales o automáticos.

*or otro lado, como en el caso de las torres de e/tracción, las chimeneas solares pueden habilitarse aprovechando espacios como los huecos de escaleras. *ara ello es recomendable que dichos espacios cumplan con las siguientes caracter%sticas" 〉 〉 〉

Cue la disposición de descansos y pelda+os permitieran, en la medida de lo posible, los flujos verticales de aire. Cue en la parte superior cuenten con una e/tensión lo suficientemente grande para reforzar el carácter de torre. Cue la zona de captación solar no afecte a las personas que hacen uso del espacio. 1(ol.#rq3

(Sigmaringa, 2011)

Universidad de (an $arlos de Muatemala 'acultad de #rquitectura 5nstalaciones N

Aire Acondicionado vrs.  Arquitectura Bioclimática

*ablo Leonardo #r)valo $. >??=>;=?O >G 6ctubre >?;G

5-76U$$5P El trabajo siguiente es un análisis de los diferentes tipos de aire acondicionado e/istentes y su uso en la arquitectura y de los sistemas pasivos de ventilación en la arquitectura. (e realiza una comparación entre las dos formas de brindar un confort al usuario, viendo las ventajas y desventajas de cada sistema. -ambi)n un estudio de las diferentes formas de emplear cada sistema, ya que cada caso arquitectónico es !nico y tiene diferentes condiciones.

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Los sistemas de aire acondicionado son una manera !til de poder climatizar los ambientes a los cuales requieres ciertas condiciones climáticas para el tipo de actividad que se realiza Los sistemas pasivos son lo ideal para el ahorro energ)tico en cuanto a la climatización de cualquier ambiente, ya sea desde una vivienda hasta un edificio. El uso de los dos sistemas puede ayudar a una optimización de los recursos tanto energ)ticos como económicos, para lograr el confort que se desea

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Los sistemas de aire acondicionado deben de ser bien elegidos y correctamente utilizados para que pueda rendir al má/imo. (e requiere de un análisis y estudio previo antes de poder realizar cualquier sistema pasivo para el confort ambiental. (e recomienda utilizar los sistemas tecnológicos o naturales de mejor manera para crear menor huella ecológica.

5L56M7#'Q# Quadri, N. (2001). Sistemas de Aire Acondicionado  (Primera ed., Vol. I). (Rodríguez, & Pedro laudio, !di"#.) Paran$, %ueno# Aire#, Argen"ina Al#ina. Sigmaringa, '. (1 de e*rero de 2011). SigmArq. Recu+erado el 2 de -c"u*re de 201, de SigmAr/ ""+#igmar/ui"ec"ura.*log#+o".com201102ar/ui"ec"ura *ioclima"ica."ml Sol.Arq. (#.3.). Recu+erado el 2 de -c"u*re de 201, de Sol.Ar/ ""+444.#ol ar/.cominde5.++6en"ilacionna"ural