Consideraciones en el diseño de sistemas

Ya sea en oficinas, espacios residenciales, entidades de gobierno, zonas comerciales, entre otros, la instalación de sistemas de acondicionamiento deberá cumplir con diversos aspectos que aseguren su éxito. Para ello, será imprescindible tomarlos en consideración a fin de evaluar cuál es su aplicación ideal

Jorge Rendón

El desarrollo de cualquier sistema de aire acondicionado debe, en primera instancia, atender las necesidades de los clientes; así como valerse de la ingeniería adecuada con el objetivo de proponer un sistema que cumpla, desde el inicio, con los requerimientos del proyecto.

En este sentido, los parámetros climatológicos son relevantes, ya que inciden directamente en el confort humano. Éstos se pueden conocer, por ejemplo, a través de la información que proporcionan la American Society of Heating, Refrigerating and Air conditioning Engineers (ASHRAE) a través del documento ASHRAE Fundamentals; el Servicio Meteorológico Nacional o de la Asociación Mexicana de Empresas del Ramo de Instalaciones para la Construcción (AMERIC). Aunado a este factor, habrá que considerar las temperaturas de cálculo, a fin de conseguir las medidas del equipo promedio.

Para diseñar el aire acondicionado del inmueble se debe partir de las condiciones climatológicas exteriores, que básicamente son las condiciones de diseño exterior e interior, ya que, considerar las temperaturas extremas devendrá en equipos más grandes, lo que generará mayor inversión y mayor consumo eléctrico; en otras palabras, un sistema de aire poco accesible.

Para realizar un cálculo confiable de la carga térmica, que incide en la elección de los sistemas de calefacción y refrigeración, se tendrá que llevar a cabo un análisis de las condiciones del espacio en el que se instalará el proyecto o área a acondicionar, para tal efecto, es necesario iniciar con las características geográficas donde se ubicará la obra.

Consideraciones interiores de diseño
Se establecen con la carta de comodidad, también llamada carta de comodidad térmica. Además de ésta, existen tablas que señalan las temperaturas tanto del bulbo seco, como del húmedo; al igual que la humedad relativa recomendada según las condiciones de aplicación interior; asimismo, la temperatura exterior.

Ubicación del proyecto
En esta etapa es necesario detallar la ubicación del proyecto, con su latitud, longitud, altura sobre el nivel del mar y presión barométrica junto con el rango diario. Deberán estimarse las condiciones interiores y exteriores de diseño de cálculo para las temporadas de verano e invierno, las cuales serán determinadas por las temperaturas del bulbo seco, la humedad y la humedad relativa, en el caso de las primeras; y por las temperaturas de bulbo seco y humedad relativa, en el de las segundas.

Requerimientos de ventilación
Estos parámetros van acorde a los parámetros establecidos por la ASHRAE Ventilation for acceptable indoor air quality aplicables a sistemas de aire acondicionado. Cabe resaltar que es necesario tomar en cuenta la ventilación por área y / o por persona, esto hará que sea más sencillo proporcionar aire fresco y evitará la concentración de CO₂, que es poco óptima.

Requerimientos de filtración
Ya sea un espacio residencial, una oficina o un local de servicios, se estimará la filtración de aire según las necesidades del proyecto, para lo que habrán de describirse todos los niveles, desde el menor hasta el de mayor eficiencia, poniendo especial énfasis en el método de prueba respectivo; también es importante la presión estática final de cada filtro con los filtros sucios, así, al darse esta condición, se tendrá la potencia del motor suficiente para filtrar el aire.

Personas
Se tomará en cuenta la cantidad de personas por cada local o zona de acondicionamiento, así como la actividad que se desarrollará en cada espacio; también aspectos como la cantidad de personas fumadoras, pues esto hará que la calidad de aire interior se vea o no comprometida.

Cabe destacar que en cada aplicación dicho factor tomará mayor o menor peso según el espacio. En cines, por ejemplo, variará la cantidad de usuarios y el tiempo que éstos permanezcan en el recinto climatizado.

Disipación térmica de iluminación
Se refiere al tipo de iluminación por cada local y su disipación respectiva; al tipo de instalación, si es oculta o visible, así como al factor de disipación por balastra, en caso de tenerla.

Disipación térmica de equipos
La disipación de calor generado por cada equipo y cada sistema deberá considerarse, por lo que los equipos con dispositivos eléctricos, de vapor, de combustión, motores, equipo electrónico y aparatos especiales con disipación térmica serán evaluados. El éxito del proyecto dependerá de cada local y de su disipación respectiva.

El funcionamiento continuo o parcial de los equipos en las áreas acondicionadas permitirá obtener resultados congruentes en la estimación de cargas térmicas.

Otro elemento significativo es el anclaje para equipos de aire acondicionado con base, ya sea de concreto o estructural. En este punto será necesario definir los soportes para los ductos, tanto externos tipo estructural, como internos tipo colgantes.

Un indicador más por evaluarse es el de servicio de energía eléctrica, debido a que el tipo de alimentación eléctrica con el cual cuenten los equipos de aire acondicionado podrá influir en el calor que los impacte, sobre todo, en el rendimiento que puedan tener durante su vida útil. Por lo tanto, voltaje, fases y ciclos, así como la potencia de los equipos, tendrán que medirse y compararse en la etapa de prediseño de los sistemas de acondicionamiento.

En el diseño de sistemas se tomará en cuenta el drenaje para los equipos de aire acondicionado, señalando con precisión el tipo de material y el diámetro correspondiente en cada equipo. Además, es importante definir el tipo de instalación, a fin de indicar si es necesaria la presurización; de ser así, habrá que considerar la NFPA 74, norma establecida por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (NFPA, por sus siglas en inglés), o en su defecto, los códigos nacionales aplicables.

Hay que resaltar que la presurización evitará que se infiltre aire del exterior, el cual, posteriormente, puede influir, tanto en las condiciones interiores, como en la entrada de polvos o gases.

Proporcionar una óptima calidad de aire interior requerirá la implementación de cambios de aire, ya sea por ventilación natural o forzada, acordes a las normas nacionales aplicables en el país, contemplando normativas de trabajo o certificaciones internacionales.

Usualmente, las tomas de aire exterior habrán de cumplir con ciertas medidas de seguridad para garantizar que el aire que entre se encuentre libre de tóxicos; en este sentido, se tendrá que realizar un diseño de la filtración en la toma de aire exterior y, de ser necesario, se instalarán filtros que eviten la introducción de polvo a una red de ductos de retorno.

Por su parte, la acústica en los sistemas de aire acondicionado también deberá proporcionar confort, así como cumplir con los estándares de ambiente interior; por tal motivo, será necesario indicar el nivel de ruido de los equipos que integrarán el sistema.

En cuanto al material, la forma y la clasificación de la ductería, éstos incidirán en dos aspectos principales: el mantenimiento que se programará y el apoyo que proporcionará al sistema, tanto en aspectos de acústica, como de presión, sea en sistemas de aire acondicionado de expansión directa o de agua helada.

Considerar las bases de diseño de un proyecto de aire acondicionado, analizar los planos arquitectónicos, estructurales y eléctricos, al igual que la orientación geográfica y las condiciones climatológicas promedio para el cálculo, permitirán que se realice un examen de la capacidad de los equipos de aire acondicionado, documento que finalmente establece los parámetros para definir el sistema de acondicionamiento que se tendrá. Cualquier modificación a las condiciones iniciales la tendrán que llevar a cabo el cliente, el ingeniero y el diseñador.
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Jorge Rendón Medina
Ingeniero Mecánico egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional. Durante su trayectoria profesional ha participado en múltiples proyectos petroquímicos e industriales. Es especialista en diseño de plantas industriales y ha supervisado y coordinado distintas obras de este tipo. Actualmente es gerente General del Bufete de Ingeniería y Construcción, empresa que realiza instalación, consultoría y mantenimiento de sistemas de climatización.