Aire Acondicionado en Grandes Espacios: Confort y Funcionalidad a Gran Escala

Utilizar aire acondicionado en muchos ambientes significa comodidad y mayor confort del que podría tenerse a temperatura ambiente. En grandes espacios, este tipo de climatización es sinónimo de funcionalidad.

Históricamente el aire acondicionado ha servido para ayudar a personas a pasar tiempo en ambientes que les ofrecen mayor confort. Hoy en día esta tecnología en muchas regiones, así como en actividades e incluso industrias ya es una necesidad básica. Este es el caso de grandes espacios como estadios, hospitales, cines y supermercados, donde su funcionamiento hace posible la estadía en dichos lugares.

El uso de aire acondicionado en grandes espacios fue la forma en que este tipo de climatización se hizo popular y gracias al que su entrada al mercado general fue posible. En 1924 Carrier introdujo el aire acondicionado en la tienda departamental Hudson de Detroit, Michigan, donde frecuentemente los consumidores se sofocaban por el calor. Tras el éxito obtenido, es decir, el gran flujo de compradores cómodos en el interior del gran local, el aire acondicionado comenzó a popularizarse, entrando en cines, los entonces nuevos supermercados y eventualmente en casas y otros espacios de menor tamaño.

Hoy en día el aire acondicionado está hecho a la medida de cada necesidad y por ello se obtienen óptimos resultados tanto en acondicionamiento, como en consumo de refrigerantes y de energía para su funcionamiento.

En el caso de soluciones para grandes espacios principalmente se utilizan sistemas que funcionan por métodos de expansión directa en unidades tipo paquete, así como sistemas tradicionales de agua helada.

La elección de alguno de ellos para acondicionar y climatizar  determinado espacio se relaciona directamente con diversas variables entre las que figuran condiciones generales de altitud, temperatura y humedad ambiental de la zona geográfica donde se localiza el local, necesidades específicas del espacio, e incluso en el caso de comercios, de acuerdo a las características de los productos.

¿Qué es un sistema de expansión directa?
Es un sistema de climatización que permite conectar varias unidades interiores a una sola unidad exterior a través de dos tubos de cobre por los que circula refrigerante.

El sistema es capaz de controlar la cantidad de refrigerante con que está trabajando en cada momento, en función de la demanda de la instalación (Sistema Inverter y válvulas de expansión electrónicas). En esta solución de climatización los intercambios de energía se realizan directamente del refrigerante al medio exterior y a los locales a climatizar sin utilizar otros fluidos intermedios de transporte.

Diferentes espacios, diferentes necesidades
Debido al crecimiento de espacios donde el público puede integrar diversas actividades cada vez más los sistemas de aire acondicionado deben ser capaces de cubrir mayores superficies sin interferir con las necesidades específicas de cada zona del inmueble. Esto es aplicable a espacios como:

Centros comerciales, donde deben regularse independientemente diferentes zonas de generación de calor o concentración de personas (p.e. zona de comida rápida), frente a otras áreas donde la misma cantidad de aire podría ahuyentar al público o afectar determinados productos. Su aplicación adecuada es importante para asegurar mayor flujo de clientes en ambientes confortables.

Estadios que son espacios donde sin aire acondicionado se concentraría gran cantidad de calor por la actividad deportiva y el movimiento propio del público. Al integrar equipos sistemas de aire acondicionado, el público no se sofoca fácilmente y puede estar más cómodo en el recinto. En estadios cerrados, o aquellos que son convertibles las instalaciones de aire acondicionado son imprescindibles.

Hospitales y laboratorios, donde sin importar la temporada del año o región geográfica la temperatura debe ser cómoda. Esta aplicación además requiere del control de calidad de aire y humedad para evitar el movimiento de agentes indeseados. Conseguir un adecuado filtrado de aire es una función básica del aire acondicionado.

Tiendas de conveniencia y supermercados, donde existen áreas de mayor concentración de personas (p.e. zona de cajas), equipos trabajando que pueden generar calor, y optimización de zonas de refrigeración o donde se encuentran productos sensibles. En esta aplicación la calidad del aire también debe cuidarse, considerando temperatura y niveles de humedad.

Salas de cine (multicinemas o salas únicas) y teatros, donde la gran cantidad de personas es sinónimo de calor. No contar con sistemas de acondicionamiento (complementados con ventilación adecuada) no sólo resultaría en la incomodidad del público, sino que en áreas como cuartos de proyección o zonas de luces podrían generarse fallos técnicos e incluso accidentes por concentración de calor.

Instalaciones de oficinas,donde en algunas áreas permanecen los trabajadores más tiempo (p.e. cubículos) y otras de uso interminente (p.e. salas de juntas). Para esta aplicación se deben considerar elementos como equipos de cómputo, que pueden ser sensibles a determinadas condiciones de temperatura; ventilación adecuada y calidad de aire para asegurar el bienestar del personal.

Naves industriales de producción que albergan maquinaria que normalmente es generadora de calor. En estos espacios el personal debe poder trabajar sin sofocarse, y usar equipos electrónicos posiblemente sensibles a calor concentrado. Este tipo de ambiente también debe acondicionarse de modo que se controlen condiciones del aire como partículas suspendidas y humedad.

Aire a la medida de cada espacio
Una vez habiendo definido las necesidades generales y particulares del espacio a acondicionarse, deben realizarse algunas otras consideraciones a modo de ruta, en la selección de sistemas de acondicionamiento de aire.

1. Cálculo de carga térmica: Que es la cantidad de energía a vencer en área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad para una aplicación específica, o cantidad de calor a retirar de un espacio definido. Se expresa en BTUs.

Métodos de Cálculo de Carga Térmica
Para realizar esta operación existen diferentes métodos de cálculo de cargas térmicas para seleccionar la capacidad de los equipos de aire acondicionado.

Método de Función de Transferencia (tmf). Tiene como fundamento estimar cargas de enfriamiento por cada hora, predecir condiciones del espacio para varios sistemas, establecer programas de control y programas de operación. Este método se aplica para el cálculo de flujo unidimensional de transferencia de calor en paredes y techos soleados, y aunque sus resultados (debido a las variaciones de construcción) se consideran insignificantes, si consideran la carga de componentes dominantes.

Método de Cálculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga de Enfriamiento (cltd/clf). Debe ser aplicado al considerarse como la primera alternativa de procedimiento de cálculo manual. Este método es simplificado, por utilizar un factor “U” para calcular la carga de enfriamiento para techos y paredes, presentando resultados equivalentes. Utiliza la ecuación básica para carga de enfriamiento en superficies exteriores es: q = U * A (cltd).

Este método está basado en la suposición de que el flujo de calor a través de un techo o pared puede obtenerse al multiplicar la temperatura diferencial (exterior – interior) por los valores tabulados “U” de techos y paredes, respectivamente.

Método de Valores de Temperatura Diferencial Total Equivalente y Tiempo Promedio (tetd/ta). Este procedimiento es recomendado para usuarios experimentados, para calcular la carga de enfriamiento de un espacio usando la convención del tetd/ta, con los mismos procedimientos generales empleados para el tfm. Es un capítulo especial de cltd/clf, utilizado para cálculo de cargas en residencias.

En este momento deben tomarse en cuenta todas las posibles fuentes de calor que influyan en el ambiente (número de personas en diferentes tipos de actividad, maquinaria, iluminación, temperatura ambiental, etc.).

2. Selección de equipos: Luego de definir la carga térmica relativa al espacio a acondicionar, el usuario definirá el equipo más conveniente para lograr la climatización deseada. Principalmente se utilizan dos tecnologías: sistemas de expansión directa y unidades tipo paquete (en sus diversas modalidades).

Aunque normalmente se utilizan sistemas de expansión directa para construcciones e instalaciones como oficinas y otras de uso residencial (incluyendo edificios habitacionales y hoteles), su instalación resulta en muchos casos laboriosa por la necesidad de tuberías y ductos.

De tal suerte, las unidades tipo paquete son frecuentemente utilizadas en instalaciones comerciales, ya que su colocación resulta más sencilla y la modularidad de sus partes hace que puedan hacerse reparaciones con facilidad.

3. Evaluación de periféricos: El aire necesario para cada área a acondicionar requiere de un sistema de distribución, que normalmente son ductos y soluciones de ventilación (que complementa la función de circulación de aire y apoya a lograr una mejor calidad de éste). Al momento de diseñar un sistema de ductos es necesario considerar factores como:

• Espacio disponible.
• Costo de instalación.
• Pérdidas de aire por fricción.
• Niveles de ruido.
• Posible fugas en el ducto y transferencia de calor.
• Cumplimiento de normas y estándares.
• Materiales a utilizarse en la construcción de ductos.
• Inclusión de difusores para zonas de desaceleramiento de flujos.
• Diseño de ductos de inyección y retorno de aire.

Una vez estudiado todo lo anterior por parte del usuario con el apoyo de su proveedor, se procede a la instalación y posteriormente a la puesta en marcha del sistema.

Es importante recordar en todo momento que cada instalación es única y por ello el desarrollo detallado de su planificación es clave para asegurar óptimos resultados libres de fallos que puedan evitarse.

¿Qué pasa si falla el control de temperatura y humedad?
Muchos espacios cerrados ayudan a controlar condiciones de alimentos, cultivos, preservación de material sensible e incluso de cuidado de personas en estados delicados.

En el caso de materias primas, mal manejo de condiciones de temperatura y humedad puede derivar en fallos de procesamiento. Por ejemplo, existen diferentes tipos de plásticos conocidos como higroscópicos, que independientemente de requerir procesos de secado para su procesamiento, en caso de exponerse a condiciones de humedad diferentes a las regulares pueden generar productos con defectos. Lo mismo puede ocurrir con fibras, papel, madera, y productos químicos, entre otros.

Variaciones de humedad y temperatura en espacios médicos, podrían causar problemas en los pacientes, especialmente aquellos con condiciones de tipo respiratorio o bebés que son sensibles a modificaciones ambientales.

Equipos electrónicos, chips, circuitos integrados y otros productos de alta tecnología y precisión no podrán producirse de no existir condiciones adecuadas y estables en las instalaciones especializadas para ello. Del mismo modo, determinados equipos no funcionarían adecuadamente de no encontrarse en ambientes eficientemente controlados.

Tendencias en Aire Acondicionado para Grandes Espacios
A través de casi 100 años, las soluciones de aire acondicionado para grandes espacios han evolucionado volviéndose cada vez más sofisticadas y capaces de satisfacer la demanda del cliente o aplicación sin importar su complejidad.

Actualmente, un solo sistema es capaz de acondicionar un espacio con varias subzonas, cuando en otros momentos para lograrlo hubiera sido necesario recurrir a varios subsistemas. Aunque frecuentemente siguen utilizándose sistemas de expansión directa y agua helada, hay nuevas opciones que no sólo integran tecnologías innovadoras (p.e. uso de ductos y pisos radiantes), sino que se combinan con métodos tradicionales de climatización de modo que se consiguen beneficios localizados dentro de un mismo espacio. Este es el caso de grandes cadenas de autoservicio donde se requieren diferentes zonas de refrigeración y climatización de acuerdo al flujo de personas, productos específicos y otras necesidades.

De la misma manera, prácticamente cualquier espacio puede optimizarse en estos términos a través de la automatización de aire acondicionado ya que de este modo es posible:

• Hacer medición exacta de la temperatura ambiente y en consecuencia activar la generación de frío al llegar a determinados niveles.
• Programación por horarios de la generación de frío.

Cambiando sistemas de aire acondicionado
Con los crecientes costos energéticos, cada vez más compañías están interesadas en hallar ahorros. Una de las principales zonas de gasto energético en todos los negocios está en aire acondicionado, y es sorprendente la optimización que puede lograrse sólo con elegir el equipo de aire acondicionado correcto. Los gerentes industriales a cargo del acondicionamiento de grandes espacios deben considerar algunas variables antes de instalar algún tipo de sistema de aire acondicionado:

¿Cuánto se está pagando actualmente por el aire acondicionado instalado?
En lugar de pagar de más, podría ahorrar al investigar más acerca de nuevas soluciones de aire acondicionado disponibles. Algunos de los nuevos equipos son sorprendentemente eficientes y su retorno de inversión sucede a corto plazo.

La mejor manera de conocer nuevas soluciones disponibles y el monto de ahorro potencial es hablando con los proveedores de sistemas de aire acondicionado, quienes podrán guiarle para encontrar un sistema adecuado a sus necesidades.

¿Cuántas unidades de aire acondicionado se requieren para el espacio en cuestión?
Su proveedor de aire acondicionado deberá poderle asesorar acerca de sus necesidades de acuerdo al espacio a acondicionar y las soluciones disponibles. Sin embargo, no olvide hacer su listado de dudas para obtener mejores resultados.

¿Qué cambios estructurales se realizarán para instalar nuevos equipos?
Si bien es necesario cambiar su sistema de aire acondicionado, el cliente debe poder continuar haciendo uso de sus instalaciones. Por esta razón debe tener claro el tiempo de trabajo necesario para la nueva instalación, si el trabajo puede ser invasivo y qué tanto puede afectar la actividad del lugar. Lo ideal en este caso es encontrar sistemas modulares que ocupen el mismo espacio que aquel a reemplazarse.

Beneficios en el Aire
Además de las ventajas ampliamente conocidas de integrar aire acondicionado en cualquier espacio para promover el confort de las personas que habitan temporal o permanente estos lugares, en el caso de acondicionamiento de grandes espacios los resultados positivos son recibidos directamente por los usuarios.

En este tiempo, y más aún si se suman las cada vez más extremas condiciones climáticas, permanecer en un centro comercial, supermercado, escuela, cine u hospital sin climatización o control de condiciones ambientales resultaría en extremo incómodo.

Cuando pensamos específicamente en espacios comerciales, el público podría sencillamente no acudir a realizar sus compras o acudir a adquirir exclusivamente los productos previamente pensados, en lugar de pasar más tiempo conociendo el resto de la oferta. Situación que también ocurre en restaurantes, centros nocturnos e incluso instalaciones de hospedaje. En el caso de centros educativos o laborales, recordemos que un ambiente adecuado permite a las personas mantenerse alertas y optimizar su capacidad productiva e intelectual.

Como fabricantes, proveedores, instaladores y usuarios, estar al tanto de las necesidades del usuario final para integrar sistemas de climatización adecuados a espacio y actividad, es poder ver los beneficios que pueden lograrse, al hacer uso de las soluciones a la medida, incluso en casos como estos… de gran talla.

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