manual climatizacion

Manual de instrucciones

Climatización tranquila

1. Climatizar de forma natural1. El desarrollo de KaRo2. Las tramas KaRo3. Tipos de soluciones Movinord4. Puesta en marcha5. Material en polipropileno6. El concepto de seguridad

2. Circuito hidráulico1. Presencia de un intercambiador de calor2. Regulación de temperatura3. Distribución por colectores. Sistemas a 2 ó 3 tubos4. Distribución por bucle periférico5. Evolución arquitectónica: los techos suspendidos6. Flexibilidad de los techos enlucidos

3. Regulación1. Regulación termostática2. Protección contra la condensación - Generalidades3. Protección contra la condensación - Soluciones técnicas4. Detalles complementarios5. Especificaciones técnicas del regulador Tauka

4. Confort termo-aéreo1. Termo-fisiología del cuerpo humano2. Parámetros que regulan el confort térmico3. Definiciones4. Criterios de confort5. Aplicación a los techos climáticos - Modo frío6. Aplicación a los techos climáticos - Modo calefacción

5. Calidad del aire interior1. Los contaminantes del aire2. Algunos conceptos, para asegurar la calidad del aire


6. Ventilación1. Techo Movinord Climatización asociado a aire tratado2. Ventilación por mezcla de aire3. Ventilación por desplazamiento4. Ventilación por desplazamiento o mezclado5. Ventilación por ventanas o VMC:

una solución para vivienda y edificio público menor

7. Transmisión de calor1. Generalidades2. Transferencias por radiación3. Transferencias por convección4. Transferencias por conducción5. Transferencias globales local - agua6. Determinación de los rendimientos térmicos

8. Rendimiento térmico1. Método del cálculo2. Valores de resistencia a la conductividad R3. Potencia4. Factores de corrección5. Ejemplo de cálculo6. Comentarios

9. Pérdidas de carga1. Pérdidas de carga hidráulicas2. Diagramas de pérdidas de carga3. Pérdidas de carga de las tramas4. Pérdidas de carga de las conducciones5. Accesorios6. Cálculo


10. KaRoMar1. Presentación del concepto KaRoMar2. Posibilidad de recursos3. Ahorro de energía

11. El sistema1. Los techos metálicos2. Los techos de placa de yeso3. Los techos enlucidos de yeso4. Paredes5. Suelos6. La estación hidráulica7. Tuberías específicas KaRo8. Las pruebas9. Montaje sonda de Punto de Rocío

12. Consumo de energía y espacio1. Comparación de sistemas2. Ventiladores y bombas3. Sistemas de refrigeración4. Confirmación práctica5. Necesidad de espacio6. Mantenimiento7. Consejos sobre ahorro energético

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 1. CLIMATIZAR DE FORMA NATURAL

Manual técnico Página 1.1

"Damos vida térmica a los materiales: La envoltura de un edificio es recorrida por una red de tubos capilares, por donde circula el frío o el calor. Estos tubos, dispuestos en el techo, en las paredes o bien en el suelo, transforman las superficies inertes, en elementos activos y opuestamente a los ventilo-convectores o difusores de aire, aseguran una calidad inigualable del entorno”. Este fue el concepto base en los años 80, al comienzo del desarrollo del panel climático de tubos capilares. De forma similar a la circulación sanguínea en nuestro cuerpo, las tramas capilares KaRo captan el calor producido en el edificio, y lo evacuan hacia el exterior, bajo el control de regulaciones locales o centrales, que así como en el cuerpo humano, manejan los flujos de calor. La climatización por radiación, es la única que no necesita ventiladores. Esto le permite: • preservar la calidad del aire (no existe aire reciclado), sin riesgo de

corrientes de aire molestas, • no producir ninguna molestia acústica, • reducir los consumos de motores eléctricos (para aportar la misma

cantidad de calor, los volúmenes a circular son 1.000 veces mayores con aire que con agua).

INDICE 1 El desarrollo de KaRo 1 2 Las tramas KaRo 8 3 Tipos de soluciones Movinord 14 4 Puesta en marcha 14 5 Material en polipropileno 18 6 El concepto de seguridad 21

1 El desarrollo de KaRo

1.1 Primeros proyectos en Alemania

Los primeros proyectos realizados, se remontan a 1986: la primera operación en Berlín, tenía por objeto calentar inmuebles mediante las tramas dispuestas en el techo y en paredes verticales. El nuevo sistema dio resultados excelentes; confirmó rotundamente, que aún en condiciones severas de obra, no había lugar a temores de daños u obturación de las tramas.


Climatizar de forma natural... ...con Movinord Climatización! Página 1.2

1

2

3

4

Trama KaRo para un techo enlucido 1 = colector 2 = tubos capilares 3 = bandas Omega 4 = retorno Las pruebas efectuadas en 1987 por los investigadores de la Universidad Técnica de Berlín (Institut Hermann Rietschel), demostraron rápidamente que, gracias al efecto natural de la radiación, los paneles equipados con tramas capilares, están perfectamente adaptados para la evacuación en inmuebles de oficinas, de cargas térmicas altas, y siempre, con condiciones de confort irreprochables. Las únicas necesidades de aire, son las de evacuación del aire viciado Por ello, las tramas KaRo están perfectamente adaptadas a inmuebles tales como edificios de oficinas u hoteles, en los cuales, el confort es una exigencia de primer orden. De hecho, una vez pasado el tiempo necesario para vencer la resistencia de los prescriptores, los paneles KaRo conocieron al otro lado del Rhin, un desarrollo excepcionalmente rápido; actualmente, constituyen en Alemania, Austria y Suiza, la referencia incontestable en materia de climatización. Alemania/Austria

Año Aplicación Ciudad Sistema KaRo Cliente Tramas KaRo m²

1986 Casa individual Berlín Pared/suelo/techo Herbst AG 1.100 1986 Oficinas Hemsbach Techo enlucido Herbst AG 200 1988 Oficinas Colonia Techo metálico Allianz

Versicherungs AG 200

1988 Oficina clientes Berlín Techo metálico Banque Weber 200 1988 Oficina + taller Techo metálico H+K Lichtwer

Pharma 4.000

1988 Agencia banca Berlín Techo enlucido Volksbank 350 1989 Banco Viena Techo metálico. Wiener Sparkasse 1.300 1989 Agencia banca Berlín Techo enlucido Berliner

Commerzbank 350



1.2 Bancos La primera agencia de banca equipada con tramas KaRo, fue el banco Weber de Berlín, en Nürnberger Strasse.

Zona de público del banco Weber Esta primera instalación se realizó con panel metálico KaRo, completado con un sistema de ventilación forzada, asegurando así la entrada de aire higiénico. El sistema produjo tal satisfacción, que un año después, se había instalado en los bancos Volksbank, Commerzbank y sobre todo, en el Dresdner Bank de Frankfurt, con una superficie útil de 20.000 m² de paneles KaRo. Hoy, los bancos son el dominio predilecto de KaRo.

1.3 Oficinas y talleres La industria de vanguardia, ha visto las ventajas de la misma manera: En 1988, la sociedad Lichtwer Pharma, hizo construir un nuevo edificio de 4.000 m² de superficie útil, una parte para producción y otra para oficinas. El sistema de climatización inicialmente previsto, muy elegante (sistema todo aire) no le convenció al cliente. La decisión de sustituir aquel sistema por el sistema KaRo, permitió, al eliminar las voluminosas conducciones de aire, economizar una altura de piso completa. En Lichter Pharma, las tramas KaRo fueron dispuestas sobre elementos metálicos en techos suspendidos. En las oficinas, el aire higiénico se distribuía desde el suelo mediante zócalos difusores. En los locales de



producción, la ventilación se efectuó por el techo, para mantener la posibilidad de redistribuciones ulteriores de tabiques. Estos edificios, concebidos por los arquitectos Borchert & Oppert, constituyeron un éxito total y se convirtieron rápidamente en una referencia incontestable en materia de diseño y de arquitectura interior. Los empleados se encontraban tan satisfechos de sus nuevas condiciones de trabajo, que las expansiones de los edificios en 1990, se llevaron a cabo rigurosamente bajo el mismo principio.

Lichtwer Pharma: El primer gran edificio con paneles KaRo en oficinas y talleres de producción. Llegó enseguida el turno (1989), a los edificios de la Caja de Ahorros de Viena (13.000 m² de superficie útil). Estos edificios se realizaron según el mismo concepto, pero añadiendo además la modalidad “calefacción”, mediante la instalación hidráulica a 3 tubos1.

Caja de Ahorros de Viena: 13.000 m² de oficinas climatizadas con frío y calor por paneles KaRo.

1 Ver capítulo 2



El principio de climatización de Lichtwer Pharma, creó escuela en todo Europa, y se tuvo en cuenta para la realización en 1994 del centro administrativo de Nestlé Francia en Noisiel (30.000 m² de superficie de tramas). También ocurrió lo mismo con el mayor edificio administrativo construido en Suiza con el sistema de 3 tubos: el techo KaRo de la Maison de Provence en Lausana, de 4.000 m².

Avenida de Provence: uno de los primeros edificios suizos con los paneles KaRo para climatización con frío y calor.

1.4 Europa En 1989, las firmas Chaleur y Appelsa se convirtieron en los socios exclusivos de KaRo en Suiza. Suiza

Año Aplicación Ciudad Sistema KaRo Cliente Tramas KaRo(m²)

1991 Oficinas Ginebra Panel metálico SI Rhône Fusterie 2.000 1991 Oficinas Ginebra Enlucido Quai Mt Blanc 15 2.500 1992 Oficinas Lausana Panel metálico Provencenter 4.000

1992 Oficinas Ginebra Panel metálico Hewlett Packard 800 1993 Oficinas

Boutiques Lausana Panel metálico ATTIAS SA

Gd Chên 6 1.050

1997 Oficinas Tour Peilz Panel metálico NESTLE 3.000 1997 Oficinas Ginebra Panel metálico. LEVRIER

PECOLAT 2.000

1998 Oficinas Ginebra Panel metálico COURS RIVE 10 1.600 1998 Oficinas Ginebra Panel metálico GENEX ROLEX 3.500 1998 Oficinas Ginebra Sto Silent AMAG PALEXPO 120

El desarrollo ha sido particularmente claro en Ginebra, donde se encuentran numerosos establecimientos bancarios. Pero fue la ley sobre el ahorro de energía, la que constituyó el factor decisivo. Esta ley, que fija los niveles de consumo energético de los edificios, en unas cotas extremadamente bajas, llevó al casi abandono de los conceptos tradicionales, en beneficio de los sistemas de bajo consumo de energía, como el sistema KaRo.



En Holanda, INTECO, hoy filial de Verhulst Luchtbehandling BV, se halla en la vanguardia de los paneles de climatización. Proyectos espectaculares, especialmente el banco ABM Amro, han contribuido a que también en los Países Bajos, los paneles KaRo se conviertan en el estándar para una climatización de confort. Oficinas Hewlett Packard en Ginebra A partir de 1992 en Francia, se han efectuado numerosas instalaciones, en colaboración con diferentes empresas instaladoras. Europa En 1998 se superó la cifra de 1 millón de m2 instalados en Europa. Hoy, los techos climáticos son un producto estándar en países de Centro Europa y actualmente se instala asimismo en el Sur (Grecia, España, ...).

1.5 Operación piloto en Berlín para muy bajo consumo de energía La climatización por techos radiantes, opera con agua a temperaturas moderadas: 15 a 17 ºC para refrigeración. Debido a ello, se pueden reducir drásticamente los consumos de energía, como se demostró en el caso de una operación piloto, realizada dentro del marco de un programa de investigación de la Comisión de la Comunidad Europea. Un edificio de oficinas en Berlín, fue acondicionado, de manera que se substituyó el sistema ya existente (sistema todo aire) por techos KaRo, con ventilación forzada. Una campaña de mediciones controladas, durante un periodo de dos años, ha confirmado la excelencia de los rendimientos energéticos: el costo energético quedó establecido en menos de 0,6 €/m2 por año (refrigeración + calefacción).



1.6 Mejoras tecnológicas

Griffe Anneau en O

tube

Enchufe rápido CC de la red KaRo En 1992, el sistema KaRo se hizo todavía más operacional, al ser introducida una innovación en su prefabricación: los enchufes rápidos CC “Click & Cool.”, que permiten efectuar las conexiones hidráulicas por simple introducción, sin soldadura ni calentamiento. La gama KaRo fue completada en 1996 con la serie C en cobre. Estas tramas presentan las mismas ventajas que las tramas KaRo de la serie P, en polipropileno: tuberías de poco diámetro(2), que economizan en materia prima cerca de un 50%, y una alta flexibilidad a la hora de instalar. Las tramas KaRo de la serie C se usan allí donde se exigen normativas particulares para protección contra incendios. Otras variantes vieron la luz en 1997: se trata del panel KaRo StoSilent, desarrollado en colaboración con Sto AG. Este panel prefabricado, de solamente 15 mm de espesor, se compone de tramas KaRo en cobre, colocadas en sándwich, en paneles 2000 StoSilent de vidrio reciclado absorbente. El panel Placo T+, también nació en el 97, diseñado en sociedad con Placoplatre. Distintas gamas de placas de yeso, pueden hoy ser equipadas con tramas KaRo, colocadas en sándwich. Por lo tanto, es posible instalar paneles acústicos sin microperforaciones, en construcción seca, a bajo costo, y con funciones de refrigeración y calefacción.

1.7 Futuro Con su poca necesidad de altura, su bajo consumo energético y sus ventajas en materia de confort y calidad del aire interior, el sistema Movinord Climatización se halla bien situado, para convertirse en la referencia española de los equipos terminales de climatización.

2 Ver 2.2.1

Junta tórica

Tubo

Uña



2 Las tramas KaRo La pieza clave del sistema Movinord es su “trama KaRo” de tubos capilares. Esta trama está formada por un “entramado” de tubos flexibles de pequeño diámetro (2/3 mm) con sus colectores de alimentación. El reducido espesor de las tramas, permite su encastrado en la superficie de muros, techos y suelos. Permite, por lo tanto, transformar los elementos pasivos de la construcción en superficies de climatización (frío y calor).

2.1 Interés de los tubos capilares

2.1.1 Homogeneidad de temperatura Los tubos capilares están espaciados solamente 10/15 mm, mientras que en los paneles de frío normales, los espacios varían, según fabricantes, entre 5 y 35 cm. Las tramas KaRo aseguran de esta manera una excelente homogeneidad de temperatura en la superficie. Esta homogeneidad, es superior a la de la mayoría de los productos normales. Una consecuencia importante es la poca diferencia entre las temperaturas media y menor del techo. Ahora bien, para evitar la aparición de condensaciones, la temperatura menor debe ser limitada a la temperatura de rocío del aire interior, esto es, alrededor de los 15 ºC. Consecuentemente, el techo climático Movinord permite obtener una temperatura media menor, o sea, una mayor emisión de frío que la mayoría de los demás modelos de techos fríos.

KaRo

Tôle métallique

Gros tubes

Tôlemétallique

Tm

T min

Tm

T max

Variaciones de temperatura en los paneles de climatización En el sistema Movinord, la temperatura menor queda muy cercana a la temperatura media del panel

Chapa metálica

Chapa metálica

Tubos gruesos

Movinord

Temp. media

Temp. Max.

Temp. media

Temp. Máx.



Los cálculos en el caso de tramas enlucidas con yeso, demuestran que la efectividad térmica resultante es del 98%. Esto significa que, aún en el caso ideal, en el cual los tubos capilares fueran reemplazados por una lámina uniforme de agua, la efectividad podría mejorar solamente un 2%.

2.1.2 Economía en materia prima y efectividad térmica Con relación a otras soluciones actuales (tubos de diámetro normal), el pequeño espacio entre tubos, confiere ciertamente al sistema Movinord, ventajas en cuanto a costos de transporte y de fabricación, pero también en el tema ambiental. La comparación siguiente, muestra en efecto, que los pequeños tubos permiten un ahorro en material del orden del 50%, manteniendo a la vez, un excelente intercambio térmico y bajas pérdidas de carga. Comparación entre tubos capilares y tubos de diámetro normal: Tubos

Capilares Tubos de

diámetro normal Espacio entre tubos mm 10 150 Diámetro de los tubos mm 3,4 20 Espesor de los tubos mm 0,55 2 Resistencia a la presión(3) bar 35 36 Superficie desarrollada m²/m² 1,07 0,42 Masa total de los tubos kg./m² 0,48 0,49 Contenido de agua l/m² 0,39 1,70 Diferencia de temperatura pared interior/pared exterior del tubo

K 0,23 2

Longitud de trama m 2 4 2 4 Caudal necesario de agua (4) l/h 40 80 40 80 Pérdida de carga m c.a. 0,2 0,55 0.03 0,12 Velocidad del agua m/s 0,27 0,535 0,065 0,13 Número Reynolds - 540 1080 910 1820

Comparación realizada para una emisión de frío de 70 W/m² con un panel de 1m y según el caso, de 2 ó 4m de longitud.

Comentarios: 1) Aplicando los espacios entre tubos normalmente usados, para obtener

una superficie suficiente de intercambio, es necesario utilizar tubos de diámetros mayores, que los necesarios para asegurar una buena circulación de agua.

2) La resistencia conductiva, constituye una limitación para los tubos de plástico de diámetros normales. Esta limitación, poco molesta en tubos de calefacción empotrados, resulta mucho más molesta en paneles fríos, donde las diferencias de temperatura disponibles, son

3 ver 6.1 4 para una diferencia de temperatura de 3°C entre entrada y retorno



pequeñas. Con los tubos capilares, la resistencia de los conductos ya no es un escollo; en efecto, al ser el espesor de los tubos mucho menor, y su superficie de desarrollo por lo menos igual, esta resistencia es prácticamente irrelevante.

3) La superficie de intercambio necesaria, se puede obtener con una sección total menor, lo cual permite reducir la sección de los tubos. La limitación más importante, es entonces la pérdida de carga, la cual debe ser mantenida suficientemente baja. En la práctica, la pérdida de carga de las tramas KaRo es inferior a 2m.

4) La masa de los tubos es menor, pues aunque la superficie desarrollada sea mayor, no es ya necesario, tener que utilizar tubos de mayor espesor, para asegurar la resistencia a la presión.

2.1.3 Pérdida de carga Con los tubos capilares (ver tabla), la pérdida de carga es algo mayor que con tubos de diámetro normal, pero esto no es un inconveniente, sino todo lo contrario. En efecto, trabajos científicos demuestran que con tubos dispuestos en paralelo, con circulación turbulenta, los caudales están desequilibrados. Los caudales son menores en los tubos del centro; y son tanto menores cuanto menor sea la pérdida de carga. Con las tramas KaRo, no hay temor a tal desequilibrio: la pérdida de carga es suficiente para asegurar el buen reparto de caudales. Por otro lado, la circulación por tubos capilares es siempre laminar; y en consecuencia, la pérdida de carga en las tramas KaRo, es proporcional al caudal de agua y no al cuadrado del mismo. Así, el caudal de agua puede ser aumentado mucho más fácilmente, si fuera necesario (locales de gran profundidad),

Trama KaRo

Mucha agua Tubos largos

Tubo grueso

Poca cantidd de agua

Tubos cortos

circulación laminar

Pérdida de carga baja

Comparación de los principales sistemas de circulación de agua. Con el sistema Movinord, la velocidad del agua es solamente de 20 a 60 cm/s, ya que el caudal de agua se reparte por los tubos en paralelo.



2.2 Materiales Las tramas KaRo se fabrican, en plástico o en cobre: • tramas KaRo en cobre (serie C) • tramas KaRo en polipropileno (serie P)

2.2.1 Serie C (Cobre) Las tramas KaRo de la serie C, son de cobre con capilares de un diámetro de 2,4 mm; presentan las ventajas indicadas a continuación: • Menor costo de materia prima (50% menos que en tubos recios) • Volumen de agua reducido • Alto rendimiento térmico Las tramas KaRo de la serie C, se fabrican con la técnica Overlay, gracias al desarrollo de un automatismo especial de soldadura: tubos capilares soldados tangencialmente sobre los colectores, de forma que no se produce curvatura de los tubos en su conexión con los colectores. El conjunto, cuando se coloca sobre una bandeja metálica, se adhiere a la bandeja en toda la longitud de los tubos: por lo tanto, no se produce ninguna disminución de rendimiento térmico por efecto de bordes. Gracias a su pequeño diámetro y a su forma oval, los tubos capilares de cobre se adaptan bien a las placas de techo.

2.2.2 Serie P (Polipropileno) Las tramas KaRo de la serie P, se fabrican en polipropileno. Los tubos capilares son unidos a los colectores mediante un proceso especial de fabricación. Gracias a su flexibilidad, las tramas se adaptan a cualquier superficie, y especialmente, a las superficies abovedadas.

AnchuraB

Anchurae B

Colectores a un lado Colectores en dos lados



La resistencia a la corrosión del polipropileno, permite su incorporación al enlucido. Se utiliza generalmente el modelo con los dos colectores dispuestos en el mismo costado, de manera que la trama completa tiene una altura de 3 a 5 mm solamente. Puede ser encastrada en enlucidos de poco espesor, a condición de colocar colectores adecuados. Para paneles de techo registrable se utiliza generalmente el modelo equipado con conexiones rápidas.

3 Tipos de soluciones Movinord Paneles fríos

Paneles radiantes Paneles a convección

Enlucido Suspendido Desmontable o no

Panel multi placas Panel baffle

Enlucido encastrado Enlucido en Pefoplaque

Panel registrable Panel metálico

Placas metálicas Baffles metálicos verticales

Los diferentes tipos disponibles de soluciones, son:

3.1 Solución Movinord para enlucido. Las tramas se fijan al techo bruto y luego se lucen. Los enlucidos habituales, yeso, calcáreo, cemento o insonorizados, son perfectamente adecuados. Las tramas para enlucido, son especialmente adecuadas para rehabilitaciones, donde son particularmente apreciadas dada su poca altura. Igualmente pueden ser instaladas en paredes verticales.



3.2 Solución Movinord para placa de yeso seca. Las tramas pueden ser utilizadas también en construcción seca. No es necesario reservar un emplazamiento para los colectores. En este tipo de ejecución, las tramas se colocan entre el aislamiento y la placa de yeso.

El panel StoSilent5 es un modelo especial, destinado a locales con exigencias particulares en cuanto a atenuación acústica. Se trata de un panel insonorizado de vidrio reciclado, compuesto por un panel acústico 2000 StoSilent de la firma Sto AG, y la integración de una trama KaRo de cobre.

3.3 Solución Movinord para techos registrables. Todos los modelos de panel metálico, pueden ser convertidos en techos climáticos Movinord, sea cual fuere su tipo de superficie (lisa, perforada, con color...).

5 Ver documentación Sto



Movinord ofrece al mercado su panel climático. Se trata de una bandeja metálica de diferentes tipos y colores, equipada desde fábrica para climatización.

4 Puesta en marcha

"¡Las soluciones Movinord, se regulan como la luz!". La explicación de esta impresión espontánea, reside en su poca inercia té rmica, pero también en su efecto de autorregulación.

4.1 Inercia térmica Al activar el sistema de climatización, las potencias evacuadas por la puesta en circulación del agua fría, son muy superiores a la potencia



nominal del techo. Al poner en marcha el sistema, las temperaturas del techo, son del orden de 25 a 30ºC, en lugar de los 18 a 20 °C del funcionamiento normal. Otra explicación es, que los coeficientes de transferencia térmica son mucho mayores que en funcionamiento normal, ya que durante los primeros minutos, se evacua esencialmente el calor del techo y no el de la habitación. La potencia evacuada es, por lo tanto, alta. Si esta potencia no estuviera limitada por el caudal de agua, sería del orden de varias centenas de W/m² para paneles metálicos, y superior a 1000 W/m² en techos enlucidos con yeso (donde la transmisión térmica del contacto tubo/yeso es excelente – tubos totalmente "mojados"). Teniendo en cuenta los valores habituales de caudales de agua, las potencias efectivamente evacuadas son menores. En el momento en que se activa la climatización, las potencias están limitadas a alrededor de 150/200 W/m² para techos metálicos, y a unos 200/250 W/m² para techos enlucidos. Decrecen enseguida, a medida que el techo se enfría, algo más lentamente en el caso de techos enlucidos que en el de techos metálicos.

¿Cuánto tiempo se necesita para enfriar el techo? Como ya se indicó, al poner en marcha, es necesario enfriar el techo unos 8 °C (ver tabla). La capacidad calorífica es de unos 10 Wh/m² para techos metálicos y de 40 Wh/m² para enlucidos con yeso (ver tabla).

Para una variación de temperatura de 6 K, la capacidad térmica del techo metálico Movinord es solamente de 10 Wh/m² . Material Calor específico Peso específico Peso Capacidad térmica

KJ/Kg K kg/m3 kg/m² Wh %

Techo metálico 0,48 7800 5,46 5,9 62%

Agua 4,18 1000 0,285 2,7 28%

Polipropileno 1,5 980 0,28 0,9 10%

SUMA 9,5 100%

Esto corresponde al 15% de la emisión frigorífica horaria del techo. Teniendo en cuenta la conductividad térmica entre los capilares y la placa metálica, el techo climático (metálico) Movinord, alcanza su plena potencia frigorífica en unos pocos minutos. Los techos enlucidos Movinord presentan las mismas cualidades, ya que el pequeño diámetro de los tubos capilares permite ligeros espesores de lucido. También en este caso, en pocos minutos de funcionamiento, se alcanza la capacidad térmica. Material Calor específico Peso específico Peso Capacidad térmica

kJ/Kg K kg/m3 Kg/m² Wh %

Yeso 1,09 1000 10,000 36.6 87%

Agua 4,18 1000 0,285 2,7 10%

Polipropileno 1,5 980 0,280 0,9 3%

SUMA 40.0 100%



Teniendo en cuenta las potencias evacuadas, los tiempos de puesta a régimen serán de 3 a 4 minutos para los techos metálicos. Para los techos enlucidos, los tiempos son sólo ligeramente superiores. Las grabaciones termográficas que la universidad de Stuttgart /1/ llevó a cabo, lo confirman: el sistema Movinord puede ponerse a temperatura y ser parado en pocos minutos.

Start 1 Minute

2 Minutes 3 Minutes

5 Minutes 30 Minutes

Puesta en temperatura de un techo metálico Movinord (KaRo) El techo libera lo esencial de su potencia frigorífica a partir del 3er minuto Los registros termográficos de pruebas de techo enlucido, muestran los mismos resultados que los del techo metálico. La potencia frigorífica se alcanza a los pocos minutos de la puesta en marcha. Al parar, el retorno a las temperaturas normales es naturalmente algo más lento, pues hay que considerar el calor almacenado en la parte del techo que se encuentra por debajo de la trama de tubos capilares.



Start 1 Minute

3 Minutes 5 Minutes

10 Minutes 15 Minutes

4.2 Efecto autorregulación

Los techos climáticos Movinord requieren temperaturas de agua muy moderadas. Esta particularidad conduce a un efecto de autorregulación, desconocido por los demás sistemas de climatización. De hecho, se produce una modulación automática de aportaciones según sea necesario: 1) Modulación según el número de personas La autorregulación se debe al hecho que la temperatura del techo es generalmente del orden de 17 a 20 ºC, con temperaturas del local comprendidas entre 20 y 25 ºC, y temperaturas de la piel de los ocupantes de 32 ºC. La diferencia de temperatura se establece pues, en unos 14 K para las personas y en 3 a 5 K para el local. Es con los ocupantes, con quienes los intercambios térmicos serán más importantes. Cuando ellos se ausenten del local, disminuirá automática e instantáneamente la emisión de frío. 2) Modulación según la temperatura del local Cuando la temperatura del local varía, la emisión se adapta: será más fuerte cuanto más alta sea la temperatura (caso frecuente en el verano). Por el contrario, es rigurosamente imposible que un eventual fallo de la



regulación pueda conducir a temperaturas demasiado bajas: la temperatura del local no puede descender por debajo de la temperatura del techo, esto es 17 a 20 ºC.

5 Material en polipropileno Las tramas KaRo de la serie P, se fabrican en polipropileno (calidad PPR: Polypropylène-Random-Copolymerisat). Este polipropileno es especialmente adecuado para tuberías de agua sometidas largo tiempo a altas temperaturas. El polipropileno ha sido suficientemente probado después de decenios de aplicación en calefacción por suelos y en alimentación de agua potable.

5.1 Propiedades mecánicas La resistencia a la presión de los tubos de plástico, depende de su espesor y de su resistencia al envejecimiento. El criterio de calidad para apreciar la resistencia mecánica de los tubos de plástico, es el módulo de elasticidad o módulo de Young E, que se expresa en N/mm².

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

20 25 30 35 40 45 50

Temperaturaen

2

Módulo de elasticidad

Colectores KaRo Capilares

Para la determinación de la resistencia a la presión de sus tubos, los fabricantes aplican en laboratorio, los procedimientos de ensayo normalizados para tubos soldados y piezas auxiliares. Las muestras son ensayadas a diferentes temperaturas y a diferentes presiones internas, hasta su ruptura. Los resultados se analizan luego, de acuerdo con métodos probados, que determinan el valor límite de resistencia a la presión, para una vida útil codificada (generalmente 50 años).



Para extrapolar estos resultados a otros diámetros o espesores de tubos, se usa la ecuación indicada a continuación, que determina el valor del módulo de elasticidad correspondiente a los materiales probados en laboratorio. Conocido el valor de E, se pueden deducir los valores límites de presión para cualquier valor de D y e: Ε Ε = P * (D - e) / 2e donde: P = presión interior, en N/mm² D = diámetro exterior del tubo en mm e = espesor de la pared del tubo en mm Esta fórmula permite por extrapolación, caracterizar los materiales sometidos a ensayos de envejecimiento y de resistencia a la presión, en una magnitud independiente a las dimensiones del tubo. La fórmula muestra que el factor clave es el espesor relativo de la pared respecto al diámetro. Un tubo capilar de 2 mm de diámetro, con un espesor de pared de 0,2 mm, dará la misma resistencia a la presión que un tubo de 20 mm de diámetro y de 2 mm de espesor de pared. Para el polipropileno de las tramas KaRo, los ensayos de laboratorio extrapolados a una vida de funcionamiento de 50 años, con las temperaturas normales de funcionamiento de los paneles (30 ºC), conducen a un valor práctico de módulo de elasticidad:

E = 9 N/mm²,

Ahora bien, las tramas KaRo presentan un espesor de pared relativo respecto al diámetro, del 10% (colectores) o del 20% (capilares). Si se consideran las condiciones estándar de utilización (presión de agua de 4 bares, o sea 0,4 N/mm²), la ecuación anterior indica, que el módulo de elasticidad debe ser como mínimo de 1,8 N/mm² para los colectores y de 1,0 N/mm² para los tubos capilares. Se define así, que la resistencia a la presión de los tubos (para uso a 4 bares), queda asegurada durante 50 años con un factor de seguridad muy alto: 5 ó 9 según se trate de los colectores o de los capilares. En realidad, el factor de seguridad será generalmente mayor, si los techos climáticos funcionan gran parte del tiempo en modo frío y alcanzan raramente temperaturas superiores a 30 ºC. Finalmente, más allá de las consideraciones teóricas, la mejor medida de la resistencia a la presión es ciertamente la experiencia acumulada por las conducciones de calefacción de polipropileno. Las innumerables obras realizadas, testimonian de hecho, la buena respuesta de este material a la presión, en instalaciones tradicionales de calefacción por suelos.



Con las tramas KaRo, la resistencia a la presión es todavía mejor. En efecto, al ser las temperaturas de agua más moderadas y el espesor relativo de las paredes de los tubos capilares mayor, la fórmula indica que la resistencia a la presión será todavía mayor.

5.2 Propiedades físicas El polipropileno usado para las tramas KaRo, corresponde a la recomendación VII para polipropileno, del Servicio Federal Alemán de la Salud (BGA), lo cual asegura que no presenta ningún inconveniente en el ámbito sanitario. Incluso los conductos de agua caliente y fría para agua potable, se fabrican en polipropileno.

5.3 Resistencia a los rayos ultravioleta En servicio normal, las tramas KaRo de la serie P, evidentemente no están expuestas a la acción de los rayos ultravioleta. Conviene sin embargo, vigilar que durante su montaje, no sean expuestas a una radiación solar excesiva. En interiores, no existe el problema, ya que el vidrio absorbe la mayor parte de los rayos UV. Para su transporte, las tramas KaRo y sus tomas, van en embalajes protectores.

5.4 Combinación con el cobre El polipropileno puede ser montado con conducciones de cobre, pero no puede estar en contacto permanente con cobre. Por ello, los montajes cobre/polipropileno, se efectúan con uniones de latón.

5.5 Polipropileno = material reciclable El polipropileno es totalmente reciclable. Los grandes productores de materias primas, trabajan sobre los procesos de reciclaje del polipropileno. Las piezas de polipropileno usadas en automoción, edificios y aparatos domésticos, deben ser tratadas para su nuevo uso, en las instalaciones de reciclaje.

5.6 Comportamiento del polipropileno en caso de incendio El polipropileno está exento de materias nocivas que puedan contaminar el medio ambiente. En caso de incendio, los gases quemados (dióxido de carbono y agua), son totalmente inofensivos. En techos metálicos suspendidos, las tramas KaRo quedan aisladas del local por la placa metálica y en plenum, por un material aislante. Los techos con tramas KaRo son adecuados para oficinas, gracias a esta protección, como muestra el PV K 30 del Instituto para Materiales de



Construcción, Construcción Pesada y Protección contra Incendios de Braunschweig.

5.7 Eliminación de desechos Incluso si el polipropileno debe ser eliminado como desecho, en el caso de que su reciclaje no fuera rentable, este material se distingue por su impacto positivo sobre el medio ambiente. Puede ser eliminado, por lo tanto, en instalaciones de incineración de basuras, sin problemas, pues está exento de substancias nocivas contaminantes, y su combustión no produce más que CO² y vapor de agua. Se comporta de manera neutra en sus transformaciones. Gracias a su insolubilidad en el agua, no constituye amenaza alguna ni a las aguas subterráneas, ni al suelo.

6 El concepto de seguridad El concepto de seguridad KaRo garantiza la explotación de las tramas durante largos años. Engloba el sistema, la producción y el montaje.

6.1 El sistema Después de instalada la primera trama de tubos capilares, la pregunta que surge con más frecuencia, se refiere al riesgo de obturación de los tubos capilares. La respuesta es claramente "no". En efecto, los techos Movinord están separados hidráulicamente del circuito primario de agua por los intercambiadores de calor, y los componentes utilizados, son insensibles a la corrosión. Por lo tanto, el riesgo de obturación no es más importante que con los sistemas habituales (tubos de gran diámetro). La experiencia de las instalaciones en servicio, lo confirma con amplitud.

6.1.1 Riesgo de cubrirse de sarro En las tramas el peligro del sarro queda excluido, ya que todo el sistema va en circuito cerrado, sin renovación de agua. Además, incluyendo las adiciones ocasionales de agua después de operaciones de mantenimiento, no existe riesgo de sarro, pues las temperaturas nunca exceden el umbral a partir del cual se puede producir el riesgo de sarro (alrededor de 40 ºC según la dureza del agua).

6.1.2 Riesgo de corrosión Los circuitos hidráulicos de acero pueden ser taponados por barros si penetra oxígeno en el circuito. En el sistema Movinord, queda excluida toda producción de herrumbre, ya que el agua en circulación solamente



está en contacto con plástico, con acero inoxidable, o con materiales no férricos. El agua permanece clara aún después del paso de años. Es por lo tanto totalmente superfluo, incluir inhibidores de corrosión en el sistema Movinord; se usa agua de la red sin tratar.

6.2 Producción Las tramas son fabricadas en máquinas patentadas y sometidas a un control de calidad continuo y exhaustivo. Cada trama KaRo es sometida en fábrica, a una prueba de presión de 12 bares antes de salir al exterior.

6.3 Montaje Todas las piezas constitutivas del sistema Movinord están concebidas para un montaje sencillo y seguro. Instrucciones y formación, facilitan el ensamblaje en la obra. Cada instalación es sometida después del montaje a una prueba de presión con acta de la misma. Para las pruebas se utilizan presiones superiores a las de funcionamiento. /1/ Pr. Graeff, Technische Fach Hoch Schule, Giessen Universidad Técnica de Stuttgart conforme a la norma DIN V 4706.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 2. CIRCUITO HIDRÁULICO


Las soluciones Movinord son controladas desde una subestación hidráulica de distribución, con sistemas de 2 ó 3 tubos, o por bucle periférico. INDICE 1 Presencia de un intercambiador de calor 1 2 Regulación de temperatura 2 3 Distribución por colectores. Sistemas a 2 ó 3 tubos 3 4 Distribución por bucle periférico 6 5 Evolución arquitectónica: los techos suspendidos 7 6 Flexibilidad de los techos enlucidos 9

1 Presencia de un intercambiador de calor

Igual que en cualquier circuito de material plástico, se debe evitar el riesgo de corrosión debido a la permeabilidad del material al oxígeno. Esto se consigue con el empleo exclusivo de materiales que no se corroan, y con intercambiadores de placas que aseguren la separación entre el circuito primario y el secundario. Como las temperaturas del circuito secundario jamás exceden los 35 ºC, no hay riesgo de sarro. Por lo tanto, se puede usar agua no tratada para rellenar el circuito primario.

2 Regulación de temperatura La regulación se define generalmente, local por local; cada local dispone de su propia regulación de temperatura mediante una electro-válvula en la salida de la distribución.

agua calienteagua fría Agua fría agua caliente

2 tubos 3 tubos

tubos tubos



Cuando las tramas se montan únicamente para frío, se puede limitar la regulación a un control de temperatura centralizado en la distribución del agua. Esta solución, reservada para locales con pocas exigencias de confort, sólo conviene si tales locales presentan necesidades de frío parecidas. En este caso, los usuarios no tendrán la posibilidad de regular ellos mismos la temperatura del local, lo cual limita esta modalidad, a aplicaciones específicas (por ejemplo: locales de instrucción, centros de vacaciones). Cuando se usa el sistema para calefacción, es recomendable optar por un reglaje de temperatura individual para cada zona. Esto se consigue mediante electro-válvulas. En el caso de una distribución con subestaciones, estas válvulas se montan en las subestaciones de piso. Para bucle periférico, se disponen de forma localizada. Esta última solución, aunque es algo ventajosa en cuanto a costo de instalación, lo es menos, evidentemente, para trabajos de mantenimiento(1).

3 Distribución por colectores

3.1 Sistema a 2 tubos Cuando las tramas se usan solamente en modo frío, la conexión es necesariamente por el sistema a 2 tubos.

1 Más información sobre el tema en el capítulo 3: Regulación.

KaRo-Sekundärstation

collecteurpériphérique

vanne de régulationdans le couloir

Subestación secundaria

Colector periférico

Válvula de regulación en el pasillo



Figura 1. Sistema Movinord Climatización con subestación de piso, sistema a 2 tubos 1 = Bomba, 2 = intercambiador de calor, 3 = conexión agua caliente/fría, 4 = reguladores de caudal, 5 = válvulas termostáticas.

Las tramas capilares se utilizan tanto para frío como para calor. Esto permite, como en las instalaciones tradicionales de ventilo-convectores, asegurar calefacción y refrigeración. La conexión 2 tubos tan sólo necesita un intercambiador de calor (Figura 1), alimentado, bien por agua caliente o por agua fría, según la época del año. Este sistema es particularmente económico y en general es suficiente para asegurar un confort correcto. Es adecuado cuando las subestaciones sirven a locales de características térmicas comparables – caso por ejemplo de locales situados en la misma fachada. Se debe instalar una regulación central que controle el paso de frío a calor.

3.2 Sistema a 3 tubos

2

1

3

5 4 6

7

Figura 2. Esquema de una subestación con distribución a 3 tubos. 1 = Bomba, 2 = intercambiador frío, 3 = intercambiador calor, 4 = regulador de caudal, 5 = válvulas frío, 6= válvulas calor, 7 = conexión agua caliente.

2

1

3

54

8



El sistema a 3 tubos incluye una subestación con dos intercambiadores. Al disponer de distribución de agua fría y caliente, se asegura una climatización simultánea de frío y calor cuando y donde sea necesario. Incluso en los sistemas a 3 tubos, se utiliza solamente una bomba. El agua circula en función de las válvulas de reglaje “frío/calor”, a través de los intercambiadores de frío y calor. El agua proveniente de los locales climatizados con frío, y el agua de los locales con calefacción, tienen un retorno común. Las pérdidas por el mezclado son irrelevantes, ya que una aportación simultánea de calor y frío, es generalmente necesaria sólo en periodos de tiempo limitados (entre estaciones). Además, las diferencias de temperatura de retorno de frío o calor son pequeñas. Puede ocurrir que una misma subestación deba alimentar locales de gran heterogeneidad térmica, que exijan una producción simultánea de calor y frío, durante un periodo significativo del año. En este caso, se puede considerar, como en instalaciones tradicionales con ventilo-convectores, una disposición a 4 tubos.

3.3 Subestación hidráulica

Figura 3. Subestación de planta para 10 salidas



Las subestaciones aíslan la red del circuito secundario del agua primaria. Alimentan, por lo general, un piso o nivel y agrupan en una unidad compacta, el conjunto de válvulas de regulación, reguladores de caudal, termómetros, etc. Incluyen también, los intercambiadores de calor, los depósitos de expansión, los dispositivos de seguridad y la bomba de circulación. Con conexiones a 2 ó 3 tubos, es necesaria una subestación hidráulica.

4 Distribución por bucle periférico En el caso de distribución por bucle, las válvulas de regulación se distribuyen de forma localizada. La subestación es remplazada por un conjunto más compacto, compuesto por la bomba de circulación, el intercambiador y el depósito de expansión.

4.1 Sistema a 2 tubos El intercambiador de calor, el depósito de expansión, el dispositivo de seguridad y la bomba de circulación, se colocan en el módulo de piso. Este conjunto puede ser fácilmente montado en los diferentes pisos, gracias a sus reducidas dimensiones.

2

1

3

5 4

6

Figura 4. Colector periférico para un sistema a 2 tubos 1 = bomba, 2 = intercambiador, 3 = conexión agua fría/caliente, 4 = regulador de caudal, 5 = válvula de regulación, 6 =colector principal.

4.2 Sistema a 3 tubos Se instala en el pasillo un tercer colector equipado con válvulas de reglaje “calefacción”, destinado a conectarse al intercambiador de calor suplementario de la subestación.



Figura 5. Bucle periférico para sistema a 3 tubos 1 = bomba, 2 = intercambiador frío, 3 = intercambiador calor, 4 = reguladores de caudal, 5 = válvula de frío, 6 = colector principal calor, 7 = válvula de calor.

5 Evolución arquitectónica: los techos suspendidos Oficinas y locales comerciales, son a menudo objeto de cambios de interiores. Cuando se desplazan los tabiques, los techos climáticos deben ser adaptables a las nuevas condiciones, sin costes suplementarios. El sistema de distribución por bucle periférico permite flexibilidad total en este sentido. Simplemente, con abrir o cerrar las válvulas, se adapta instantáneamente la conexión hidráulica a la nueva distribución de locales.

5.1 Distribución de locales

longitud local= dos módulos

Válvula de 1/4 de girocerrada para separar ellocal

= Abierto =Cerrado Ejemplo de local con dos sectores

2 3 4 5 6 7 8 9

Figura 6.1. Techo Movinord instalado con válvulas de corte

El techo puede ser adaptado rápidamente a la nueva distribución.

2

1

5 46

3

7



La Figura 6.1 muestra como ejemplo una disposición típica de techo en una oficina. Al instalar, se montan las bandejas climáticas Movinord que incluyen las tramas ya integradas en fábrica. Los perfiles forman al mismo tiempo, las guías para los tabiques de separación, según el diseño del edificio. La suspensión de los perfiles se usa al mismo tiempo, para la fijación de las tuberías de distribución a las cuales se conectan las bandejas climáticas por medio de flexibles.

Longitud del local= 4 módulos

=Abierto =Cerrado Ejemplo de local con 4 sectores

2 3 4 5 6 7 8 9

La válvula 1/4 de giro secierra para separar ellocal

Figura 6.2. Cambio de distribución a 4 módulos

Los tubos de distribución están unidos a la entrada por una tubería de compensación continua, alimentada a través de válvulas de regulación de zona. La tubería de compensación continua, está equipada entre los tubos de distribución, con “válvulas de corte”. Con estos dispositivos de cierre, las placas de techo pueden ser fácilmente adaptadas a la separación de locales mediante una sencilla regla: Cerrar los dispositivos de corte de local cercanos a los tabiques de separación. Abrir todos los demás dispositivos. La Figura 6.1 muestra un ejemplo de locales con 3 y 2 sectores. Los dispositivos de corte, en los sectores 4 y 6, están cerrados. En la Figura 6.2, el tabique de separación ha sido desplazado del sector 6 al 8. La distribución ha sido adaptada mediante el dispositivo de corte, abriendo la válvula del sector 6, y cerrando la del sector 8.

5.2 Regulación La adaptación de los techos climáticos Movinord a los tabiques de separación desplazados, se puede realizar sin utillaje, abriendo y cerrando simplemente los dispositivos de corte del local. Únicamente para la



conexión eléctrica de las válvulas de regulación, se necesita un destornillador. Es posible que con el desplazamiento de los tabiques de separación, se haga necesario modificar la conexión de las válvulas de regulación, en función de los termostatos del local. Regulador electrónico Para una regulación numérica, será suficiente con modificar el destino de las válvulas de regulación. El reglaje digital, puede ser programado en fábrica, de manera que el usuario pueda modificar la disposición sin conocimientos de programación, simplemente por medio del teclado. Regulador analógico Si las válvulas de regulación están colocadas sobre los distribuidores de piso, todos los cables eléctricos de conexión, se llevan también a ese punto desde los termostatos. Solamente habrá que cambiar los bornes de ciertos cables numerados, que van a las válvulas de reglaje, también numeradas. Si las válvulas de reglaje son instaladas en el techo del pasillo, no hay necesidad de ejecutar los trabajos de montaje en las oficinas. Sólo habrá que modificar los cables eléctricos de conexión entre las válvulas del techo, en el pasillo.

6 Flexibilidad de los techos enlucidos Los edificios con techos Movinord Climatización enlucidos con yeso, pueden ser adaptados de la misma manera, sin costos extras, a las operaciones de redistribución de locales con desplazamiento de tabiques. Durante la instalación, la implantación de las tramas se efectuará teniendo en cuenta el diseño del edificio: los tubos de alimentación de las tramas se unirán entre ellos mediante una conducción que permita el cambio de zona de las válvulas de cierre al lado de cada local, en el plenum en el pasillo. La simple apertura o cierre de estas válvulas, permite adaptar la configuración de las superficies elementales a la nueva disposición de locales. Se colocan las tramas bajo el enlucido(2), dispuestas en bandas longitudinales según el diseño del edificio, con zonas muertas destinadas a recibir los eventuales tabiques de separación.

2 Ver Figura 6.1 y 6.2

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 3. REGULACIÓN


En techos climáticos y en calefacción por el suelo, la regulación termostática controla la entrada de agua en función de la temperatura del local. En techos fríos, además es necesario que la temperatura del agua se mantenga por encima del punto de rocío del aire interior. Esta exigencia adicional ha llevado a desarrollar un elemento específico. A la clásica sonda termostática ya presente en el local, se añade la sonda de punto de rocío, que se coloca en el techo. Este modo de regulación, cuyo desarrollo se remonta a los 80, se usa en la actualidad sistemáticamente para la climatización por techo frío. Con las soluciones Movinord Climatización, el control de la temperatura y la protección contra las condensaciones, quedan garantizadas. INDICE 1 Regulación termostática..........................................................1 2 Protección contra la condensación - Generalidades...............2 3 Protección contra la condensación - Soluciones técnicas......4 4 Detalles complementarios.......................................................7 5 Especificaciones técnicas del regulador Tauka ......................8

1 Regulación termostática

1.1 Sistema a 2 tubos La figura 1 representa el esquema de principio de regulación, para un sistema a 2 tubos. Cuando el techo se utiliza como calefacción en invierno y como refrigeración en verano, el regulador dispone de conmutación invierno/verano. Se acciona bien manualmente mediante conmutador, o bien a distancia si el regulador (termostato) está conectado a un sistema de control.

T

3

2

1

Figura 1. Regulador de temperatura ambiente para sistema a 2 tubos 1 = Regulador 2 = Sonda de punto de rocío 3 = Válvula termostática



1.2 Sistema a 3 tubos Como representa la Figura 2, el regulador controla, en función de la temperatura del local, la maniobra bien sea de la electroválvula 3 (frío), o de la electroválvula 4 (calor).

T

2

1

3 4

Figura 2 : Regulador de temperatura ambiente para sistema a 3 tubos 1 = Regulador 2 = Sonda de punto de rocío 3 = Válvula termostática - circuito agua fría 4 = Válvula termostática - circuito agua caliente

2 Protección contra las condensaciones - Generalidades Para optimizar el costo de las instalaciones, es interesante bajar la temperatura de llegada del agua fría, y así poder reducir la superficie activa. La reducción de temperatura se puede obtener sin incidir sobre el confort, siendo la principal limitación, el riesgo de aparición de condensaciones. La prevención del riesgo de condensación constituye un factor determinante a la hora de dimensionar instalaciones de techos fríos. A continuación, se evalúan dichos conceptos.

2.1 Evaluación del riesgo de condensación – Comparación entre ciudades europeas Para evaluar el riesgo de condensación, un indicador de la humedad del aire, es la temperatura de rocío. La Tabla 1 indica, para diferentes ciudades, la temperatura de rocío del aire exterior, en verano. Se observan variaciones notables (alrededor de 5ºC); el clima de las regiones mediterráneas es más húmedo en verano, lo cual significa que en ellas, será necesario tomar precauciones que eviten el riesgo de condensación.

° C Berlín Madrid Bilbao Barcelona Sevilla Paris Salamanca Cáceres

T. seca 26 36 30 29 38 28 34 36

T. rocío 16,5 13 17,2 21 18 17,5 9 8

Tabla 1 – Valores de temperatura exterior (p=1%) en verano, para diferentes ciudades (según ASHRAE y Normas UNE).



2.2 Determinación del punto de rocío del aire interior La temperatura de rocío del aire interior, depende de la producción de humedad debida a los ocupantes, la humedad del aire exterior y la ventilación. Para un inmueble con renovación de aire por impulsión, sin posibilidad de abrir ventanas, (caso general en grandes edificios de oficinas) la humedad del aire interior se calcula de la siguiente manera:

n

tPWW ext .3

...int +=

donde: P g/h oc. Producción de humedad por ocupantes: 65g/h en

condiciones medias, t oc./m² Tasa de ocupación, por ej. 0,1 ocupantes por m², n vol/h Tasa de aire nuevo – valores tipos: desde 1 vol/h -

ventilación clásica por mezcla, a 2,5 vol/h - ventilación forzada,

Wint g/kg aire sec humedad del aire interior, Wext g/kg aire sec humedad del aire exterior. En la práctica, las variaciones de humedad en los locales, son amortiguadas en gran manera, por el efecto higroscópico de los materiales presentes (paredes, mobiliario, papel, etc.); el pico de humedad exterior, se reduce. Se puede considerar que sin abrir ventanas, esto corresponde a una disminución del punto de temperatura de rocío, de alrededor de 2 ºC para ventilación forzada y de 1 ºC para ventilación por desplazamiento. KaRo funciona hace años en Marsella, en Mónaco, en Grecia y en España. El uso de sondas de punto de rocío y ventilación mediante aire tratado, es suficiente para un funcionamiento de total seguridad de estas instalaciones. La Norma UNE indica los caudales de aire exterior para renovación en distintos locales.

2.3 Comentarios Se considera generalmente, que para evitar el riesgo de condensaciones, conviene respetar la regla siguiente: Ttecho frío -Trocío aire interior > 1 °C Para el clima de una ciudad como Madrid, esta regla, da temperaturas de entrada del agua, del orden de 14 ºC, lo cual garantiza la climatización sin riesgo de condensaciones.



En la práctica sin embargo, hay que tener en cuenta dos factores que unidos, tienen un gran impacto al diseñar techos fríos:

a) Durante los estudios de cargas es difícil prever correctamente el valor máximo de temperatura de rocío del aire interior. Este valor depende de numerosos parámetros: número de ocupantes, condiciones climáticas exteriores, efecto higroscópico, tasa real de ventilación. El valor de 14 ºC indicado para el clima de Madrid, es teórico, y será necesario utilizar valores algo mayores como margen de seguridad.

b) La incertidumbre habitual al evaluar las cargas de frío máximas de los locales climatizados.

Ante estos factores, la deshumidificación del aire de ventilación aparece como la mejor solución técnica:

a) El control eficaz de la humedad interior, permite controlar el riesgo de condensaciones, y bajar la temperatura de impulsión del agua.

b) Constituye una solución flexible que permite, durante la explotación, corregir las posibles insuficiencias dimensionales, deshumidificando más y optimizar el aporte de frío.

Aparte de la gestión del riesgo de condensación, el control de la humedad del aire nuevo, permite niveles de confort no alcanzables con humedades relativas por encima del 60%.

3 Protección contra las condensaciones – Soluciones técnicas Existen numerosos medios para prevenir el riesgo de condensación: limitar las temperaturas del agua sencillamente a través de una sonda de punto de rocío, situada en el local a proteger. También se pueden utilizar contactos de ventana, allí donde la instalación haya sido equipada con ellos. En el caso de ventilación mecánica, es conveniente disponer de un sistema de deshumidificación del aire.

3.1 Limitación de la temperatura del agua a valor constante Esta solución, fiable y barata, requiere según se indicó antes, un margen de seguridad importante en la temperatura de entrada del agua, lo cual afecta al rendimiento de los techos. Por ello, siempre se asocia a otros tipos de control (sonda de punto de rocío, deshumidificación del aire, …). También es posible, en lugar de limitar la temperatura del agua a un valor constante, ajustarla a las condiciones reales de humedad del aire. Esto permite, una vez prevenido el riesgo de condensaciones, asegurar el suministro conveniente de frío.



3.2 Control del frío por sonda de punto de rocío

La solución más sencilla, y la más usada en la práctica, consiste en utilizar una sonda de punto de rocío con mando “todo o nada” a la alimentación de agua refrigerada. Esta sonda se coloca en el punto más frío del techo (entrada del circuito de agua). Habrá, naturalmente, tantas sondas como zonas de regulación haya en el edificio. Cuando la sonda detecta la aparición de condiciones de rocío, la orden es cerrar la electroválvula. El corte de la circulación del agua, implica una elevación progresiva de la temperatura del techo. Al cabo de algunos minutos, la sonda de punto de rocío, cambia de nuevo de estado, abriendo la válvula, y así sucesivamente.

En lugar de comandar el cierre de las electroválvulas, se podría considerar la parada de la bomba de alimentación, pero esto presenta el inconveniente de cortar la emisión en el conjunto de techos alimentados por la bomba.

Es preferible elevar la temperatura de entrada del agua. Para ello, una solución puede ser, utilizar una bomba de caudal variable en el circuito secundario. Se pude también actuar sobre la válvula de 3 vías del circuito primario, antes del intercambiador.

3.3 Control del frío según la humedad exterior La evaluación del riesgo de condensaciones puede también efectuarse a partir de una sonda única, que mida la humedad del aire exterior. Se juega entonces con la correlación entre temperatura de rocío del ambiente y las condiciones higrométricas exteriores, para regular la temperatura del agua fría distribuida por el conjunto de la instalación. Esta solución, todavía poco usada, permite establecer un control centralizado con una sola sonda exterior, lo cual disminuye el costo de la instalación. Sin embargo, no encaja bien en locales con fuerte producción de humedad (salas de reunión...), que pueden necesitar una protección local suplementaria.

3.4 Deshumidificación del aire Recordaremos, ante todo e independientemente de las cuestiones de condensación, que la deshumidificación del aire es verdaderamente interesante en el caso de inmuebles con cargas altas. Permite efectivamente una reducción de varios grados de la temperatura del techo frío, lo cual aumenta notablemente la emisión. Por esta razón, la mayoría de las instalaciones importantes de techos fríos se efectúan con deshumidificación del aire impulsado.



Para llevar a cabo esta deshumidificación, basta con dimensionar la batería de agua fría, para que el aire sea impulsado con una humedad entre 7 y 8 g/m3. Existen soluciones técnicas que permiten obtener este resultado manteniendo la temperatura de impulsión entre 14 °C y 15 °C. La utilización de difusores puede constituir una respuesta adecuada. Por otro lado, esto permite, con un caudal bajo de aire, asegurar una aportación complementaria de frío en el caso de cargas altas. El grado de deshumidificación, o sea, la temperatura de rocío del aire impulsado, se puede definir en función de la temperatura del techo frío. En la Tabla 2, se da un ejemplo de resultados en un inmueble de oficinas con ventanas condenadas. Se indican los valores calculados de temperatura de rocío del aire interior, en función de dos opciones de temperatura de rocío del aire deshumidificado (11º y 14°C) y de dos niveles de renovación de aire (1 y 2,5 vol/h).

Renovación de aire Temperatura de rocío 1 vol/h 2,5 vol/h

Temperatura de rocío 11 °C 15 13 del aire de impulsión 14 °C 17 15

Tabla 2 – Ejemplo de cálculo de la temperatura de rocío del aire interior, en función de la temperatura de rocío del aire deshumidificado y de la tasa de renovación del aire – inmueble de oficinas a ocupación media con ventanas condenadas. En este ejemplo, una deshumidificación a 14 ºC, para una renovación de aire de 1 vol/h, conduce a una temperatura de rocío de 17 ºC, que corresponde a una temperatura del techo, por lo menos, de 18 ºC. Así, si se desean emisiones frigoríficas altas, será necesario, o bien bajar la temperatura de soplado, o bien aumentar la tasa de renovación de aire. En resumen, la deshumidificación del aire soplado, reduce el riesgo de condensación a la vez que mejora de forma notable, los rendimientos de los techos fríos. Sin embargo, por lo general, no es suficiente en sí misma para eliminar totalmente el riesgo. Para optimizar su fiabilidad debe asociarse a una protección por sonda de punto de rocío, o bien, si las ventanas del edificio no están condenadas, se asociará a contactos de ventana.

3.5 Asociación entre deshumidificación y contactos de ventana En inmuebles equipados con climatización centralizada, se puede combinar el uso de contactos de ventana con un sistema de



deshumidificación. La instalación de contactos de ventana es en algunos países, una obligación reglamentaria. Se deduce, que si las aportaciones internas de humedad no son muy importantes (se trata esencialmente de aportaciones metabólicas), el riesgo de condensación es bajo. Es importante realizar para cada operación un estudio específico que garantice la seguridad total de la obra.

4 Precisiones complementarias

4.1 Generalidades sobre los contactos de ventana

Los contactos de ventana son interruptores para ahorrar energía. Paran automáticamente la climatización, cuando se abren ventanas. En locales con posibilidad de abrir ventanas, en épocas cálidas y húmedas, puede existir el riesgo de condensaciones. La solución consiste en el paro de alimentación de agua fría, comandado por contactos de ventana. Esto, que en países de Europa está reglamentado respecto al control de consumo de energía, constituye una precaución útil en locales con posibilidad de abrir ventanas, y en climas húmedos como la costa mediterránea. Es particularmente adecuado para tramas en techos suspendidos, puesto que su inercia térmica es menor. Aunque los contactos de ventana no tienen como objetivo la protección contra condensaciones, pueden ser aprovechados como seguridad complementaria. En efecto, si la apertura de una ventana supone el paro de la climatización, se elimina en principio el riesgo de condensación debido a tal apertura en épocas cálidas y húmedas. Pero esta protección dista de ser absoluta, ya que el riesgo reaparece una vez cerradas las ventanas. Además, estos equipos no aportan ninguna protección, contra condensaciones debidas a aportaciones internas de humedad. En resumen, la presencia de contactos de ventana, puede, en ciertas circunstancias, representar una mejora desde el punto de vista de seguridad contra condensación. Sin embargo serán sólo una protección complementaria, insuficiente por sí misma.

4.2 ¿Sonda de humedad o sonda de punto de rocío? Las sondas de punto de rocío son aparatos robustos, baratos y discretos, con una larga experiencia en asociación con los techos fríos. Se trata de sondas capacitivas, cuyas características eléctricas varían de manera importante, en proximidad a la saturación (HR = 95% a 100%).



70,5 mm 48 mm

28 mm

70,5

mm

Son apropiadas para detectar situaciones de riesgo, pero no para el control de humedad del local. También se puede determinar la temperatura de rocío, en función de la temperatura y la humedad relativa del aire. Esta solución no es la mejor, debido a su costo y sobre todo a su poca precisión. De hecho, el cálculo exige un gran margen de seguridad, dada la imprecisión de las sondas de temperatura y sobre todo de las sondas de humedad. Por el contrario, mediante sondas de punto de rocío, éste se detecta directamente, sin imprecisiones de medida, ya que no se trata de una sonda de medida sino de un aparato de detección.

5 Especificaciones técnicas del regulador Tauka El regulador Tauka ha sido especialmente concebido para su uso con los techos fríos KaRo. Este regulador asocia las funciones de regulación termostática y protección, mediante detección de punto de rocío.

5.1 Conexiones Sonda termostática incorporada en el termostato. Sonda de punto de rocío.

CALOR / FRIO 1A

1

2

3

4

5

6

7

+0 ... 10V

interruptor invierno/verano

24V~50Hz

Sonda punto rocío

Los reguladores se pueden colocar en sistemas de dos, o de tres tubos, mediante un cambio en la conexión.

calor 1A

1

2

3

4

5

6

7

+0 ... 10V

24V~50Hz

frío 1A

Sonda punto rocío

Fig. 3: diagrama de conexión Tauka 2 – contacto interno abierto, contacto exterior verano/invierno

Fig. 4: diagrama de conexión Tauka 3. 2 salidas para válvulas de regulación.

CLIMATIZACION TRANQUILA 3. REGULACION


5.2 Testigos luminosos Indicador de punto de rocío: al ser alcanzado el punto de rocío, la válvula de alimentación se cierra y el indicador “protección contra punto de rocío” se ilumina de color amarillo.

5.3 Conexión a sistema centralizado y convertidor Conexión suplementaria para sistemas centrales de control; conmutación verano/invierno en sistemas a 3 tubos.

1 2 3 4 5 6 7

24 V

0 V

sonda de puntode rocío

5.4 Sondas de punto de rocío

Las sondas de punto de rocío se presentan en forma de placa, de pequeñas dimensiones. Existen variantes para enlucidos (Tipo P), para techos metálicos (Tipo M) y para techos de placa de yeso (Tipo G).

Figura 3: sonda tipo G para placa de yeso.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 4. CONFORT TERMO-AÉREO

Manal técnico Página 4.1

Las soluciones Movinord Climatización climatizan sin hacer ruido y sin corrientes de aire; el confort que ellas proporcionan no ha sido igualado. • En modo frío, el confort está siempre asegurado, sea cual sea la

carga térmica, siendo la única precaución, evitar temperaturas demasiado bajas que pudieran producir condensaciones.

• En modo calefacción, no existe este problema, aunque sólo se asegura el confort para temperaturas moderadas de techo, siempre que los edificios estén bien aislados. Puede suceder, en ciertas operaciones de rehabilitación, que el edificio tenga muchas pérdidas. En tal caso, es necesario comprobar que las temperaturas necesarias, sean compatibles con las exigencias de confort.

El efecto de radiación permite en los dos casos, asegurar un confort total, con temperaturas de aire interior moderadas. Estas son menores que las temperaturas habituales en invierno, y más altas en verano. INDICE 1 Termo-fisiología del cuerpo humano.......................................1 2 Parámetros que regulan el confort térmico .............................2 3 Definiciones.............................................................................4 4 Criterios de confort ..................................................................8 5 Aplicación a los techos climáticos - Modo frío ......................13 6 Aplicación a los techos climáticos - Modo calefacción.........14

1 Termo-fisiología del cuerpo humano

Condiciones para alcanzar confort térmico El cuerpo humano se puede considerar como una máquina térmica que intercambia energía con su entorno, en forma de calor y humedad. Se alcanza el confort térmico, sólo si hay equilibrio entre el calor producido por el metabolismo y las diferentes formas de disipación. Estas son: • transferencias conductivas, por contacto entre el cuerpo y otros

sólidos: por ejemplo, los pies con el suelo, o la mano con una mesa. Esas transferencias son de poca importancia, en general.

• transferencias convectivas: piel, ropa, o circulación de aire en los pulmones.

• transferencias por radiación desde la piel o la ropa, hacia el entorno. • transferencias latentes debido a los procesos de respiración, o

evaporación-transpiración.


Climatizar de forma natural... ...con Movinord climatización! Página 4.2

Confort térmico y humedad del aire ambiente Las transferencias sensibles, (radiación, convección, y casualmente conducción) son menores según se eleva la temperatura – ver Fig. 1. Entonces, la disipación del calor metabólico, sólo se efectúa por medio de transferencias latentes, más difíciles de controlar cuanto más alta sea la humedad ambiente. Por encima de un cierto nivel de humedad, se produce un fenómeno de incomodidad fisiológica, que puede llegar a manifestarse en forma de sudor. Por lo tanto, en condiciones de verano, el ambiente será más confortable, cuanto más seco sea el aire.

15 20 25 30

Tempèrature ambiante en °C

0

20

40

60

80

100

120

140

Productiond'énergie

métabolique (W)

15 20 25 30

Tempèrature ambiante en °C

Convection Rayonnement transferts latents

Figura 1. Disipación de calor del cuerpo humano.

Confort térmico y techos fríos La sensación de confort que produce un techo frío, se puede comparar con la percibida en una noche clara de verano, al sentir la frescura del cielo, aunque la temperatura ambiente rebase los 25 ºC. Cuanto más limpia se encuentre la atmósfera, mayores serán las transferencias por radiación hacia el cielo. Esto explica, que con la misma temperatura ambiente, haya más confort en el exterior que en el interior.

2 Parámetros que rigen el confort térmico El confort térmico que un individuo siente, se basa en 4 parámetros físicos, que caracterizan el entorno climático,

• temperatura del aire, • temperatura de radiación o temperatura radiante, • velocidad del aire, • humedad del aire, y dos parámetros relativos al ocupante, indicados en las Tablas 1 y 2,

Producción de energía metabólica (W)

Temperatura ambiente en ºC

Convección Radiación Transferencias latentes



• grado de vestido, expresado en Clo, • nivel de actividad física, expresado en Met.

Indumentaria Resistencia térmica de la ropa según ISO 7730

m².°C / W Clo

Ropa tropical (short, camisa de cuello abierto, mangas cortas,

calcetines finos y sandalias)

0,045 0,3

Ropa ligera de verano (pantalón ligero, camisa de cuello abierto, mangas

cortas, calcetines finos y zapatos)

0,08 0,5

Ropa ligera de trabajo (ropa int. ligera, camisa de trabajo de algodón, mangas

largas, pantalón de trabajo, calcetines y zapatos)

0,11 0,7

Ropa de interior para invierno (ropa interior, camisa de mangas largas, pantalón de

trabajo, calcetines gruesos y zapatos)

0,16 1,0

Ropa de vestir tradicional (ropa interior de algodón con mangas y piernas largas,

camisa, traje, chaleco, calcetines de lana)

0,23 1,5

Tabla 1. Resistencia térmica del vestido

Actividad

Producción de energía metabólica según ISO 7730

W Met

Reposo, acostado 46 0,8

Reposo, sentado 58 1

Reposo, en pié 70 1,2

Actividad ligera, sentado (oficina, domicilio, escuela, laboratorio)

70 1,2

Actividad de pié (compras, laboratorio, industria ligera)

93 1,6

Actividad de pié (vendedor, trabajo doméstico, trabajo en máquina)

116 2,0

Actividad media (trabajo pesado en máquina, trabajo de garaje)

165 2,8

Tabla 2. Producción de energía metabólica



Zona de estar Las condiciones de confort en el interior de un local, pocas veces son homogéneas. Por ejemplo, las zonas próximas a paredes acristaladas, son generalmente menos confortables en invierno; también, las zonas cercanas a difusores de aire, están más afectadas por corrientes de aire. Por ello, en los proyectos de climatización, es esencial especificar bien las zonas de demanda de confort. La definición de zona de estar, depende de las características del edificio y del modo de ocupación. Consecuentemente es delicado definir una regla general. Existe, sin embargo, como referencia, la norma ISO 7730, la cual admite las adaptaciones necesarias. Esta norma define la zona de estar: “zona situada a más de 0,60m de las paredes y a menos de 1,80m del techo”.

3 Definiciones Estudios llevados a cabo en el mundo entero por centros de investigación, o laboratorios universitarios, han permitido avanzar sobre el estado subjetivo de apreciación del confort, y han llevado a fórmulas matemáticas, presentadas con rigor.

Estos estudios, se traducen en normas y especificaciones, entre las cuales se pueden mencionar:

USA: ASHRAE Standard 55-81 (1981)

Alemania: DIN Standard 1946 (1981, revisado en 1991)

ISO 7730 (1985)

Europa: CEN TC156 WG6 (norma en preparación)

Todas estas normas, tienen una gran similitud. Por eso se presentan a continuación los puntos más importantes, basados esencialmente en la norma ISO 7730, y teniendo en cuenta elementos nuevos, aportados por el proyecto de norma europeo, como la turbulencia del aire, (salvo indicación contraria, estos resultados se presentan únicamente para valores estándar de los parámetros de ocupación: vestido igual a 0,5 Clo en verano y 1 Clo en invierno, metabolismo igual a 1,2 Met).

PPD (%) Porcentaje de previsión de insatisfacción El índice PPD expresa el porcentaje previsible de individuos que juzgarán como no-confortables, las condiciones climáticas de un local, bien por demasiado calor, o por demasiado frío. Se tendrá en cuenta que el porcentaje de insatisfacción nunca es 0%: las normas prevén un límite irreducible del 5%, sean cuales sean las condiciones climáticas.



Ta (º C) Temperatura del aire Es la temperatura seca, medida por un termómetro normal sin influencias de radiación de las paredes.

Tg (º C) Temperatura Global La temperatura global es un valor meteorológico, destinado esencialmente a la medida indirecta de la temperatura media radiante. La temperatura global en un punto de un local es, según ISO 7243, la temperatura de equilibrio en ese punto, de una esfera de 15 cm de diámetro y pintada de negro. La temperatura global, constituye, por otro lado, una estimación de la temperatura operativa.

Tr (º C) Temperatura Media Radiante Es la temperatura de las paredes asimilada por un cuerpo negro con temperatura uniforme en un local ficticio, en el cual, un ocupante intercambia la misma cantidad de energía radiante que en el local real. Esa temperatura se puede medir, bien de manera indirecta, o bien puede ser calculada.

Medición

En un punto dado de un local, Tr se deduce de las mediciones de velocidad de aire, temperatura del aire y temperatura global, utilizando la ecuación siguiente (Principios ASHRAE):

( ) ( ) ( )Tr Tg V Tg Ta+ = + + −273 273 0 247 104 4 9, . . ecuación 1

simplificando se obtiene:

Tr Ta Tg Ta V= + − +( ). ( , . )1 2 2 ecuación 2

Cálculo de la temperatura media radiante Tr Tr es función de los factores de forma, emisividad y temperatura de las paredes del local. Para simplificar el cálculo, se utiliza generalmente la siguiente expresión (Principios ASHRAE):

Tr T F T F T Fp p N p N= + + +1 1 2 2. . ..... ., , , ecuación 3

Esta ecuación se establece sin tener en cuenta la influencia de la emisividad. La expresión T1.Fp.1 indica el producto de la temperatura media de la cara visible de la pared 1, por el factor de forma, teniendo en



cuenta la posición del sujeto respecto a la pared. Para un sujeto sentado, este factor se analiza en el Capítulo 7, en la Figura 2 para los elementos horizontales y en la Figura 3 para los elementos verticales. Una variante consiste, en calcular Tr en función de las temperaturas radiantes orientadas, al nivel del ocupante. Para ello, se aplican las relaciones siguientes, que tienen en cuenta la superficie proyectada del ocupante sobre los diferentes planos:

sujeto de pié:

( ) ( ) ( )... .27,0.17,0.06,0 atrpr

adelpr

derchapr

izdapr

abajopr

arribapr TTTTTTTr +++++=

ecuación 4

sujeto sentado:

( ) ( ) ( )atráspr

adelpr

derechapr

izdapr

abajopr

arribapr TTTTTTTr +++++= .. .21,0.16,0.13,0

ecuación 5 En estas relaciones, la expresión .izda

prT indica la temperatura radiante

orientada, correspondiente al semi-espacio situado a la izquierda del ocupante.

Tpr (°C) Temperatura radiante orientada Al contrario que la temperatura media radiante Tr, que integra los efectos de radiación provenientes de todas las direcciones, la temperatura radiante orientada, indica el efecto radiante proveniente de una dirección dada (arriba, izquierda...). La temperatura radiante orientada Tpr, como Tr, depende de la posición del ocupante en el local y de la dirección. Se define como la temperatura de un plano ficticio, asimilada a un cuerpo negro a temperatura uniforme, perpendicular a esta dirección y que produciría el mismo efecto de radiación.

Si no se tiene en cuenta la emisividad real de las paredes, Tpr puede ser calculada aplicando la ecuación 3. Al aplicar esta ecuación, el sumatorio se limita a las paredes comprendidas en el semi-espacio correspondiente a la orientación considerada. Los factores de forma se toman del Capítulo 7, Figura 4 para elementos perpendiculares a la orientación, y Figura 5 para los elementos paralelos.

∆∆Tpr (º C) Temperatura Asimétrica de Radiación Cuando el entorno radiante de un local presenta diferencias importantes (por ejemplo, si existen grandes superficies acristaladas o paneles de calefacción), la noción de temperatura media radiante ya no es suficiente. Es necesario acudir a la temperatura radiante orientada, o para más precisión, a la temperatura asimétrica de radiación, la cual se define como la diferencia entre las temperaturas radiantes orientadas, medidas sobre las



dos caras opuestas a un mismo plano. Se observa que el valor ∆Tpr depende del coeficiente de emisividad de las superficies concernientes, así como del factor de forma. La temperatura asimétrica de radiación, normalmente es inferior a la diferencia de temperatura entre paredes opuestas.

To (º C) Temperatura Operativa Es la temperatura de un local ficticio, asimilado a un cuerpo negro a temperatura uniforme, en el cual un ocupante intercambiará la misma cantidad total de energía (por radiación y convección), que en el local real. Esta temperatura también se denomina Temperatura Resultante Seca (Missenard 1935). La temperatura global constituye una estimación.

La ecuación 2 (cálculo de Tg en función de Ta y Tr) puede utilizarse para evaluar la temperatura operativa. Cuando la velocidad del aire es inferior a 20 cm/s, esta ecuación se simplifica, y como en la norma ISO 7243, se puede asimilar la temperatura operativa a la media aritmética de Tr y Ta:

To

tr ta=

+2

ecuación 6

Teff (°C) Temperatura efectiva La noción de temperatura efectiva se desarrolló en USA a partir de 1923, mediante pruebas de confort percibido, con gran número de sujetos. La temperatura efectiva se determina por un juego de ecuaciones, en función de la temperatura del aire, de la humedad y velocidad del aire y del grado de vestido. Esta temperatura se determina para un confort igual al de un ambiente al 50% de humedad relativa, sin velocidad de aire. Las curvas de temperatura efectiva, son muy usadas en USA.

V (m/s) Velocidad del aire Media temporal de la velocidad del aire.

Tu (%) Intensidad de turbulencia La intensidad de turbulencia cuantifica las fluctuaciones temporales de la velocidad del aire, en un punto dado del local. Se define, para este punto, como la relación entre la diferencia típica, entre la distribución de velocidades de aire y su velocidad media.

La intensidad de turbulencia Tu, es en términos generales mayor, cuanto mayor sea la ventilación y varía entre el 30% y 60%. Las técnicas de techo frío y/o ventilación por desplazamiento, en las que el aire se introduce a baja velocidad, inducen intensidades bajas de turbulencia y por lo tanto un mayor nivel de confort.



4 Criterios de confort Se considera que existe confort térmico, cuando se dan simultáneamente las dos siguientes condiciones:

Equilibrio térmico global: la producción de calor del cuerpo humano es igual a la emisión de calor hacia el entorno. Con potencias frigoríficas normales y una regulación de temperatura adecuada, la obtención del equilibrio térmico global no presenta dificultad. Este mismo criterio, en la práctica, se usa tanto para la previsión del consumo de energía, como para la verificación formal de las condiciones de confort.

Confort térmico local: el individuo no siente en ninguna parte de su cuerpo, ni calor ni frío desagradable. Las causas de incomodidad – corrientes de aire, efectos de pared, etc. – que como se verá más tarde son múltiples, constituyen el segundo criterio, el cual en la práctica, necesita estudios más profundos.

Vamos a examinar esos criterios.

4.1 Balance térmico global El balance térmico global depende

• en cuanto a la producción de calor, del metabolismo del ocupante y de la humedad del aire (evaporación más o menos importante en los pulmones);

• en cuanto a la emisión de calor, de la vestimenta, de la temperatura operativa y de la velocidad del aire.

Cuanto menor sea el equilibrio, mayor será el porcentaje previsible de insatisfacción.

Ecuación de confort La ecuación comúnmente admitida, para la previsión de la sensación térmica global, fue establecida por el Prof. FANGER de la Universidad de Lyngby, en Dinamarca. Este, analizó las sensaciones de confort experimentadas por más de 1.300 sujetos sometidos a diversas condiciones climáticas. Los resultados de estos ensayos, conducen a una expresión matemática, que expresa el PPD (% de insatisfechos), en función, principalmente de:

• el metabolismo expresado en Met,

• el vestido de los ocupantes, expresado en Clo,

• la temperatura operativa, la cual es función de la temperatura radiante media, de la temperatura del aire y de la velocidad del aire,

• la humedad.



Sin embargo, esta expresión, que figura en la norma ISO 7730 y en el proyecto de norma europeo, no es utilizada por los especialistas debido a su complejidad: más de 10 líneas de ecuación. En la práctica, se hace referencia esencialmente, a los gráficos o tablas que figuran en las normas.

La Figura 2, da, para un PPD del 10%, la temperatura operativa óptima, en función de la actividad, expresada en Met, y del vestido, expresado en Clo. Esta figura indica, en la zona sombreada, los intervalos admisibles en torno a la temperatura operativa, para mantener un PPD inferior al 10%. Se observa que la temperatura operativa óptima es tanto más baja, cuanto más importantes sean los niveles de actividad y vestido. Pero la indicación más interesante para conceptuar instalaciones, es sin duda, que la tolerancia a la temperatura es tanto menor, cuanto menos importantes sean la actividad y el vestido. Por tanto, es en edificios de oficinas y para condiciones de verano, donde la regulación deberá ser más precisa.

Vestido

Figura 2. Temperatura operativa óptima en función de la actividad y el vestido.

Ejemplo de aplicación: Trabajo sedentario de oficina, actividad 1,2 Met: Temperatura operativa óptima en verano (vestido ligero): 25°C Temperatura operativa óptima en invierno (ropa normal): 22°C Las zonas sombreadas de la figura, indican la tolerancia en temperatura para un PPD del 10%. Los márgenes de temperatura admisibles son: 20 a 24°C en invierno, y 23,5 a 26,5°C en verano.



Corrección de la humedad relativa Las pérdidas térmicas del cuerpo humano, se producen por convección, radiación y por los intercambios latentes (evaporación). En verano, como la temperatura ambiente es normalmente mayor, los dos primeros modos de intercambio son menos importantes, y es por tanto importante, que la humedad del aire sea baja, para favorecer el intercambio por evaporación. La deshumidificación, permite a la vez, mejorar el confort (ver Capítulo 3) y controlar mejor el riesgo de condensación. Las tablas o gráficos se confeccionan generalmente para una humedad relativa del 50%, pero existe la posibilidad de considerar otros grados de humedad relativa, mediante la ecuación completa del confort, o bien usando gráficos tales como el de ASHRAE.

4.2 Incomodidad local

La ecuación del confort, expresa el equilibrio térmico de los ocupantes. Sin embargo, puede ocurrir que el equilibrio térmico, sólo sea alcanzado como media, quedando partes del cuerpo más calientes, y otras más frías. Se produce entonces, malestar localizado. En consecuencia, es necesario como complemento del equilibrio térmico global, evitar malestar local por calor o frío. Para ello se deben tener en cuenta los criterios expuestos a continuación.

Molestias debidas a corrientes de aire Investigaciones recientes (Prof. Fanger 1987) han demostrado, que a una velocidad media del aire, el malestar aumenta al aumentar las fluctuaciones temporales de velocidad del aire. Las fluctuaciones de velocidad se caracterizan por la intensidad de turbulencia Tu. Esos trabajos, recogidos en el manual de ASHRAE, y más recientemente en el proyecto de norma europea, han llevado a proponer un índice de molestia DR (Draught Risk), que corresponde al porcentaje previsible de ocupantes sensibles a las corrientes de aire, y en función de la intensidad de turbulencia:

DR Ta V V Tu= − − +( ).( , ) .( , . . , ),34 0 05 0 37 3140 62 ecuación 7

La intensidad de turbulencia se toma de tablas al respecto. Así, para una temperatura de aire de 20ºC y un índice de molestia DR del 20%, la velocidad límite del aire V, será alrededor de 15 cm/s para una difusión de aire tipo clásico, con una intensidad de turbulencia Tu, igual al 40%. En las mismas condiciones, será 25 cm/s para una ventilación por desplazamiento con intensidad de turbulencia del 20%.



Nota: esta ecuación ha sido establecida para corrientes de aire cerca de la cabeza. Para apreciación de confort a la altura de pies o tobillos, se estima (tesis Niu, p.96 ...) que el porcentaje de insatisfechos, es inferior al 5% del resultante de la citada ecuación.

GT Gradiente de temperatura vertical Criterio de confort Una diferencia de temperatura demasiado alta entre la cabeza y los pies, puede causar sensación de incomodidad. Las normas ASHRAE e ISO recomiendan que la diferencia de temperatura entre 0,10 m (pie) y 1,10 m de altura (cabeza), no exceda a 3ºK/m, mientras que el proyecto europeo fija unas diferencias máximas de 2, 3 ó 4 K/m, dependiendo del nivel de exigencia. Este criterio es particularmente importante en el caso de ventilación por desplazamiento, ya que ese tipo de ventilación conduce a gradientes verticales de temperatura elevados.

Caso de ventilación por desplazamiento La potencia fría suministrada por el aire de ventilación, es dada por:

P Cp Q t= 3 6, . . . .ρ ∆ ecuación 8

donde: Q m3/h caudal de renovación de aire, ρ kg/m3 densidad del aire, ∆T °C diferencia entre temperatura de extracción del aire y temperatura de impulsión, P W potencia de frío.

Se estima generalmente que la diferencia ∆T es proporcional al gradiente de temperatura GT, según la ecuación siguiente (TM2/90-BSRIA):

∆T

GT h

r=

−−

.( , )0 1

1 ecuación 9

donde r es un coeficiente que indica el grado de inducción del difusor: difusor de alta inducción: r = 0,5 difusor de baja inducción: r = 0,3

Aplicación: Las ecuaciones 8 y 9 permiten determinar la potencia frigorífica máxima compatible con las exigencias de confort. Para un nivel de inducción igual a 0,4 y una renovación de aire de 2,5 vol/h, o sea 6,5 m3/h/m², la potencia frigorífica máxima resultante es de 35 W/m² para un gradiente vertical igual a 3 K/m; es de 24 W/m² para un gradiente vertical igual a 2 K/m.



En la práctica, con ventilación forzada, es raro elegir niveles de ventilación superiores a 2,5 vol/h, a fin de limitar el volumen de los difusores, y el costo de la instalación de aire. Con esta restricción, el límite práctico de potencia frigorífica es del orden de 30 W/m².

Temperatura del suelo Si el suelo está demasiado caliente o frío, puede existir sensación de incomodidad en los pies, si la persona lleva calzado ligero. Los rangos de temperatura de suelo recomendados en el proyecto de norma europea, son:

Clase de confort A B C

Rango admisible de temperatura

19-29°C 19-29°C 17-31°C

Aunque este criterio se aplica principalmente a suelos calientes o fríos, conviene tenerlo presente al pensar en techos radiantes. De hecho, los intercambios por radiación entre suelo y techo, son potencialmente susceptibles de llevar al suelo a temperaturas no confortables, especialmente en casos de suelos de gran superficie, de suelos con revestimiento aislante, o en modo frío, si existe a la vez un sistema de ventilación forzada a baja temperatura.

Asimetría de radiación

Criterios de confort La asimetría de la radiación, es una causa frecuente de insatisfacción, particularmente en el caso de techos calientes o de paredes acristaladas frías. La normativa (norma ASHRAE y proyecto de norma europea) hace referencia a curvas que dan el porcentaje previsible de insatisfacción, en función de la temperatura asimétrica de radiación, para los cuatro casos siguientes:

techo frío, techo caliente, pared fría (ventana), pared caliente.



5 Aplicación a los techos climáticos – Modo frío Con un techo frío, las temperaturas de paredes (techos más otras paredes) son más moderadas que con una climatización ordinaria. Con ellas se obtiene la misma sensación de confort, es decir, la misma temperatura operativa, con temperaturas de aire mayores. El ejemplo a continuación muestra para las exigencias habituales (24 °C ó 25 °C), se puede admitir un aumento de 1 ó 2 ºC de la temperatura del aire.

Cálculo de la asimetría de radiación La asimetría de radiación se calcula, en función de la temperatura de la superficie de las diferentes paredes del local y de los factores de forma de esas mismas superficies, como se indica en el ejemplo siguiente:

• local de dimensiones 4,8 x 4,8 m y altura 3 m, • sujeto sentado en el centro del local a una altura media sobre el suelo,

de 60 cm, • fracción de superficie de techo ocupada por paneles de techo frío: 7/8, • temperatura de superficie de techo: 17 °C en los paneles fríos; 25 ºC

aparte, o sea una media ponderada de 18 °C, • temperatura de superficie de paredes verticales: 24°C, • temperatura de superficie del suelo: 22,5°C1 Se calcula la temperatura media radiante y se compara con la que se obtendría con una climatización ordinaria (por ejemplo: ventilo-convectores), para la cual se pueden admitir temperaturas de superficie de paredes uniformes de 25ºC para el techo, y 24ºC para las otras paredes.

Determinación de los factores de forma Cuarto de techo: a = b =c = 2,4 m ; de donde (Capítulo 7 – Figura 2): F = 0,035, o sea, para el conjunto del techo: F1 = 4 x 0,035 = 0,14 Suelo: a = b = 2,4 m: c = 0,6 m ; de donde (Capítulo 7 - Figura 2): F = 0,09, o sea, para el conjunto de techo: F2 = 4 x 0,09 = 0,36 Semi-pared, parte situada a más de 0,60 m del suelo: a = b = c = 2,4; de donde (Capítulo 7 – Figura 3): F= 0,0475, o sea, para el conjunto de las cuatro paredes: F3 = 4 x 2 x 0,0475 = 0,38 Semi-pared, parte situada a menos de 0,60 m del suelo:

1 La temperatura de superficie del suelo es inferior a la temperatura de las paredes, debido a la estratificación vertical de la temperatura del aire, y también a la refrigeración del suelo por el efecto radiante.



a = c = 2,4 m; b = 0,6m; de donde (Capítulo 7 – Figura 3): F = 0,015, o sea, para el conjunto de las cuatro paredes: F4 = 4 x 2 x 0,015 = 0,12

Determinación de la temperatura media radiante (ecuación 3) Techo frío: Tr = 18 . F1+ 22,5.F2 + 24. ( F3 + F4) = 22,6°C Climatización normal: Tr = 25 . F1+ 24 .F2 + 24 .( F3 + F4) = 24,1°C

Determinación de la temperatura operativa Se sitúa en condiciones de verano, con ropa de 0,6 Clo (ver Tablas 1 y 2) y una actividad de 1,2 Met. Esto da una temperatura operativa To de 23,5 °C cuando la humedad relativa es del 50%, y de 23,8 °C cuando la humedad relativa es tan sólo del 40%. Si se admite, que el techo frío está asociado a un sistema de deshumidificación que mantiene la humedad relativa al 40%, y que para climatización clásica la humedad relativa es igual al 50%, aplicando la ecuación 6, se puede determinar la temperatura del aire, Ta, correspondiente a las condiciones de confort. Techo frío: To = 23,8°C Tr = 22,6 °C Ta = 25°C Climatización clásica: To = 23,5 °C Tr = 24,1 °C Ta = 22,9°C Este ejemplo muestra que con techos fríos, es posible obtener las mismas condiciones de confort con temperaturas de aire más altas, alrededor de 2 ºC, que en el caso de climatización clásica.

6 Aplicación a los techos climáticos – modo calefacción

Caso particular de techos en modo calefacción En modo calefacción, las exigencias de confort limitan la potencia emitida por un panel radiante, a valores restrictivos como se indica a continuación (diagrama de Kollmar). Hay que recordar que estas especificaciones no tienen carácter absoluto. La publicación «Le chauffage électrique par plafond rayonnant», editada en 1989 por el CSTB y EDF (Cía. francesa de electricidad) hacen simplemente mención a un riesgo de incomodidad, por encima de una asimetría de temperatura de radiación de 12°C, lo cual, en la práctica, autoriza a potencias de calefacción altas: alrededor de 100 W/m².

Es igualmente posible reducir la asimetría de temperatura, mediante ciertas disposiciones. Un revestimiento aislante de suelo es favorable, cuando por influencia del techo calefactor, su temperatura pueda ser más alta. Esto disminuirá la asimetría de temperatura radiante y permitirá mayores potencias. De la misma manera, una solución para mejorar el



confort, consiste en disponer los paneles radiantes en las cercanías de las zonas acristaladas. Así se establece una cierta compensación de los efectos radiantes de frío y calor.

α

Figura 3. La temperatura máxima admisible del techo es función del ángulo αα. Es determinante para el confort el factor de forma entre el sujeto y el techo. Este factor de forma es función del ángulo α bajo el cual el sujeto ve el techo. Cuanto más bajo y amplio sea el local, más expuesta está la cabeza al calor radiante. La Figura 4 da las potencias máximas de calefacción para diferentes alturas de techo y longitud de local, suponiendo una profundidad del local de 6 m. Esta figura muestra como la potencia máxima admisible de calefacción aumenta con la altura del local y disminuye cuando su superficie aumenta.

0

20

40

60

80

100

120

3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0

Distancia en m

Po

ten

cia

en W

/m2

h = 3.00 m h = 2.75 m h = 2,50 m

Figura 4. Potencia máxima admisible en calefacción, en función de la longitud del techo calentado y de la altura del local (según Kollmar). Ejemplo: longitud = 6.3 m y altura = 3 m: potencia máxima admisible de calefacción: q = 54 W/m2.



Influencia de las ventanas Para alcanzar el confort, conviene, independientemente del modo de calefacción, tener en cuenta el riesgo de molestia debido a paredes exteriores con aislamiento pobre. El factor clave, es la pérdida de calor por metro lineal de fachada, pues su valor determina la temperatura media de su superficie y así pues, la velocidad de la corriente convectiva fría a la ventana. Las velocidades de aire son mayores, cuanto más alto sea el local. Para las alturas habituales, (alrededor de 2,80 m), la experiencia demuestra que hasta unos 100 à 150 W/ml, las velocidades de aire se mantienen moderadas y no hay insatisfacción. En edificios con cristales dobles, las pérdidas son casi siempre inferiores a 150 W/ml de fachada. Si no fuera así, se recomienda, para compensar el efecto de pared fría, instalar elementos de calefacción complementarios sobre la pared en cuestión, bien sean radiadores, o tramas KaRo en la pared. Observaciones: Debido al relativamente pequeño número de días de gran frío, la apreciación de las condiciones de confort no se lleva a cabo normalmente para la carga máxima de calefacción, sino para un 80% de ella. En resumen, los techos Movinord Climatización son perfectamente adecuados como calefacción de cualquier local. Por supuesto, si un inmueble está mal aislado, puede existir el riesgo de falta de confort. Por ello conviene verificar los puntos siguientes: 1. Potencia emitida Verificar que la potencia emitida por el techo cumple los criterios de confort (Figura 4 - según Kollmar). 2. Pérdidas en fachadas Si las pérdidas de las fachadas pasan de 150 W/ml, es necesario, en función del uso del local, considerar la utilización de una calefacción complementaria, que compense la radiación fría de las ventanas.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 5. CALIDAD DEL AIRE INTERIOR


Con la Climatización Tranquila de Movinord Climatización no hay aire reciclado, ni por central de tratamiento de aire, ni en el local (ventilo-convectores...). El único aire que circula es aire primario limpio. Los techos climáticos Movinord aseguran una calidad del aire interior, incomparable a la de los demás sistemas de climatización. Sin embargo, para no degradar la calidad del aire, es preciso respetar ciertas condiciones. INDICE 1 Los contaminantes del aire ........................................................1 2 Algunos conceptos, para asegurar la calidad del aire ...............3

1 Los contaminantes del aire Históricamente, los edificios siempre han sido causa de insalubridad, por motivos que van desde los olores de cocina, difíciles de evacuar, hasta focos de enfermedades contagiosas, como la peste bubónica y sin excluir los problemas debidos a emanaciones de los materiales de construcción o mobiliario. Más recientemente, los edificios modernos, equipados con fachadas cada vez más estancas al aire, con locales específicos y con instalaciones de aire acondicionado, han modificado de tal manera los términos del problema, que actualmente se ha llegado a usar por convenio, el término Síndrome de Edificios Enfermos, conocido bajo la apelación SBS o Sick Building Syndrome. Entre los factores que dan origen a este síndrome, se destacan aquellos que tienen una relación directa con los sistemas de climatización o con el edificio en sí.

Factores relacionados con la humedad del aire

La humedad es responsable de dos tipos de patologías: las relacionadas con la retención de agua en las instalaciones de distribución de aire, origen de la legionela, y las relacionadas con la humedad del aire interior. Este último es un contaminante muy particular, que puede tener efectos nocivos no solamente sobre la salud, sino también sobre la sensación de confort y sobre el estado del edificio. Para evitar deterioros en la edificación (mohos...), la humedad relativa del aire interior (referida a la temperatura interior de la pared), debe mantenerse, como media temporal, por debajo del 85%. En lo concerniente a la salud, se considera generalmente, que la humedad relativa debe estar dentro de cierto rango (entre 40% y 60%), para evitar afecciones respiratorias tales como la rinitis, y patologías de hiper-reactividad bronquial (asma), que pueden ser inducidas por la presencia de ácaros, cuya proliferación se incrementa con el aumento de humedad.



Legionela y retenciones de agua en las instalaciones

La Legionela es una enfermedad provocada por un bacilo Gram negativo. Esta bacteria fue identificada en 1976 con ocasión del 58 Congreso de la Legión Americana en Filadelfia, durante el cual, 182 de los 4400 participantes, fueron afectados por una neumonía febril que causó 30 muertes. Esta bacteria se desarrolla en aguas tibias estancadas; pueden encontrarse aisladas en depósitos de agua dulce, en distribuciones de agua caliente sanitaria e incluso en el agua para beber. La epidemia de Filadelfia tuvo su origen probablemente en el sistema de aire acondicionado. Dentro de los edificios, las fuentes principales de contaminación son los sistemas de aire acondicionado y las redes de agua caliente sanitaria. El primer foco de Legionela está en los sistemas de aire acondicionado, particularmente en los dispositivos de humidificación del aire y las estaciones aero-refrigerantes. El mecanismo de contaminación es el siguiente: la legionela presente en las gotitas en suspensión en las torres de refrigeración, es transportada por el aire e introducida a través de las rejillas de aspiración de las instalaciones vecinas, si éstas no están equipadas con dispositivos eficaces. Las redes de agua sanitaria han sido identificadas como una fuente de Legionela, responsable de numerosas patologías. Una encuesta realizada por el Laboratorio de Higiene de la Villa de París, mostró que esta bacteria se desarrolla en instalaciones interiores de inmuebles, donde el estancamiento de agua es importante. La prevención técnica está sencillamente en su principio y consiste en eliminar toda posibilidad de agua estancada. Para ello se citan, como precauciones: • Recogida de las aguas residuales en canalizaciones cerradas lo más

cerca de su origen, con colector directo al alcantarillado. Tratamiento de estos colectores contra la invasión de musgos y algas.

• Inspección periódica y limpieza de pulverizadores y ventiladores.

Materiales de construcción y mobiliario

Los materiales utilizados en mobiliario, revestimientos o construcción, pueden dar lugar a emanaciones de contaminantes químicos, que deberán ser evacuadas por la ventilación. Es esencial reducir las emisiones de contaminantes. Entre ellos, el formaldehído es una causa mayor de insalubridad, dada su presencia en ciertas resinas (madera, contrachapado, pegamentos,...), aún después de varios años de su instalación. Igualmente se deben mencionar los aislantes fibrosos, que dejan escapar polvo de fibra de vidrio, o de lana mineral. En locales específicos, las máquinas (fotocopiadoras, reproductoras de planos,...) emiten frecuentemente ozono, amoniaco, y otros disolventes volátiles perjudiciales a la salud. Tales locales, deben ser clasificados dentro de la categoría de locales con contaminación específica, donde el reciclado de aire queda prohibido.



Efecto del reciclado de aire

El reciclado de aire, consiste en introducir de nuevo en los locales, una parte del aire extraído, y así recuperar energía. Esta práctica, motivada por las crisis de energía, es cuestionada hoy por los especialistas en higiene, ya que a pesar de los filtrados y tratamientos del aire reciclado, ciertos contaminantes, y en especial los contaminantes gaseosos, no pueden ser eliminados. Existe además la contaminación de la superficie interior de los conductos, especialmente en lugares donde se fuma. Si se prevé una instalación con reciclaje de aire, conviene respetar un mínimo de disposiciones: • prohibir revestimientos que puedan ser fuente de polución y polvo en

el aire, • reservar preferentemente el reciclado para los periodos de no-

ocupación, dando prioridad a los periodos de todo aire nuevo durante la ocupación de los locales,

• verificar regularmente con mantenimiento, el buen funcionamiento de las compuertas de admisión de aire nuevo,

• prohibir todo reciclaje de aire proveniente de locales de contaminación específica, lo cual significa, que durante la vida del edificio, no deben ser modificados los destinos de los locales, sin tomar precauciones.

2 Algunos conceptos para asegurar la calidad del aire

Tomas de aire nuevo

Las tomas de aire nuevo, no deben permitir la introducción de aire contaminado. No deben estar situadas ni tan cerca del suelo, que permitan la entrada de gases de escapes, ni demasiado cerca de salidas de aire del edificio o de otro edificio vecino. Las tomas de aire además, deben estar protegidas de la lluvia y de la nieve y diseñadas para evacuar el agua estancada. En locales específicos, se deben implantar unidades especiales. Estos locales no pueden servir de paso ni de almacén. Para limitar la entrada de aire viciado, se aconseja que tales locales se mantengan con una ligera depresión, respecto a los locales cercanos. Las unidades especiales, que incluirán las puertas de visita, deben presentar las características de estanqueidad al aire, conforme a la norma europea EN 1886. Humidificación y deshumidificación del aire

Se debe evitar la humidificación del aire en la medida que ello sea posible. Según estudios escandinavos (NKB, Junio de 1991), la humidificación centralizada puede producir efectos secundarios tales como el desarrollo



de ácaros que favorecen patologías asmáticas, la enfermedad del legionario y otras patologías. Para ciertos ambientes o procesos, pueden ser exigidas especificaciones especiales en materia de humedad, que requieran técnicas especialmente adaptadas al caso. Es oportuno prever una batería de deshumidificación. Conviene también prever un drenaje eficaz, acompañado de un sistema que no permita el paso de gotitas, cuando la velocidad del aire sea superior a 2,5 m/s.

Filtrado del aire

Al reducir la concentración de partículas en el aire, el filtrado protege por un lado a los ocupantes del local climatizado, contra polvos o aerosoles portadores de partículas biológicas, y por otra parte, protege a los equipos contra atascos o contra partículas perjudiciales a su buen funcionamiento. Las bacterias, lo mismo que las esporas de ciertos hongos, miden menos de un micrómetro y se desplazan con el aire, bien sea transportadas por partículas relativamente gruesas (más de 5 micrones) que producen alergia o son tóxicas, o bien por aerosoles, donde la dimensión no excede, en general, a 1 micrón. La calidad de un filtrado depende de la elección de filtros, y de su instalación. La estanqueidad lateral, que es su punto débil, debe ser sometida a una cuidadosa ejecución (ref. EN 1886). Es frecuente que una mala instalación, sea causa de fugas laterales que reduzcan a nada la calidad del filtrado. Los filtros, según la normativa europea, deben estar protegidos de la humedad proveniente de humidificadores, baterías de frío, lluvia o nieve y filtrado de aire nuevo: • en 1er lugar, a la entrada del aire, • en 2º lugar, a la salida de las unidades especiales. El aire reciclado es tratado mediante filtros en las mismas tomas. Es de notar que salvo cuando se coloquen absorbentes del tipo carbón activo, esta disposición no protege ni contra las partículas de humo, ni contra los contaminantes gaseosos reciclados.

Materiales y accesibilidad

Los componentes que exigen mantenimiento, deben ser fácilmente accesibles y reemplazables. Lo mismo sirve para los elementos constructivos de las redes de impulsión y extracción, especialmente las baterías de frío y los ventiladores centrífugos. Para ellos deben proveerse aberturas, que permitan la limpieza de las paredes internas del armazón, de manera que se evite el desarrollo de bacterias o musgos.



Los componentes de las instalaciones deben ser de materiales no emisores de contaminantes, y no deben constituir un terreno propicio al desarrollo de microorganismos. Esto concierne particularmente a los conceptos siguientes: • materiales fibrosos provenientes, por ejemplo, de silenciadores, • fuga de contaminantes por filtros mal mantenidos, • aceites residuales de la fabricación, en conductos de aire, • paredes internas de los conductos de aire que deben ser lisas,

resistentes a la abrasión, y sin zonas con posibilidad de retención de aire.

Recuperadores de calor

Se distinguen usualmente cuatro tipos de intercambiadores:

• baterías aire-agua que pueden estar separadas una de la otra, sin límite de distancia y unidas por un conducto de fluido transmisor, generalmente agua refrigerada,

• bombas de calor, aire extraído - aire nuevo, que funcionan de forma similar con interposición de una máquina termodinámica destinada a aumentar el intercambio,

• intercambiadores de placas, los cuales presentan buenos rendimientos, pero exigen la concurrencia de dos flujos de aire y por lo tanto no están exentos del riesgo de fugas,

• intercambiadores rotativos, en los cuales, el rotor pasa alternativamente por los dos conductos, ocasionando un cierto reciclaje de aire, que puede ser combatido si se respeta una adecuada jerarquía de presiones.

Si existe un recuperador de calor del aire extraído, el diseño de la instalación debe prevenir el riesgo de recirculación del aire extraído hacia el aire impulsado. Esto se puede lograr, bien por un circuito de transferencia con intercambiador doble aire/agua, o bien, en el caso de intercambiador aire/aire, concibiendo la instalación de forma que la presión del aire soplado, sea siempre superior a la del aire extraído. Se evita así la polución del aire debida a defectos de estanqueidad del intercambiador de calor, que pudieran ser particularmente importantes con ciertos tipos de materiales, por ejemplo, los intercambiadores rotativos.

Eficacia de la ventilación

Los diferentes principios de ventilación (apertura de ventanas, mezclado, desplazamiento), evacuan los contaminantes con mayor o menor eficacia. En el Capítulo 6 figuran algunas indicaciones al respecto.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 6. VENTILACIÓN


Todos los sistemas de ventilación pueden ser asociados a los techos Movinord Climatización: ventilación clásica por mezclado de aire, VMC (Ventilación Mecánica Central), ventilación por desplazamiento, e incluso, como sucede a menudo en viviendas, ventilación por simple apertura de ventanas. INDICE 1 Techo Movinord Climatización asociado a aire tratado...........1 2 Ventilación por mezcla de aire ................................................2 3 Ventilación por desplazamiento ..............................................2 4 Ventilación por desplazamiento o mezclado ..........................6 5 Ventilación por ventanas o VMC: una solución para vivienda y edificio público menor. ..............6

1 Techo Movinord Climatización asociado a aire tratado Los techos Movinord Climatización van generalmente asociados a un sistema de tratamiento del aire, el cual controla el filtrado y temperatura del aire soplado. En la mayoría de los casos, se controla también la humedad del aire soplado, lo que permite (ver Capítulo 7) optimizar a la vez, la emisión del techo y las condiciones de confort. El caudal de aire nuevo, es función únicamente de las normas de higiene, las cuales son generalmente determinadas por los códigos de trabajo y reglamentos de sanidad y normativa. Para oficinas, el caudal de aire es según UNE 100-011-91, de 36 m3/h por persona. En su espíritu, la reglamentación, intenta controlar la polución del aire inducida por la actividad humana. Sin embargo, una parte considerable de la polución interior, proviene de los materiales presentes en el edificio. Por ello, para obtener la suficiente calidad de aire, es importante no limitar la polución considerada, a la que producen los ocupantes, sino también tener en cuenta materiales y equipos. Ventanas Los techos Movinord Climatización son perfectamente compatibles con apertura de ventanas, ya que las sondas de punto de rocío impiden la condensación. Además, la experiencia muestra que los usuarios se adaptan espontáneamente: en invierno, cuando hace frío, no hay tendencia a abrir ventanas; lo mismo sucede en verano cuando el aire climatizado es más agradable que el aire húmedo del exterior.



2 Ventilación por mezcla de aire

reprise

Grille entréed'air

Figura 1. Esquema clásico de circulación del aire, con una ventilación por mezcla de aire. La ventilación por mezcla de aire, constituye la solución tradicional. No ofrece problemas, salvo prever la posición de las rejillas en el techo. Por ello, si fuera posible, son preferibles las rejillas de pared. En cualquier caso, es deseable que el chorro de aire sea dirigido por debajo de la superficie del techo(ver Fig. 1). Esto mejora de manera notable los intercambios térmicos (ver Capítulo 8).

3 Ventilación por desplazamiento Características Hasta finales de los 80, la climatización por techos fríos se asociaba únicamente a ventilaciones por desplazamiento, lo cual se consideraba garantía de un confort absoluto. Efectivamente, la ventilación por desplazamiento no crea corrientes de aire molestas, no ocasiona problemas de ruido, y la evacuación del aire viciado se efectúa con mayor eficacia. En ventilación por desplazamiento, el aire frío se “vierte” en el local, formándose en la parte inferior, un lago de aire fresco que se mueve hacia arriba, debido exclusivamente al calentamiento por contacto con las fuentes de calor del local, y a su empuje natural. Los flujos de aire que se inducen, son relativamente altos. El caudal horario de aire inducido por un ocupante, es aproximadamente igual a su peso. Esto representa un flujo aproximado de 75 kg/h ó 62 m3/h, para un hombre de peso medio.

impulsión

extracción



Cuando este caudal es superior al caudal de ventilación, una parte del aire inducido por los ocupantes, desciende de nuevo. Se crean entonces, circuitos de aire localizados en la proximidad de los ocupantes, según se representa en la Figura 2. Si por el contrario, el caudal de ventilación es superior al caudal inducido, es entonces la ventilación por desplazamiento la que predomina y se lleva la totalidad de las emanaciones de los ocupantes (calor, olor). La ventilación por apertura de ventanas es comparable a la ventilación por desplazamiento. No se produce ruido, y si la temperatura exterior es del orden de 15 a 20 ºC, no hay corrientes molestas.

lac d'air frais

Figura 2. Movimiento del aire inducido por el calor humano, con ventilación por desplazamiento. Diseño de las bocas de difusión Las rejillas de ventilación normales deben ajustarse específicamente a las exigencias de los locales. Es necesario asegurar una buena difusión sin crear corrientes de aire molestas. Con los sistemas de ventilación por desplazamiento, desaparece este contratiempo. Dado el efecto de lago frío y la difusión a poca velocidad (alrededor de 20 cm/s), se puede elegir libremente la disposición de las bocas en el local. Las bocas son de una concepción muy sencilla, ya que se trata generalmente de una cubierta perforada. Las exigencias esenciales son: 1. Buen reparto del flujo de aire a través de los orificios. Esto puede ser

motivo de un diseño elaborado, por ejemplo en habitaciones de relajación.

2. Obtención de flujo laminar del aire a baja velocidad, para evitar turbulencias que degraden el confort y el efecto de desplazamiento. El carácter laminar se obtiene en general, por interposición de un material

Lago de aire fresco



que lamine (fieltro especial), y con una velocidad del flujo de aire (referida a la sección total de la boca) del orden de 20 cm/s.

3. Confort acústico: la velocidad en las entradas de aire, se debe mantener baja. Al ser la ventilación por desplazamiento y los techos fríos, equipos perfectamente silenciosos, no conviene degradar la acústica. Se deben mantener por lo tanto, velocidades moderadas del aire en los conductos.

Figura 3. Ejemplo de boca (2) para desplazamiento de aire desde rejilla en el suelo (1) –9 cm alto y 2,5 ancho (desarrollada por: HeKa KaRo) La buena distribución de aire se asegura en un suelo técnico (3) interponiendo un perfil perforado (4), a la altura de la junta de dilatación de la pared. Eficacia de la ventilación La eficacia E de un sistema de ventilación viene dada por la expresión:

0

0

εεεε

−−

= sE

donde:

ε = concentración de contaminantes a la altura de los ocupantes, ε0 = concentración de contaminantes del aire entrante, εs = concentración de contaminantes del aire extraído.

En ventilación por mezcla de aire, se da una concentración uniforme de contaminantes: ε y εs toman el mismo valor; la eficacia de la ventilación es E = 1. En ventilación por desplazamiento, los contaminantes tienen tendencia a situarse en la parte alta de la habitación y por ello, son evacuados más rápidamente por el sistema de ventilación. Esto quiere decir, que la eficacia de una ventilación por desplazamiento, es superior que con



ventilación ordinaria por mezcla de aire. En ventilación por desplazamiento, los contaminantes quedan localizados principalmente en la parte alta de la habitación y en las "zonas de convección". La eficacia es pues mayor, y se obtiene mejor calidad de aire, con el mismo caudal. Este resultado, ampliamente confirmado por la experiencia, constituye en gran parte, el origen del éxito de la ventilación por desplazamiento, en los países germánicos y escandinavos. ¿Se debe admitir entonces, que la presencia de techos fríos, va en contra de esa ventaja? En efecto, los movimientos de convección descendentes, pueden entrañar una recirculación del aire viciado, desde la parte alta hacia abajo, donde éste, es de nuevo arrastrado por el aire de desplazamiento. Las mediciones (proyecto F&E /l/ en las fábricas farmacéuticas Henning – 1988), ponen en evidencia este fenómeno, el cual se manifiesta a partir de que la influencia de techo frío sea superior al 20% en el balance climático. Así, la asociación de un techo frío a una ventilación por desplazamiento, no conduce necesariamente a una calidad de aire superior a la que se obtendría con una climatización basada únicamente en una ventilación por desplazamiento. Por lo tanto, la ventilación por desplazamiento, aunque sea preferible a la ventilación por mezcla desde el punto de vista acústico, no es superior, en términos de calidad del aire interior, cuando va asociada a techos fríos. Ventilación por desplazamiento a partir del techo Debido a la altura de las bocas de ventilación, no siempre es posible encajar en obra los sistemas de ventilación por desplazamiento. Sin embargo, es perfectamente posible colocar tales bocas... en el techo. El aire es vertido en los locales de forma laminar, a través de rejillas en el techo, (proyecto Lichtwer Pharma. /2/). Si las bocas están próximas a la pared, el aire circula cerca de la pared hacia abajo y a su vez forma el lago de aire fresco. Todo sucede como si el aire viniera de una verdadera boca de ventilación por desplazamiento. El posible inconveniente de un ligero riesgo de incomodidad, debido al chorro de aire fresco en línea con la boca del techo, queda en la práctica, muy localizado y poco molesto. Un método sencillo de ventilación por desplazamiento desde el techo, consiste en utilizar como boca, una placa perforada, en un panel suspendido. Igual que en las bocas de la parte inferior, la placa deberá estar equipada con el fieltro laminador. Naturalmente, es necesario prestar atención a la temperatura de soplado del aire de impulsión. Si es demasiado baja, se produce aceleración del flujo de aire por gravedad y se aprecia incomodidad debida a la corriente de aire frío. Si es demasiado alta (lo cual sucede cuando la diferencia de temperatura con la parte alta del local es de 2 ó 3 °C), el aire tiende a quedarse pegado al techo.



4 Preferencia de ventilación por desplazamiento o por mezcla Con los techos Movinord Climatización, la única función de la ventilación es renovar el aire higiénico. Tal ventilación, que necesita caudales de aire relativamente bajos, no puede ser origen de fenómenos de incomodidad térmica. La ventilación por desplazamiento, no constituye pues, una ventaja decisiva, aún considerando que mejore la eficacia en ventilación y que, a caudales iguales, aporte alguna frigoría más que la ventilación por mezcla. Ya que los techos Movinord Climatización pueden ser combinados con cualquier sistema de ventilación, el criterio determinante se basará, en definitiva, en las imposiciones del emplazamiento: posibilidades de montaje y costo de los sistemas de aire.

5 Ventilación por ventanas o Ventilación Mecánica Centralizada Los techos Movinord Climatización no necesitan ventilación mecánica. Se puede ventilar por simple apertura de ventanas. En lugares donde las condiciones de local y la humedad relativa lo permitan, se puede practicar este modo de ventilación. Puede llevar a una menor emisión del techo, pues al no ser posible deshumidificar el aire interior y para evitar riesgos de condensación, se debe mantener la temperatura de entrada del agua, en un valor superior en 2 ºC a la temperatura de rocío del aire exterior (ver Cap. 3). La limitación de la temperatura del agua permite evitar las condensaciones durante la apertura de ventanas. De cualquier modo, si las ventanas se mantienen cerradas mucho tiempo, la temperatura de rocío del aire del local, es susceptible de exceder el valor que se haya fijado. Será entonces necesaria como precaución complementaria, una sonda de punto de rocío, situada en el techo (ver Cap. 3). Con ventilación por ventanas, es necesario (como con cualquier otro sistema de climatización) dimensionar con amplitud el techo frío. En ausencia de tratamiento del aire, el techo debe además calentar o enfriar el aire exterior, para lo cual necesita disponer de mayor potencia. Esta será del orden de un 30% de potencia frigorífica suplementaria, en el caso de una oficina. Limitación reglamentaria En Europa, la asociación de un sistema de climatización con ventilación por apertura de ventanas, es admitida en edificios de viviendas. Sin embargo, para edificios públicos nuevos, existen limitaciones lógicas. En algunos países existen disposiciones legales aplicables a construcciones nuevas de oficinas o comercios, que imponen, o bien una regulación en función de la temperatura exterior, o bien, cuando la



superficie climatizada es superior a 400 m², la colocación de un dispositivo (contactos de ventana) que pare automáticamente la climatización del local, en caso de apertura. Ventilación Mecánica Central La instalación de una VMC con rejillas de entrada de aire, constituye naturalmente una ventaja, en comparación a la ventilación por apertura de ventanas. Esta debe ser preferida, siempre que la disposición de los lugares lo permita. /1/ Herbst, D., Cousin, R.: Producción farmacéutica con techo climatizador y ventilación. 1987 /2/ Herbst, D., Cousin, R.: Ventilación por boca en el techo. 1986.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 7. TRANSMISIÓN DE CALOR


INDICE 1. Generalidades ....................................................................... .. 1 2.Transferencias por radiación...................................................... 1 3.Transferencias por convección ................................................ 6 4.Transferencias por conducción ................................................ 7 5.Transferencias globales local - agua..........................................9 6.Determinación de los rendimientos térmicos .........................11

1 Generalidades

Loca

l/tec

ho

tech

o/ag

ua

Transmisión de calor en un techo enlucido Movinord Climatización Los intercambios térmicos se pueden producir de tres maneras: • por radiación entre dos superficies enfrentadas, • por convección entre el aire y la superficie de un cuerpo (cuerpo

humano, pared), • por conducción entre dos cuerpos en contacto, o en el interior de un

cuerpo. En los techos fríos, los intercambios térmicos hacia el local climatizado se efectúan esencialmente por radiación y luego por convección, mientras que las pérdidas hacia la parte superior, se producen predominantemente por conducción.

2 Transferencias por radiación

Principios de la refrigeración La ley de Stefan-Boltzmann, expresa la potencia energética P, radiada por un cuerpo negro, en función de su temperatura T:

PT

=+

5 67

273

100

4

, . ecuación 1



Consideremos dos superficies S1 y S2, intercambiando calor por radiación; por ejemplo, un techo frío y las demás paredes de un local. Es bien sabido que si una superficie (S1), en este caso el techo frío, es llevada a una temperatura diferente a la de su entorno (S2), S1 intercambiará calor con S2 por efecto de radiación. De hecho, cada superficie, S1 o S2, emite hacia la otra superficie una cantidad de calor que varía en importancia según su temperatura se eleva. La superficie S2, más caliente, emite más calor del que recibe y tiene pues, tendencia a enfriarse. Se dice que emite una radiación positiva. A la inversa, la superficie más fría emite menos calor del que recibe, lo cual es considerado como radiación de frío. La expresión exacta que permite determinar la potencia frigorífica intercambiada por radiación, se deduce de la ley de Stefan Boltzmann:

( ) ( )[ ]42

41

8 273273..10.67,5 +−+= − TTFP ecuación 2

donde: F - Factor combinado de forma y de emisión, T1 ºC Temperatura de la cara expuesta del techo, T2 ºC Temperatura media de las paredes internas del local, P W/m2 Potencia intercambiada por radiación. Valores del factor F El valor de F, depende de la geometría del local (factor de forma) y de la emisión térmica ε del revestimiento de la superficie del techo. Pero también depende de los demás materiales presentes en el local. Para la mayoría de las instalaciones, donde los paneles están en un mismo plano (techos), el factor de forma es igual a 1, y las emisiones térmicas están comprendidas entre 0,90 y 0,95, lo que conduce (ecuación 4) a un factor teórico F, comprendido entre 0,81 y 0,90. Por lo general, se aplica el valor recomendado por ASHRAE: F=0,87, que corresponde a la expresión práctica siguiente, válida en la mayoría de los casos: P = K (T2 - T1) ecuación 3 donde K es el coeficiente de intercambio por radiación que se muestra en la Fig. 1:



4,6

4,8

5,0

5,2

5,4

5,6

5,8

6,0

0 2 4 6 8 10

T2-T1 (°C)K

(W

/m².

°C)

T1=15°C

T1=20°CT1=25°C

Figura 1. Variación del coeficiente de intercambio por radiación K en función de la temperatura del local, T2 y de la temperatura del techo T1. El valor de K varía entre 4,7 y 5,5 W/m²•°C. En general, no se tienen en cuenta esas variaciones y se mantiene un valor constante, por ejemplo:

K = 5 W/m².ºC

En ciertas circunstancias, puede ser relevante un cálculo preciso del factor F, como por ejemplo para la evaluación de las condiciones de confort. Se desarrolla a continuación, en dos casos, el cálculo donde intervienen los coeficientes de emisión de las paredes y el factor de forma entre el techo y la superficie receptora (por ejemplo, los ocupantes). Determinación de F según la emisión de los materiales La ecuación siguiente (ecuación de Hottel), puede ser utilizada con facilidad, para determinar con precisión el factor F, cuando los paneles fríos no cubren la totalidad de la superficie, o cuando las emisiones térmicas presentan valores poco comunes.

2

1

21

).11

(1

1

A

AF

−+=

εε

ecuación 4

donde: A1 Superficie del techo frío A2 Superficie vista de las otras paredes, suponiendo temp. uniforme εε1 Coeficiente de emisión de la cara inferior del techo εε2 Coeficiente de emisión de la superficie receptora Ejemplo : Caso de un local con una superficie de suelo A2= 20m2; el techo frío cubre la mitad de esta superficie, A1= 10 m2; la emisión de cada superficie es igual a 0,95; se deduce F= 0,93. Si se aplica el mismo cálculo considerando superficies iguales, se obtendrían intercambios algo menores: F = 0,90.



Valores usuales de los coeficientes εε 1

Superficies negras no metálicas 0,90 a 0,98 Ladrillo, cemento, acero, pinturas, yeso, 0,85 a 0,95 Vidrio corriente 0,93 Pinturas usuales y emplaste blanco 0,90 a 0,98 Aluminio bruto 0,07 a 0,09 Acero galvanizado 0,23 a 0,28 Hormigón 0,94 Papel 0,93 Yeso 0,91 Madera 0,90

Determinación del factor de forma cuando interesan las condiciones de confort En este caso, el factor de forma es útil para establecer el balance térmico global del sujeto. El valor de este factor depende de la posición del conjunto de las superficies receptoras del cuerpo. Si el sujeto está de pie, las superficies receptoras son esencialmente verticales y el factor de forma del sujeto con las paredes verticales, es elevado. Inversamente, si el sujeto está sentado, el factor de forma con las paredes horizontales, es más elevado que en el primer caso. Las expresiones que permiten calcular esos factores las estableció FANGUER en 1970. Así, las Figuras 2 y 3, muestran el factor de forma entre un sujeto sentado y un elemento de pared vertical u horizontal, en función de las dimensiones a y b del elemento de pared, y de la distancia o separación al sujeto.

Figura 2. Valor del factor de forma entre un sujeto sentado y un elemento de techo o de suelo, de dimensiones a-b, cuando el sujeto está situado al lado de este elemento, a una distancia c del techo o del suelo.

Ejemplo: sujeto situado en un local rectangular: a=4m x b=5m; distancia entre sujeto y techo: c=2,50 m: a/c=1,6; b/c=2; resultado: F= 0,062.



Figura 3. : Valor del factor de forma entre un sujeto sentado y un elemento de pared vertical, de dimensiones a-b, cuando el sujeto se sitúa a un lado de este elemento, a una distancia c de la pared. Ejemplo: sujeto sentado a una altura media de 0,6 m, frente a una pared de dimensiones a = 5, y b = 3 m de altura; distancia entre el sujeto y la pared c = 4 m: pared por encima de 0,6 m: a/c = 1,25; b/c = 0,6; resultado: F = 0,036. pared por debajo de 0,6 m: a/c = 1,25; b/c = 0,15; resultado: F = 0,08. Determinación del factor de forma en el caso de una superficie receptora plana Este factor de forma, usado para calcular las temperaturas de equilibrio de diferentes paredes, se muestra en la Figura 4 o en la Figura 5, según se consideren paredes paralelas o perpendiculares.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

b/c

F

a/c = 100 a/c = 2a/c = 1 a/c = 0,75a/c = 0,5 a/c = 0,25

Figura 4. Valor del factor de forma entre una superficie horizontal plana, infinitamente pequeña y un elemento de techo, de dimensiones “a y b”, cuando la superficie plana se sitúa a un lado de este elemento, a una distancia “c” del panel.



0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4b/c

F

a/c = 100 a/c = 2a/c = 1 a/c = 0,75a/c = 0,5 a/c = 0,25

Figura 5. Valor del factor de forma entre una superficie horizontal plana infinitamente pequeña y un elemento de pared vertical de altura a y longitud b, cuando la superficie plana está situada cerca de este elemento y a una distancia c de la pared.

3 Transferencias por convección

Transferencias del aire por convección ASHRAE /1/ da las expresiones siguientes, como válidas para el cálculo de la potencia por convección, en función de la temperatura del aire Ta y de la temperatura T1, en la cara inferior del panel:

en modo calefacción 25,1

1 ).(14,0 TaTP −= ecuación 5

en modo frío

P Ta T= −2 2 1 1,31, .( ) ecuación 6

Al ser el aire frío más pesado que el aire caliente, las transferencias por convección, son mucho más importantes en modo frío que en modo calor. Es importante tener en cuenta que las expresiones anteriores son para aire en calma. En la realidad, los intercambios por convección aumentan sensiblemente, si el aire de ventilación se introduce cerca de los paneles radiantes. El rendimiento es muy variable, dependiendo de las condiciones de temperatura y de velocidad de aire introducido, y difícilmente puede ser previsto con antelación. Las medidas llevadas a cabo según norma DIN, por el laboratorio de la Universidad Técnica de Stuttgart, con paneles KaRo /2/, muestra que el chorro de aire al techo (caudal de aire 10 m3/h.m²) aumentó la potencia frigorífica del techo KaRo en un 13%.



Transferencias por convección entre el fluido portador de calor y los paneles capilares La expresión que da el coeficiente de transferencia por convección interna, depende del régimen de evacuación del agua: turbulento o laminar (ver a continuación). En régimen turbulento, se aplica la ley de Colburn, escrita a continuación para agua a 15°C.

hiV

D= 1540

0 8

0 2.,

, ecuación 7

expresión en la que:

V m/s Velocidad del caudal de agua en el conducto, D mm Diámetro interior del conducto, hi W/m².°C Coeficiente de transferencia por convección

interna

Emisión total de un techo frío

La emisión frigorífica total de un techo frío, es el total de las transferencias por radiación y convección dadas en las ecuaciones 2 y 6. Si se tiene en cuenta el aumento de las transferencias por convección debidas a los movimientos de aire, y si se admite la igualdad de temperaturas del aire y de las paredes, esto conduce a la expresión siguiente:

ecuación 8 Esta expresión, válida en condiciones medias de velocidades de aire, es la expresión práctica a utilizar para evaluar la emisión de un techo, cuando se conoce la temperatura superficial T1 y la temperatura representativa del local, Ta.

4 Transferencias por conducción

El transporte de calor desde la superficie del techo al agua, se efectúa por conducción térmica. La fuerza motriz es la diferencia de temperatura entre la temperatura del techo, Tp y la del agua, Tm. P = (Tp - Tm )/Ri ecuación 9

P = 8,92.(Ta - T1)1.1

Tec

ho/

agua



donde: P W/m² Potencia frigorífica del techo Ri m².°C/W Resistencia a la conductividad Tp °C Temperatura media de la superficie del techo Tm °C Temperatura media del agua A la inversa del coeficiente de transferencia por convección, el cual depende de las velocidades del aire y del coeficiente de transferencia por radiación, el cual a su vez depende de la heterogeneidad de las temperaturas del local, la resistencia a la conductividad Ri depende únicamente de las características físicas del techo. La influencia de la temperatura del techo sobre Ri es tan pequeña que puede ser olvidada. El coeficiente Ri es por lo tanto, independiente de la configuración del local, lo cual permite, bien sea por cálculo o por medición, una fácil determinación de su valor. La instalación de tubos de diámetro normal, implica espesores importantes de enlucido y además, espacios de varios centímetros. Los tubos capilares KaRo, por el contrario, gracias a su poco espesor, tienen una separación de sólo 1 cm y pueden ser colocados con una ligera capa de enlucido. De esta forma, la resistencia a la conductividad es muy baja. Es esta propiedad de los tubos capilares, la que dio origen a su desarrollo, al principio de los 80.

Amplitud de temperaturas y efecto aleta

DT

med

.

Talocal

DT

max

Tptecho

Figura 6. Perfil de temperatura en techo metálico Movinord Gracias al reducido intervalo entre tubos capilares, las tramas KaRo presentan una gran eficacia del efecto aleta. Esta característica está relacionada con el rango de temperaturas en la superficie del techo, por medio de la relación entre el valor medio de Tm-Ta, y el valor máximo de esta diferencia:

TmTa

TpTa

−−

=µ



Ta = temperatura ambiente Tp = temperatura media del techo Tm = temperatura media del agua

El rango de temperaturas en el techo es un factor esencial para un criterio de calidad; cuanto mayor sea la amplitud, tanto más debe aumentarse la temperatura media del agua, si se quiere conservar la misma protección contra las condensaciones. Entonces disminuye la emisión del techo. La figura 7, que se refiere a una trama KaRo colocada sobre una placa de chapa perforada de 0.7 mm de espesor, ilustra la influencia del espacio entre tubos sobre la eficacia del techo. En este ejemplo, la eficacia del efecto aleta, próxima al 99.6%, está muy próxima al máximo teórico.

63,3% 65,4%

69,7% 73,4%

78,0%

82,8%

87,3%

91,7% 95,5%

98,3% 99,8%

50,0%

55,0%

60,0%

65,0%

70,0%

75,0%

80,0%

85,0%

90,0%

95,0%

100,0%

210 190 170 150 130 110 90 70 50 30 10 Distancia de tubos en mm

Efe

ctiv

idad

Dist..

Figura 7. Eficacia de un techo metálico en función de la distancia entre tubos. Para un intervalo de 10 mm, la eficacia es del 99,8%

5 Transferencias globales local - agua

Combinación de transferencias por conducción y radiación Las transferencias globales son la resultante de las transferencias por convección, por radiación y por conducción. Se deducen de las ecuaciones que rigen estas transferencias. Combinando las ecuaciones 8 y 9, se obtiene la expresión siguiente:

P Ta T= −7 4 1 1,1, .( ) ecuación 10

Tal expresión permite determinar en función de Ri, la temperatura media del agua fría necesaria para obtener una potencia dada, P. Esta temperatura deberá ser tanto más baja, cuanto mayor sea la resistencia a la conductividad, es decir cuanto mayor sea Ri.

loca

l/tec

ho

tech

o/ag

ua



Determinación de la temperatura de entrada del agua Para simplificar la ecuación anterior, es costumbre explicar el rendimiento de los techos fríos, mediante la expresión simplificada siguiente: P = C. (Tm-Ta)n

En la cual, los coeficientes C y n, que caracterizan el rendimiento del techo frío, pueden ser medidos según la norma DIN 4715 Para determinar la temperatura de entrada Te, es necesario conocer el caudal de agua Q, y hacer referencia a las dos ecuaciones siguientes, correspondiente una al balance térmico sobre el agua, y la otra a la definición de la temperatura media logarítmica:

P Q T T= −4 18 1 2, . . ( ) ecuación 11

−−

−=−

TsTa

TeTaLn

TeTsTmTa ecuación 12

donde: Te °C Temperatura de entrada del agua fría, Ts °C Temperatura de salida del agua, Ta °C Temperatura del local, Tm °C Temperatura media del agua en el techo. Q g/m².s Caudal del agua para una superficie de techo de 1 m², Si, como en general, el caudal Q es suficiente, las temperaturas Te y Ts están próximas y se puede simplificar la ecuación 12:

DTm Ta T T= − +( ) /1 2 2 ecuación 13

En la práctica, tal simplificación está justificada si el caudal Q es superior a 4g/s.m² y el error relativo resultante, inferior al 2%, puede ser desechado. La relación útil para determinar Te en función de P, Q y Ta, es en definitiva la siguiente:

T TaP

C

P

Q

n

18 36

1

= −

−

, . ecuación 14



6 Determinación del rendimiento térmico

La primera norma de medida del rendimiento térmico de los techos fríos, es la DIN 4715: Raumkuehlflächen. Fue promulgada en Abril de 1993, y codifica de manera rigurosa, los métodos de medida de la emisión frigorífica. Se puede considerar hoy que sólo los ensayos llevados a cabo conforme a esta norma, aportan garantías suficientes de exactitud. Esta norma caracteriza la emisión de un techo frío por dos factores C y n, que corresponden a la expresión siguiente:

P C DTmn= . ecuación 15

donde Ta es la temperatura de referencia del local. En las condiciones de ensayo de la norma DIN V 4715, esta temperatura se refiere a la global medida en el centro del local de ensayo normalizado, a 1,1m por encima del suelo. Se puede comprobar que esta temperatura es generalmente inferior en algunas décimas de grado C, a la temperatura local del aire. Quizá se explique la emisión del techo, si se recuerda un valor de referencia para la diferencia de temperatura Ta-Tm. Este valor es del orden de 10 °C en modo frío y de 15 °C en modo calor. Anteriormente a 1993, fecha de ratificación de la norma DIN 4706, el rendimiento se determinaba mediante la caracterización separada de las transferencias por conducción y por convección-radiación. Estas últimas se medían en cámara climática (Institut Hermann Rietschel de la Universidad Técnica de Berlín) y las transferencias por conducción se determinaban bien por cálculo (tubos capilares enlucidos), o por mediciones complementarias /3/ (caso de los techos metálicos). Los rendimientos eran así determinados mediante la combinación de estos resultados (ver por ejemplo la ecuación 10). /1/ Ashrae, HVAC Handbook - Schutrum et Vouris - 1954 /2/ Mediciones DIN /3/ Pr. Graeff, Technische Fach Hoch Schule, Giessen Universidad Técnica de Stuttgart conforme a la norma DIN V 4706.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 8. RENDIMIENTO TÉRMICO


El cálculo de un techo de Movinord Climatización, se efectúa en varias etapas:

cálculo de cargas frigorífica y calorífica - elección del techo - determinación de temperaturas - caudales de agua. A continuación se analizan las etapas y se explica la aplicación del cálculo con un ejemplo. INDICE 1 Método del cálculo ............................................1 2 Valores de resistencia a la conductividad R...............................1 3 Potencia ............................................2 4 Factores de corrección ............................................4 5 Ejemplo de cálculo ............................................5 6 Comentarios ............................................7

1 Método de cálculo La carga frigorífica de un local se determina mediante la aplicación de los métodos habituales (Ashrae, Carrier,...). Para deducir la necesidad de rendimiento de un techo, se deberá tener en cuenta la influencia de la ventilación del local, Pv: Pv = 0,34 . Q.(T2-T1) donde Q m3/h caudal de aire, T1 °C temperatura de impulsión, T2 °C temperatura de retorno. Se determinará después la superficie a instalar, teniendo en cuenta la resistencia a la conductividad del techo, R, y la diferencia de temperaturas ∆T = Tm-Ta entre la temperatura media del agua y la temperatura del local. Finalmente, son necesarias correcciones en cuanto a la influencia de la geometría del local y del modo de ventilación.

2 Valores de resistencia a la conductividad R Los valores de R dependen del tipo de techo. Se calculan o deducen de mediciones, que se realizan según las normas DIN o FGK. He aquí los valores correspondientes a casos normales:



Tipo de pared λλ W/m.°K

R m².°K/W

Q10 DIN W/m2

Tramas bajo enlucido Cobertura: 5 mm. Enlucido de yeso 0,50 34 83 Enlucido de yeso 0,35 39 80 Enlucido a la cal 0,87 30 86 Enlucido en cemento 1,50 13 102 Enlucido acúst., espesor 2 mm 0,12 70 62 Placas de yeso Placa yeso 12,5 mm Instalación en obra

63 65

Fermacell 10 mm Instalación en obra

54 70

Thermo tile 10 mm 0,4 W/mK Instalación en obra

54 70

Placa KaRo Systems Placa prefabricada

63 65

Panel metálico 86 à 70 Variable según montaje 30 à 54 86 à 70 Otros Consultar

Tabla 1. Valores de R para diferentes tipos de techo

3 Potencia

La potencia emitida por los techos de Movinord Climatización depende de la diferencia de temperatura ∆T = Tm-Ta, entre agua y aire del local y del coeficiente R. Puede leerse en las figuras 1 a 3.

3.1 Techos en modo frío

40

50

60

70

80

90

100

110

6 7 8 9 10 11 12

Diferencia de temperatura ∆∆ T = Tm - Ta (K)

frío

(W

/m2)

R20

R30

R50

R40

Figura 1. Diagrama KaRo de potencia frigorífica para techos Ejemplo: Potencia requerida: 75 W/m², valor de R: 40. Se lee: ∆T = 9,7°K.



30

40

50

60

70

80

90

6 7 8 9 10 11 12

Diferencia de temperatura ∆∆T = Tm - Ta (K)

Em

isió

n d

e fr

ío (

W/m

2)

R50

R70

R80

R60

Figura 2. Diagrama KaRo de potencia frigorífica para techos Ejemplo: Potencia requerida: 62 W/m², valor de R : 60. Se lee: ∆T = 9,3°K.

3.2 Techos en modo calor

20

40

60

80

100

120

140

160

180

5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5Diferencia de temperatura DT = Tm - Ta (K)

Em

isió

n d

e ca

lor

(W/m

2)

R 8 0R 6 0

R 4 0R 2 0

Figura 3 : Diagrama KaRo de potencia calorífica para el techo

3.3 Climatización en paredes verticales

El sistema Movinord Climatización se puede instalar perfectamente en paredes verticales. Al contrario que en los techos, donde la potencia emitida es mayor en modo frío que en modo calor, las potencias emitidas por paredes verticales, bien sea frío o calor, son iguales. La Figura 4 da la potencia emitida por una pared vertical y es válida en los dos casos.



0

50

100

150

200

250

300

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Diferencia de temperatura ∆∆T = Tm - Ta (K)

Em

isió

n d

e ca

lor

(W/m

2)

R10

R30

R50

Figura 4. Potencia emitida por una pared – diagrama KaRo

4 Factor de corrección

Las figuras 1 a 4 han sido establecidas para condiciones estándar: Factor de influencia Condiciones estándar Altura del local 3 m Tasa de tramas KaRo sobre local 90 % Modo de ventilación Ventilación por apertura de

ventanas o por desplazamiento

Tabla 2. Condiciones estándar

4.1 Ventilación

El coeficiente de intercambio por convección en la cara inferior del techo frío, aumenta con la velocidad del aire en la parte alta del local. Para la ventilación de referencia (por mezcla o desplazamiento), las velocidades de aire en el techo son por lo general débiles y prácticamente no ejercen influencia sobre la potencia. Sin embargo, los aportes de aire por inyectores, generan en el techo, velocidades apreciables del aire, lo cual hace aumentar los intercambios por convección y por tanto, la potencia emitida por el techo. Los mayores intercambios se obtienen con inyectores horizontales, situados en la parte alta del local (efecto Coanda).



0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Caudal de aire soplado m3/ h m2

Figura 5. Factor de corrección k: caudal de aire soplado Ejemplo: tasa de soplado: 5 m3/h m2; k = 1,06

5 Ejemplo de cálculo Exemple

raccordementretour

Exemple

raccordementdépart

Plaque revêtueavec KaRo

Assemblage de 2plaques

Départ eau

Retour eau

Figura 9. Ejemplo de oficina

Se analiza el caso de un edificio con divisiones móviles sobre un sector de 1,80 m. Las tramas KaRo, colocadas en techo metálico, proporcionan frío y calor.

Ejemplo conexión de entrada

Ejemplo conexión de retorno

Trama KaRo

Unión de dos placas

Retorno agua

Entrada agua



Datos del local verano invierno

Ta Temperatura ambiente °C 26 22

P Cargas climáticas W 2 000 900

Ss Superficie de suelo m² 26

h Altura m 3

Ventilación verano invierno

Tipo de ventilación Mezclado

Q Caudal de aire nuevo m3/h 150 75

Qs Caudal por superficie m3/h/m² 5,8 2,9 Q/Ss

T1 Temperatura de soplado °C 18 24

T2 Temperatura de salida °C 26 22 T2 = Ta

Pv Aportes por ventilación W 408 51 0,34 . Q.(T2-T1)

Se han mantenido caudales de aire nuevo de 2 vol/h en modo frío y en modo calefacción solamente de 1 vol/h.

Elección de techo

Sp Superficie activa en techo m² 22

τ Tasa de cobertura % 85 Sa/St

Tipo de techo Metálico

R Resistencia m².°C/W 46 Tabla 1

Coeficientes de corrección verano invierno

k Para tasa de ventilación - 1,06 Figura 5

Eb Exigencia total W 1592 849 Eb= P-Pv

E Exigencia neta por m² W/m² 68 36 E = Eb/(k.Sp)

Temperaturas y caudal de agua verano Invierno

∆T Dif. Temperatura agua/aire K 9,4 -5,8 Figuras 1 a 3

tm Temperatura media del agua °C 16,6 27,8 Ta-∆T

ts-te Dif. temp. agua, verano K 4 -

ts-te Dif. temp. agua, invierno K - -2,1 (ts-te)ver..Einv./Ever.

te Temperatura entrada agua °C 14,6 29,9 te= tm-(ts-te)/2

r Coefic. Pérdidas hacia arriba K 1,05 Por hipótesis

Q Caudal de agua l/h 340 r.Eb/(k.1,16.(ts-te))

En general, los caudales de agua en modo calor y en modo frío, se eligen iguales. Se toma el caudal para el modo más crítico, en general el modo frío. Aquí se ha mantenido como caudal, el correspondiente a una diferencia de temperatura elevada: 4 K. Un caudal mayor llevaría a una menor diferencia y así a una temperatura de entrada de agua más alta. El coeficiente de pérdidas hacia arriba es un coeficiente fijo. El valor 1,05 corresponde a un techo bien aislado.



6 Comentarios

6.1 Mejoras de rendimiento

Podría suceder al calcular, que la potencia efectiva del techo de Movinord Climatización fuera inferior a la potencia requerida. En este caso, se puede aumentar la potencia de emisión, jugando con distintos parámetros:

• Aumentando la tasa de cobertura

• Reduciendo la temperatura del agua, lo cual, a partir de un valor hace necesaria la deshumidificación del aire soplado

• Elección de un techo con bajo valor de resistencia, R

• Instando como complemento paredes verticales activas

• Aumentando el caudal de agua. Cuando el caudal inicial corresponde a una diferencia ts-te igual a 4 K, el doble de caudal permite aumentar la potencia emitida, en un 10%. Existe pues en cada caso, un caudal óptimo que corresponde al mejor compromiso entre el aumento de rendimiento y la limitación de potencia del equipo de circulación.

• Aumentando la temperatura de consigna. En cálculos de cargas térmicas, la consigna se fija a menudo sobre la temperatura del aire, aunque (ver capít. 4) es la temperatura operativa la que constituye el verdadero criterio de confort. Como el rango entre ambas temperaturas es normalmente de 1 ó 2º C, debería ser fácil, conservando el mismo nivel de confort, que se aceptara un valor superior.

6.2 Prevención de condensaciones

Cuando los cálculos conducen a una temperatura de entrada inferior al punto de rocío, este problema se puede remediar de diferentes maneras:

• Aumentando la superficie del techo activo • Admitiendo temperaturas ambiente más altas • Deshumidificando el aire nuevo.

Temperatura ambiente

Humedad relativa Temperatura de rocío

26 °C 45 % 13,1 °C 24 °C 50 % 13,0 °C 22 °C 50 % 11,1 °C

Tabla 3. Temperatura de rocío para diferentes temperaturas ambiente.



6.3 Pérdidas de potencia hacia arriba

Una cantidad más o menos importante de frío, puede ser emitida hacia el local en el piso superior. Esta pérdida, que es función del aislamiento térmico del techo, no disminuye por sí misma la potencia emitida hacia la parte inferior. Sin embargo, para un mismo caudal de agua, al aumentar los intercambios totales de temperatura, se produce un aumento de las temperaturas del agua. Para evitar esto es suficiente elevar el caudal. Nota: Para edificios con varios pisos, en los pisos intermedios existe compensación entre las transferencias provenientes del piso superior y las del inferior. Por lo tanto, solamente es preciso tener en cuenta las pérdidas hacia arriba en casos particulares (pisos extremos,...).

6.4 Limitación de potencia

Se recuerda que: • La potencia máxima de calefacción queda limitada por el confort. En

la práctica, este criterio no es un impedimento para las potencias, salvo en casos donde el edificio tenga un aislamiento térmico mediocre.

• La temperatura de entrada del agua, en ningún caso debe sobrepasar

los 45 ºC. (Se trata esencialmente de evitar los riesgos de secado del yeso).

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 9. PÉRDIDAS DE CARGA


Como en toda instalación hidráulica, es necesario calcular las pérdidas de carga para dimensionar el sistema de circulación y equilibrar la red. INDICE 1 Pérdidas de carga hidráulicas 1 2 Diagramas de pérdidas de carga 2 3 Pérdidas de carga de las tramas 3 4 Pérdidas de carga de las conducciones 8 5 Accesorios 9 6 Cálculo 9

1 Pérdidas de carga hidráulicas

1.1 Generalidades Las pérdidas de carga son la suma de las pérdidas de carga singulares y las pérdidas de carga lineales. Las pérdidas de carga singulares corresponden a las singularidades (codos, bifurcaciones, etc. ...) del flujo. Las singularidades se caracterizan por su coeficiente de pérdida de carga ζ que permite calcular la pérdida de carga ∆P del flujo, en función de la presión dinámica del agua Pd:

∆P = ζ. 1/2 .ρ.V² = ζ.Pd

En general, son mayores las pérdidas de carga lineales; dependen del régimen de flujo de agua: turbulento o laminar. En cada caso, son proporcionales a la longitud L de la tubería. He aquí, para una temperatura de agua de 15 °C, las expresiones simplificadas que permiten el cálculo: En régimen laminar, las pérdidas de carga se deducen de la ley de Hagen-Poiseuille:

∆pV

DL=

370002

..

En régimen turbulento, la rugosidad de los tubos (cobre o polipropileno) es baja, lo que permite utilizar la relación simplificada de Blasius:

∆pV

DL=

29000 1 75

1 25

..

,

,

donde: V m/s Velocidad del caudal de agua en el conducto, D mm Diámetro interior del conducto, L m Longitud del conducto, ∆p Pa Pérdida de carga lineal



1.2 Incidencia de la temperatura Cuando la temperatura aumenta, la pérdida de carga disminuye puesto que la viscosidad disminuye. Así, a 35 °C, la viscosidad cinemática del agua es solamente de 0,72 centistoke en lugar de 1,14 centistoke para una temperatura de 15 °C. Esta disminución de viscosidad conlleva una disminución de pérdida de carga del 37% (caso de flujo laminar), ó del 11% (caso de flujo turbulento). Los gráficos a continuación, permiten dimensionar los circuitos de circulación, para una temperatura de agua de 15 ºC, en los casos más desfavorables.

1.3 Naturaleza del flujo Se dice que los flujos son laminares cuando el número Reynolds es inferior a 2300, y turbulentos en el caso contrario. El flujo es laminar, si la velocidad V del agua en el tubo, es inferior a un cierto valor, cuya expresión se da aquí, para agua a 15 °C:

D

V7,2

≤ ecuación 1

En los tubos capilares (diámetro interior de 2,3 mm), el flujo es siempre laminar pues la velocidad del agua es siempre inferior a 1 m/s.

Por el contrario, en los colectores, el flujo es en general turbulento, salvo que el caudal sea muy bajo, en cuyo caso se podrían producir flujos laminares

2 Diagramas de pérdidas de carga Las pérdidas de carga de las tramas y accesorios, se pueden ver en los diagramas a continuación. Las pérdidas de carga de las tramas KaRo (conjunto constituido por los tubos capilares y los colectores) se muestran en las figuras 2 a 5, en función del caudal de agua y de la longitud de las tramas. Para las tuberías, los diagramas dan a la vez, la pérdida de carga lineal y la presión dinámica del flujo. Para obtener la pérdida de carga total, basta con sumar la pérdida de carga lineal y el producto de la presión dinámica por el coeficiente de singularidad. Finalmente, para los flexibles, los diagramas dan directamente la pérdida de carga global. No es necesario, pues, tener en cuenta la longitud o el coeficiente de pérdida de carga singular.



3 Pérdidas de carga de las tramas

3.1 Posibilidades de conexión

1 2

Raccordement

deux côtésun côté

Las tramas pueden ser conectadas sobre un solo lado (tramas tipo 1) o sobre dos lados (tramas tipo 2). La longitud del circuito hidráulico de las tramas tipo 1 es el doble que el de las tramas tipo 2. La velocidad es también doble. Así pues, como el flujo es laminar, las pérdidas de carga en las tramas tipo 1 son aproximadamente 4 veces mayores que en las tramas tipo 2.

Las tramas KaRo del tipo 1 son las más usadas, pues las conexiones de un mismo lado ofrecen más flexibilidad de instalación.

3.2 Pérdidas bajas A pesar del pequeño diámetro de los tubos capilares, las pérdidas de carga en las tramas KaRo son bajas, pues el flujo se distribuye por un gran número de tubos y la velocidad de flujo es sólo de 10 a 20 cm/s; y en el tubo capilar el flujo es siempre laminar →figura 1. Las pérdidas de carga en las tramas KaRo, aumentan de forma lineal con el caudal, y no con el cuadrado, como en tubos gruesos.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

Caudal de agua l/h

Pér

did

a d

e ca

rga

mb

ar

Turbulenta

Laminar

Figura 1. Pérdidas de carga de los tubos de conexión DN 10 En la transición laminar-turbulenta, se produce un salto de pérdidas.

CONEXION

un lado dos lados



3.3 Tramas U tipo 1

Typ U10

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

2,6 m 2,4 m

2,2 m 2,0 m 1,8 m 1,6 m

1,4 m

1,2 m

1,0 m

Figura 2. Pérdida de carga de tramas U (longitud capilares hasta 2,50 m) Ejemplo: Caudal de agua = 22 kg/m2h; Longitud de la trama = 1,6m; Pérdida de Carga = 9,5 mbar

Typ U10

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

8,0 m 7,0 m 6,0 m

5,0 m

4,0 m

3,0 m

2,0 m

1,0 m

Figura 3. Pérdida de carga de tramas U (longitud capilares hasta 6m) Ejemplo: Caudal de agua = 23 kg/m2h; Longitud de la trama = 5m; Pérdida de Carga = 95 mbar



3.4 Tramas G tipo 2

Typ G10

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

1,0 m

1,2 m

1,4 m

1,6 m

1,8 m2,0 m2,2 m

2,4 m

2,6 m

Figura 4. Pérdida de carga de las tramas tipo 2 (longitud de capilares

inferior a 2,50m) Ejemplo: Caudal de agua = 22 kg/m2h; Longitud de la trama = 1,4m; Pérdida de Carga = 1,8 mbar

Typ G 10

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e ca

rga

[mb

ar]

8,0 m 7,0 m 6,0 m 5,0 m

4,0 m

3,0 m

2,0 m

1,0 m

Figura 5. Pérdida de carga de las tramas tipo 2 (longitud de capilares

superior a 2,50m) Ejemplo: Caudal de agua = 27 kg/m2h; Longitud de la trama = 5m; Pérdida de Carga = 29 mbar



3.5 Tramas S tipo 1

Typ S10

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

2,6 m 2,4 m 2,2 m 2,0 m 1,8 m

1,6 m

1,4 m

1,2 m

1,0 m

Figura 6. Pérdida de carga de las tramas S10 tipo 1 (longitud de

capilares inferior a 2,50m) Ejemplo: Caudal de agua = 23 kg/m2h; Longitud de la trama = 1,4m; Pérdida de Carga = 7,7 mbar

Typ S10

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

7,0 m

4,0 m

3,0 m

2,0 m

1,0 m

6,0 m

5,0 m

8,0 m


capilares superior a 2,50m) Ejemplo: Caudal de agua = 23 kg/m2h; Longitud de la trama = 5m; Pérdida de Carga = 95 mbar



3.6 Tramas S15 tipo 1

Typ S15

0

5

10

15

20

25

30

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

2,6 m 2,4 m 2,2 m 2,0 m1,8 m

1,6 m

1,4 m

1,2 m

1,0 m


capilares inferior a 2,50m) Ejemplo: Caudal de agua =23 kg/m2h; Longitud de la trama = 1,4m; Pérdida de Carga = 11,5 mbar

Typ S15

0

50

100

150

200

250

10 15 20 25 30 35 40

Caudal [kg/m2h]

Pér

did

a d

e C

arg

a [m

bar

]

8,0 m 7,0 m6,0 m 5,0 m

4,0 m

3,0 m

2,0 m

1,0 m


capilares superior a 2,50m) Ejemplo: Caudal de agua = 23 kg/m2h; Longitud de la trama = 5m; Pérdida de Carga = 140 mbar



4 Pérdida de carga de las conducciones Los siguientes diagramas muestran las pérdidas de carga R por metro, y la presión dinámica para Z=1, para tubo DN 20.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425

Caudal de agua en l/h

Pér

did

a d

e ca

rga

- m

bar

Pérdida carga R

Presión dinámica p

DN 20

Figura 11. Pérdida de carga para tubos DN 20 Ejemplo: Caudal de agua 325 l/h: Presión dinámica 1,0 mbar/Zeta, Pérdida de carga 2,4 mbar/m.

4.1 Tubos de distribución El siguiente diagrama muestra la pérdida de carga específica de los tubos de distribución. Multiplicando por la longitud de ida más retorno de una tubería, se obtiene la pérdida de carga.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 Caudal in l/h

Pér

did

a d

e C

arg

a m

bar

/m DA 18

DA 20

Zuku, Zudo

Figura 12. Pérdida de carga para tubos de distribución DN 18 y DIN 20 Ejemplo: Tubo DN = 18 mm, Caudal de agua 260 l/h, Pérdida de carga 1,45 mbar/m. Longitud del tubo de distribución Entrada y Retorno: 8,0 m; Pérdida de carga 8 * 1,45 = 11,6 mbar.



5 Accesorios Artículo Coeficiente Zeta

Codo

1,3

Casquillo DA 18 DA 20

0,25 0,25

Reductor 2 Dimensiones

0,55

T- 1 entrada – 2 salidas Recto Angular

0,3 1,3

T- 1 entrada – 1 salida

0,85

6 Cálculos

El documento K1 puede ser útil para el cálculo de los techos Movinord Climatización. Las páginas siguientes muestran un formulario cumplimentado, para el ejemplo del capítulo 8, y un formulario en blanco, para hacer copias.



Ejemplo de cálculo

Designación Frío Calor Observaciones

1 Local Temperatura ambiente C 26 22

Carga frío/calor W 2000 900 Del cálculo de carga frío/calor

Superficie m2 26 26

Ventilación

Impulsión aire m3/h 150 75

Impulsión aire-por área de techo m3/h m2 5,8 2,9 Para factor Ventilación

Ventilación (1 = turbulenta 0 = laminar) Turbul. Para factor Ventilación

Temperatura de impulsión C 18 24

Temperatura de retorno C 26 22

Capacidad frío/calor del aire W 408 51 Volumen aire * 0,34 * Diferencia temperatura

Capacidad frío/calor del techo W 1.592 849 Carga frío/calor menos capacidad del aire

2 Elección del techo KaRo Área activa m2 22,00 22,00

Tipo de techo Movinord Metálico

Valor R para diagrama capacidad R 46 R 46 De la tabla de valores R

Demanda de capacidad por m2 Movinord W/m2 72 38 Demanda capacidad frío/calor - área activa

Rango de temperatura elegido K 9,4 -5,8

Capacidad nominal según Diagrama W/m2 72 34 Del diagrama de potencia

Factores de corrección totalizados 1,06 1,06 Ventilación turbulenta con 5 m3/m2h (Del diag.)

Capacidad actual techo W/m2 76,8 36,0 Capacidad nominal x Factor Techo

Desviación W/m2 1 3 Capacidad actual - Demanda

3 Caudal de Agua Capacidad techo Movinord W 1.690 76 Capacidad actual x Area activa

Rango de temperaturas de agua K 4,0 0,2 Para enfriar 2 a 4 K

Temperatura de entrada C 14,0 30,0 Frío: No debe ser menor que el punto de rocío

Intercambio habitación superior % 5% Pérdidas piso superior

Caudal agua l/h 340 (Capacid. + Sobrecar.) / (Rango temp. x 1,16)

" " -por área activa del techo l/m2 h 15,5 Caudal agua / Área activa

Caudal nominal para tubos de distribución l/h 170 Igual caudal de agua para frío y calor

4 Pérdida de carga Longitud de las tramas KaRo cm 170 Corresponde a la long. de panel

Longitud de los tubos de distribución m 3 Suma entrada - y retorno

Longitud de los tubos de conexión m 3 Suma entrada - y retorno

Pérdida de carga trama KaRo Mbar 8 8 Del diagrama

Pérdida de carga tubos distribución mbar 1 1 Longitud *Valor del diag. de pérdidas

Pérdida de carga tubos conexión mbar 2,5 2,5 Longitud *Valor del diag. de pérdidas

Suma de pérdidas de carga mbar 11,5 11,5

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 10. KAROMAR


Para conseguir su capacidad, los sistemas Movinord necesitan únicamente una fuente de frío a temperatura moderada: 12 a 15 ºC, según la potencia del intercambiador de calor. Existe un gran número de posibilidades de alimentación gratuita: a través del suelo, del aire o del agua. El sistema Movinord alimentado para frío por agua de mar o de lagos es particularmente atractivo. Se presenta a continuación el sistema y se evalúa el consumo de energía. INDICE 1 Presentación del concepto KaRoMar................................... 1 2 Posibilidad de recursos ........................................................ 2 3 Ahorro de energía................................................................. 2

1 Presentación del concepto KaRo Mar Con el sistema KaRoMar, los edificios se equipan con techos climáticos alimentados por fuentes naturales: agua de mar, aguas termales, etc. sin elementos de producción. Las instalaciones KaRoMar son similares a las instalaciones de calefacción urbana. A la central de calefacción, corresponde la fuente de frío, constituida por el mar y la estación de bombeo. La red de distribución es similar. Como ya no es necesario recurrir a máquinas frigoríficas, la reducción de consumo eléctrico es importante; el único consumo es el producido por las bombas.

Figura 1. Con KaRoMar, los edificios son climatizados por agua de mar y techos Movinord.

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 10. KAROMAR


2 Posibilidad de recursos Un criterio importante es la búsqueda de un lugar con recursos hidrológicos, en lo que concierne a la disponibilidad estacional de temperaturas. Desde este punto de vista, el Mediterráneo es idóneo ya que incluso a poca profundidad, la temperatura del agua es constante (13°C). Igualmente, en el caso de un balneario termal, las aguas residuales pueden servir como alimentación del sistema para calefacción. Con los techos Movinord, el agua puede ser retornada con una variación de temperatura de pocos grados. El consumo eléctrico de las bombas, varía con la potencia elevada al cubo del caudal transportado. Por lo tanto, a igual diámetro, duplicar el caudal significa un consumo de energía 8 veces mayor. Por esto, las instalaciones de climatización a gran distancia, se equipan por lo general, con bombas de caudal variable.

3 Ahorro de energía Con un sistema KaRoMar, el ahorro de energía puede ser considerable. En el ejemplo a continuación, que corresponde a una pequeña instalación de climatización de 5 MW, el ahorro de energía es del orden de un 97%, si se compara con una solución clásica. Grupo frío KaRo-Mar

Demanda de frío Potencia KW 5000 5000 Duración de uso H 900 Grupo frío COP 3,5 Potencia eléctrica KW 1428 Consumo eléctrico MWh/año 1286 Bombas 6 Caudal de agua m3/h 718 718 Pérdida de carga Bar 2 2 Rendimiento bomba % 80 80 Potencia eléctrica KW 49 49 Consumo eléctrico MWh/año 44 44 Balance Potencia eléctrica KW 1477 49 Consumo eléctrico MWh/año 1310 44 Figura 2. Comparación de consumos de energía

CLIMATIZACIÓN TRANQUILA 11. EL SISTEMA


Movinord Climatización significa climatizar de forma natural. Es decir, refrigerar o calentar por medio de una técnica evolucionada, adaptable a la mayoría de los soportes. La trama es flexible, y sus posibilidades de utilización son numerosas. Integradas en enlucidos, placas de yeso, escayola, sobre paneles metálicos, en paredes o suelos, las tramas KaRo transforman el soporte en una superficie radiante. En este capítulo se muestran algunas posibilidades del sistema de Movinord Climatización. INDICE 1 Los techos metálicos 1 2 Los techos de placa de yeso 2 3 Los techos enlucidos de yeso 3 4 Paredes 3 5 Suelos 4 6 La estación hidráulica 4 7 Tuberías específicas KaRo 4 8 Las pruebas 5 9 Montaje sonda de Punto de Rocío 7

1 Los techos metálicos La trama KaRo se asocia con los mejores fabricantes de techos metálicos. La flexibilidad de la trama de tubos capilares permite su adaptación a todo tipo de techos. El montaje del techo radiante metálico Movinord es idéntico al de un techo estándar; únicamente es necesario añadir las conexiones hidráulicas de las tramas. Aplicación:

Los techos radiantes metálicos Movinord se aplican en instalaciones de techos acústicos y decorativos, en vestíbulos, oficinas, salas de reunión, locales de enseñanza, etc.



2 Los techos de placa de yeso La placa de yeso seca es una placa de cartón-yeso de diferentes medidas. Se monta clavada, suspendida, o atornillada a una estructura metálica. La placa es el soporte para instalar las tramas por su parte interior. Estas placas se lucen o pintan más tarde, según las técnicas habituales. Las placas utilizadas para techos, pueden ser de espesores hasta 12 mm.

Lugares de empleo Las soluciones Movinord Climatización en placa de yeso se usan para climatizar locales de residencia, oficinas y hoteles, bien sea en construcciones nuevas o en renovaciones.

1

2

3

1 2 3

6

4

5

BB

Montaje: 1 = Estructura 2 = Perfil primario 3 = Perfil secundario 4 = Manta de aislamiento 5 = Trama KaRo 6 = Placa de yeso



3 Los techos enlucidos Las tramas se fijan directamente al forjado, se unen a los colectores, se someten a pruebas de presión y finalmente se cubren con el enlucido. No es necesario aumentar el espesor del enlucido. También se pueden usar, para rehabilitaciones, con soluciones especiales, como techos tipo Perfo-plaque de Placoplatre. La trama se grapa sobre el panel Perfo-plaque sobre el cual se proyecta el enlucido de terminación.

Aplicación:

El sistema Movinord Climatización integrado en el enlucido, es particularmente recomendado para renovaciones de inmuebles. Basta lijar el yeso existente y luego se cubre con una capa ligera de enlucido, que cubra las tramas.

4 Paredes Las tramas KaRo se fijan directamente a la pared, se unen a los colectores, se someten a pruebas de presión y finalmente se cubren con el enlucido, placa de yeso, alicatado, etc.



5 Suelos El pequeño diámetro de los tubos capilares de las tramas KaRo, permite suelos de poca altura. Por esta razón, son especialmente usadas en renovaciones donde se instalen suelos radiantes. A diferencia de los suelos radiantes normales, los tubos y por tanto la energía para calentar o refrigerar, se sitúan cerca de la superficie del suelo. Por ello, la reacción de un suelo de Movinord Climatización es más rápida y opera con temperaturas moderadas.

PavimentoTrama KaRoMortero de unión

Solera

Disposición para un suelo nuevo.

6 La estación hidráulica La estación hidráulica es parte integrante del sistema y de su concepto técnico. Permite aislar el circuito primario del circuito secundario. Permite regular la temperatura del agua del secundario y evita los lodos (ver capítulo 2). La estación puede incorporar uno o dos intercambiadores de calor, según se elijan sistemas a dos o tres tubos. La regulación del secundario se instala generalmente en la estación hidráulica.

7 Tuberías específicas del sistema

Techo desmontable Este techo incorpora tramas con conexiones rápidas y tuberías especiales para estas conexiones. Permiten un montaje rápido sin soldar. Los tubos se instalan de forma similar a los cables eléctricos, con el mismo tipo de soportes y bandejas, por los pasillos.



El montaje de tubos se muestra en la figura siguiente.

8 Pruebas de puesta en marcha y ensayo de presión El sistema Movinord Climatización se usa generalmente a una presión entre 0 y 3 bares. Al instalar las tramas y tubos, deben ser probados en cuanto a estanqueidad, con una presión de 10 bares y después, deben mantenerse durante toda la obra a una presión de 2 a 3 bares. Presión nominal de conexiones Antes de las pruebas, es necesario comprobar que todos los elementos instalados en las conducciones sometidas a presión, sean adecuados para la presión máxima de la prueba. Todos los elementos de distribución y las tramas del sistema Movinord Climatización, pueden ser sometidos a una presión máxima de 16 bares durante muy corto tiempo, y a 10 bares durante 24 horas. Reglas generales Se dan a continuación las reglas generales para las pruebas de presión de los sistemas por donde circula el agua: 1. Probar por secciones. Elegir la sección de manera que se pueda

ejercer un control preciso durante la prueba de presión.



2. Jamás meter presión con la red de la ciudad. Usar exclusivamente bombas de presión. Al meter presión con agua de red, el peligro es que en caso de fugas, el agua de la red inunde el edificio.

3. Todas las secciones que más tarde no serán accesibles, deben superar

con éxito la prueba a 10 bares de presión con agua, antes de su cierre definitivo.

8.1 Pre-prueba con aire Una vez conectadas las tramas a la red de distribución, el sistema debe ser probado con aire, a una presión entre 6 a 10 bares. De esta manera se detectarán rápidamente las posibles fugas en las conexiones.

8.2 Prueba principal Una vez montado el techo, se someterá a presión con agua. Para techos enlucidos y con placas de yeso, la prueba principal debe efectuarse antes de aplicar el enlucido, o cerrar el techo. El sistema se llena de agua y el aire es expulsado .Debido a la dilatación elástica de los tubos, la presión puede bajar alrededor de 1 bar, después de metida presión. Fases de la prueba:

Pre-prueba con agua Se llena el sistema a una presión de 10 bares. Una hora después, se podrá comenzar la prueba principal.

Prueba principal con agua

Se rellena el sistema, de nuevo, a 10 bares. Se mantiene al menos durante 4 horas a 10 bares. Una vez efectuada la prueba con éxito, se reduce la presión a la normal de servicio (2 bares). Una vez cumplimentada con éxito la prueba principal, se puede poner en servicio el sistema, con la presión normal.

Informaciones generales: La instalación y manipulación de cada elemento se hará de acuerdo con las especificaciones y técnicas pertinentes. La temperatura ambiente mínima para trabajos de instalación es de 5 °C. Los tubos y tramas KaRo deben ser protegidos de los rayos U.V. Absolutamente todas las piezas del secundario en contacto con el agua, deberán estar fabricadas con materiales no oxidables.



9 Montaje Sonda de punto de rocío Utilidad de la sonda de punto de rocío: Tiene como fin prevenir la condensación. Existen tres tipos de sonda: Techo metálico Techo enlucido Otros techos Se conecta a los termostatos Tauka 23.

Sonda de punto de rocío para placa de yeso

9.1 Montaje para enlucido con yeso

La sonda se sujeta bajo el forjado entre los capilares de alimentación. El cable de conexión eléctrica se lleva hasta el termostato. La sonda se entrega con un cable de 10 metros, que puede ser prolongado hasta 50 m sin perturbar el funcionamiento de la sonda. La sonda incorpora dos pequeños tubos de plástico que se recortarán una vez terminado el enlucido.

CLIMATIZACION TRANQUILA 12. CONSUMO DE ENERGIA Y ESPACIO

Manual técnico página 12.1

Las soluciones de Movinord Climatización son económicas. Comparando con los acondicionadores de aire, que enfrían con aire atemperado, el ahorro de energía es importante. Se muestra a continuación, para un edificio de oficinas, la reducción de consumo energético en ventiladores y refrigeración, que en principio, son la fuente de gasto más importante del aire acondicionado.

Están además las ventajas en la inversión. “El constructor inteligente consigue la climatización gratis”, es la opinión de arquitectos que trabajan con nuestro sistema. Si desde el principio del diseño del edificio, se tiene en consideración una solución Movinord Climatización en lugar de un sistema de aire, es posible que se ahorre tanto en materiales del edificio, como el costo total de la climatización.

INDICE 1 Comparación de sistemas 1 2 Ventiladores y bombas 1 3 Sistemas de refrigeración 3 4 Confirmación práctica 4 5 Necesidad de espacio 4 6 Mantenimiento 7 7 Consejos sobre ahorro energético 7

1 Comparación de sistemas Compararemos el consumo de una climatización radiante Movinord, con el consumo de un climatizador típico, por aire.

1.1 Sistema A: Movinord Climatización Refrigeración de un local, con enfriadora y red de tramas capilares. La ventilación a volumen constante.

1.2 Sistema B: Aire acondicionado “sólo-aire” Impulsión y retorno de ventilación con volumen constante. Sistema de frío por agua refrigerada, con torre de condensación.

2 Ventilador y bombas

2.1 Sistema B Los acondicionadores sólo-aire, utilizan el aire para ventilar y para enfriar. Por ello, la cantidad de aire debe estar proporcionada a las cargas térmicas. Por ejemplo, con una carga de 60 Watios/m² (→línea 2 en tabla 1) y con un salto térmico entre el aire de impulsión y el de retorno de 8 K, son necesarios 22,06 m³/h min. de impulsión por metro cuadrado de superficie (→línea 9).

CLIMATIZACION TRANQUILA 12. Consumo de energía y espacio

Climatizar de forma natural... ...con Movinord Climatización! página 12.2

Para una oficina de 4.000 m², la impulsión y extracción de aire en conjunto, exigen una potencia aproximada de 77 kW, con consumo anual de 309 MW/h (→línea 19).

2.2 Comparación (tabla de KaRo)

Tipo de sistema A BKaRo sólo-aire

1 área efectiva 4.000 4.0002 max. carga térmica W/m² 60 603 salto térmico aire K 8 84 caudal míninimo de aire m³/m²h 4 45 salto térmico del agua K 3,0 6,06 tiempo funcionam. del sistema h/a 4.000 4.0007 tiempo funcionam. bombas fríoh/a 1.600 1.6008 total horas funcionam. para enfriarh/a 200 600

ventilaciónventilador de impulsión

9 caudal de aire m³/hm² 4 22,0610 volumen de aire m³/h 16.000 88.23511 pérdida de carga Pa 900 1.50012 rendimiento % 70% 70%13 potencia kW 5,7 52,5

ventilador de retorno14 caudal de aire m³/h 11.200 83.43515 pérdida de carga Pa 450 75016 rendimiento % 70% 70%17 potencia kW 2,0 24,8

ventiladores impulsión/retorno18 potencia kW 8 7719 consumo de potencia MWh/ a 31 30920 comparación % 10% 100%

bomba de frío21 caudal de agua l/m² h 17,24 8,6222 volumen de agua l/h 68.966 34.48323 pérdida de carga mbar 400 40024 pérdida bomba % 0,7 0,725 potencia kW 10,7 5,426 consumo de potencia MWh/ a 17,2 8,627 comparación 200% 100%

ventiladores y bombas28 consumo de potencia MWh/ a 48 31829 comparación % 15% 100%

sistema de refrigeración30 demanda de potencia 0,25 0,331 potencia KW 60 7232 consumo de potencia MWh/ a 12 4333 comparación % 28% 100%

consumo total34 consumo MWh/ a 60 36135 comparación % 17% 100%

Tabla 1 Cálculo de consumos



Con Soluciones Movinord, el aire se usa solo para ventilar. Por lo tanto, el sistema de ventilación se puede calcular para un caudal mucho menor de aire. Para una oficina, en general son suficientes de 4 a 6 m³/m²h (→línea 4). También son menores, como regla general, las pérdidas de carga de los ventiladores (→líneas 11 y 15); los conductos y aparatos de ventilación pueden ser diseñados ampliamente sin problemas de espacio, ya que el caudal de aire es muy pequeño y los conductos de impulsión, no necesitan ser aislados. La potencia y el consumo anual de ventiladores, con Movinord son reducidos de manera importante (→línea 20).

2.3 Bombas El consumo de potencia de las bombas de agua refrigerada, en un sistema Movinord, es mayor (→línea 26), ya que el techo frío hace circular un mayor caudal de agua, debido al menor salto térmico (→línea 5). El ahorro de consumo en ventilación, compensa, sin embargo con creces, el mayor consumo de las bombas. Una climatización Movinord necesita, para ventilación y bombas, menos del 20% de la potencia necesaria en un sistema sólo-aire (→línea 28).

3 Sistemas de refrigeración Los sistemas de refrigeración de los acondicionadores por aire, operan con temperaturas bajas. La tabla siguiente muestra una relación típica de temperaturas entre el local y la temperatura del evaporador.

Temperaturassistema Movinord sólo-aire

1 ambiente ºC 24 242 aire impulsión ºC 24 163 aire del acondicionador ºC 13 144 agua fría primaria ºC 15 75 evaporador ºC 13 5

Tabla 2 Relación de temperaturas entre sistemas de climatización Mientras que un sistema sólo-aire mantiene una temperatura de evaporación de 5º C con una temperatura ambiente de 24 ºC, para un techo Movinord, es suficiente una temperatura de 13 ºC. Esto se refleja en la cifra de potencia de la tabla (→ línea 30). Además, el total de horas de funcionamiento del sistema de refrigeración, es menor con Movinord debido a las moderadas temperaturas de los techos climáticos (→línea 8). En frío, de hecho, el consumo de Movinord queda reducido aproximadamente a una tercera parte (→línea 32).



4 Confirmación práctica Comparada con sistemas sólo-aire de caudal fijo, la Solución Movinord contribuye a un sustancial ahorro de energía. Mediciones llevadas a cabo en un proyecto piloto con la CE, probaron que los valores calculados son alcanzables en la práctica. Se midió durante dos años, el consumo de energía de una instalación KaRo para refrigeración y ventilación, en un edificio moderno de oficinas, con una superficie efectiva de 2.700 m², equipado con un techo KaRo para frío y con una ventilación de 4 m³/m². Se midió un consumo anual de energía de 13,81 kWh/m², lo cual, llevado a un área efectiva de 4.000 m², como en el ejemplo anterior, daría un consumo de 55,6 MWh/a. Esto indica un consumo todavía inferior al esperado según los cálculos y corresponde a un costo específico mensual de energía inferior a 0,20 €/m2. 1.

5 Necesidad de espacio Para el transporte de la misma cantidad de energía, el agua necesaria es una milésima parte que el aire. Una importante ventaja con Movinord Climatización es, por lo tanto, aparte del alto nivel de confort y del bajo consumo energético, el poco espacio requerido, lo que permite reducir los costos de construcción. La Tabla 3 muestra como este ahorro de espacio, se puede convertir en una reducción de los costos de construcción.

5.1 Altura entre plantas Los sistemas tradicionales de aire acondicionado y los conductos de aire, utilizan un espacio que repercute en los costos efectivos.

5.1.1 Elementos inductivos Especialmente en edificios de varias alturas, construidos en los años 50 y 60, se instalaban elementos inductivos. Estos coinciden con los sistemas radiantes en dos puntos: sólo una pequeña cantidad de aire es aportada al local y el transporte de frío/calor se realiza a través de agua.

1 2 3

4040 20 15

Fig. 1 Espacio para elementos de calefacción o aire acondicionado 1 = elementos inductivos 2 = frío por convección 3 = radiadores

1 A un costo efectivo de electricidad de € 0,138/kWh



Pero al contrario que con Movinord Climatización, la refrigeración se realiza casi exclusivamente por convección. El aire proveniente de elementos centrales, es impulsado a alta velocidad como aire primario, a través de bocas hacia máquinas inductivas, las cuales colocadas frente a ventanas, inducen aire en el local, dirigido mediante convectores de frío o calor. En el local, se produce una turbulencia aérea que elimina la carga térmica casi exclusivamente por convección. Con sus forrados, las máquinas inductivas tienen generalmente una profundidad superior a los 40 cm, lo cual puede suponer un 8% del área efectiva de una oficina. Esto sin tener en cuenta el espacio extra entre el elemento y el puesto de trabajo, exigido por razones de confort. En remodelaciones de edificios con elementos inductivos, las Soluciones Movinord son especialmente adecuadas. Además de la mejora en confort y de los ahorros en costos de energía y mantenimiento, las soluciones de Movinord Climatización ofrecen un aumento del área efectiva disponible.

5.1.2 Convectores de frío Los convectores, conocidos especialmente para calefacción, se usan también en frío. Los saltos térmicos son mucho menores que en el caso calor, sin embargo son necesarios espacios altos y profundos. A diferencia del elemento inductivo, los conductos y convectores no pueden ser colocados frente a las ventanas.

Tabla 3 Costo extra por uso de superficie efectiva Cálculo del espacio ocupado por diferentes sistemas, a 2.045 €/m² de área efectiva y una altura de local de 7,00 m.

5.1.3 Radiadores Incluso los radiadores ocupan un considerable espacio efectivo. Típicamente, invaden 20 cm de local. Antaño, era importante situar las superficies de calor estáticas debajo de las ventanas, para evitar corrientes frías en el invierno. Hoy, los edificios se aíslan bien térmicamente y la posición de los elementos calefactores ya no juega un papel tan importante en cuanto a confort. Por otro lado, exceptuando casos extremos, hoy es fácil cubrir las necesidades de calor de un edificio, con techos climáticos, sin limitación de confort. (→Capítulo 4 Limitaciones de confort en calefacción). Es obvio que las Soluciones Movinord que se instalan principalmente para frío, deben ser usados para calefacción, ganando un área efectiva adicional de un 2% (→Tabla 3).

anchura Costo de construcciónsistema cm área efect. Eur /m²

1 elementos inductivos 40 6% 116,87 2 convectores de frío 20 3% 58,44 3 radiadores 15 2% 43,82 4 Movinord Climatización 0 0% 0,00



5.2 Altura entre plantas Con sistemas sólo-aire, a menudo son necesarios de 35 a 45 cm de espacio extra entre plantas, para la distribución horizontal de los conductos de impulsión y retorno de aire. Esto no sucede con las Soluciones Movinord, ya que la cantidad de aire es mucho menor. Los conductos de aire no necesitan ser aislados térmicamente, de manera que la distribución de aire puede ser integrada en la construcción del edificio. Por ejemplo, la distribución horizontal del suministro de aire, puede llevarse por el falso suelo y el retorno puede ser evacuado a través del forjado o de los huecos para sanitarios. Las Soluciones Movinord en sí, no necesitan altura adicional. Un techo enlucido, sólo necesita la capa de yeso de 15 mm prescrita en las regulaciones DIN; ni 1 mm más. En construcción con placa de yeso, o en un techo modular, el espacio es el mismo. El ahorro de 40 cm en altura, significa que los costos de construcción pueden ser reducidos en aproximadamente 81 €/m² de área efectiva2. En una altura edificable de 25 m, es posible añadir una planta extra al edificio.

Tabla 4 Costos de construcción - salas técnicas y conductos de aire

5.3 Salas técnicas Para la instalación de sistemas mecánicos de ventilación y sus columnas de aire para conductos de ventilación, son necesarios entre 8 y 20 m³ de espacio modificado por cada 1.000 m³/h de aire, dependiendo del tamaño del sistema. En el ejemplo expuesto, el sistema sólo-aire exige 504 m³ de espacio modificado, mientras que con Movinord sólo se necesitan 264 m³ de espacio modificado (→línea 6). Aplicado al área efectiva, se pueden ahorrar 13 €/m², por reducción de los costos en salas técnicas y en columnas de conductos de aire, si se instala una solución Movinord Climatización.

2 Con costos específicos de construcción de € 204,52 por m³ de espacio modificado

Movinord sólo-aire

1 área efectiva m2 4.000 4.000

2 carga máx. de frío W/m² 60 60

3 velocidad del aire m³/hm² 6 184 volumen de aire m³/h 24.000 72.0005 relación de espacio específico m³/m³h 11 76 total salas técnicas + conductos de aire m³ 264 5047 costos de construcción específicos Eur/m³ 205 2058 costo const. salas técnicas + conductos Eur 53.993 103.0789 costo const. salas técnicas + conductos Eur/m² 13 26

10 diferencia Eur/m² 0 13



6 Mantenimiento ¿Por qué los techos de Movinord Climatización tienen menor costo de mantenimiento que los sistemas sólo-aire? El techo es el elemento principal de un sistema de climatización Movinord. En otros sistemas lo son los componentes térmico-técnicos. Consecuentemente y similar a un suelo radiante, un techo requiere muy poco mantenimiento. Adicionalmente, la parte correspondiente a la ventilación mecánica para Soluciones Movinord es mucho menor y más sencilla que la de un gran acondicionador de aire.

7 Consejos sobre el ahorro energético Tres consejos para el diseño y modo de operación de Soluciones Movinord, que pueden ayudar a mantener bajo el costo de energía.

¬ Ventiladores y bombas deben ser regulables a dos velocidades por lo menos y deberán conectarse a la velocidad más baja posible, que el tiempo y la temperatura permitan. Cada vez que se reduce la velocidad a la mitad, el consumo de energía del motor se reduce a la quinta parte.

Los conductos de aire y aparatos de ventilación, deben ser generosamente diseñados. Con la pequeña cantidad de aire necesaria para las Soluciones Movinord, el problema de espacio ya no es criterio para forzar una mayor velocidad de aire. Si la velocidad del aire se reduce a la mitad, se necesita menos de una cuarta parte de la energía para los ventiladores.

® El sistema de ventilación debe ser regulado de forma que el aire sea deshumectado y atemperado solo lo necesario.

Las Soluciones Movinord son económicas.

manual climatizacion

Documents