Los sistemas HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) son un grupo de equipos de climatización que permiten mantener una temperatura agradable, en un espacio habitable. Pero también estos equipos controlan la pureza y humedad del aire para evitar problemas respiratorios en las personas.
El sistema de climatización HVAC se usa en grandes edificios residenciales, hoteles, hospitales, cines, teatros, oficinas, etc. Aunque estos sistemas vienen con sus sensores básicos para el control de los equipos, actualmente se integran a la tecnología del internet de las cosas (IoT). La tecnología IoT permite un control más eficiente de todo el sistema de climatización, ya que se dispone de mayor información para el control del mismo.
¿Cuáles son las partes que componen los sistemas HVAC?
Los sistemas HVAC deben aportar climatización tanto en invierno como en verano. Por esta razón, estos sistemas necesitan tener una unidad de calefacción y una unidad de enfriamiento. Además, también tienen una unidad manejadora de aire, la cual se encargará de limpiar el aire y distribuirlo en los espacios a climatizar.
Unidad de calefacción de los sistemas HVAC
La calefacción se puede obtener de calderas a gas natural, resistencias eléctricas y bombas de calor. Las calderas a gas y las resistencias eléctricas son las preferidas en zonas de mucho frío. Sin embargo, las bombas de calor son más efectivas en climas más templados.
Las calderas a gas funcionan calentando agua a una temperatura de 80 grados centígrados, la cual se usará para calentar el espacio a climatizar. Esta agua caliente puede almacenarse en tanques térmicos, para luego bombearse a cada una de las partes del edificio.
Cuando se usan resistencias eléctricas, se pueden colocar las mismas directamente en los espacios que se desean climatizar. Esta alternativa de climatización tiene la ventaja de que la energía eléctrica se lleva hasta las resistencias, empleando cables conductores de electricidad, sin mayores inconvenientes.
Por otra parte, las bombas de calor son equipos eléctricos que funcionan aprovechando el ciclo termodinámico de un gas, para absorber calor del ambiente exterior. Este calor luego se transfiere al espacio que se quiere climatizar.
Unidad de enfriamiento de los sistemas HVAC
La bomba de calor en modo enfriamiento es el sistema de climatización que se emplea universalmente, para generar frío en verano. Este es un aparato eléctrico conformado por un compresor, un evaporador, un condensador y una válvula de expansión. Dentro del circuito de la bomba de calor circula un gas refrigerante fluorado, CO2 o amoniaco, los cuales son gases de excelentes propiedades termodinámicas.
Los grandes sistemas HVAC emplean torres de enfriamiento, para facilitar el intercambio calorífico entre el interior del edificio y el medio ambiente. Sin un intercambio calorífico eficiente sería imposible la climatización de edificios.
Unidad manejadora de aire en el sistema de climatización
Los sistemas de ventilación son parte indispensable en la climatización HVAC. Estos se componen de conductos de ventilación, ventiladores de tiro forzado, intercambiadores de calor, filtros contra polvo, bacterias y virus, toma de aire ambiental, etc.
La unidad manejadora de aire (UMA) es una estructura cerrada, dentro de la cual se controla todo el aire acondicionado que ingresa y que se extrae del edificio, casa, hospital, etc. Las UMA son sistemas de ventilación integrales que garantizan un aire más puro y libre de altas concentraciones de CO2, bacterias, malos olores, polvo, esporas, humedad, etc.
Dentro de la UMA se encuentran dos intercambiadores de calor, uno para la calefacción y otro para el enfriamiento. Es decir, un intercambiador de calor recibe únicamente agua caliente de la caldera a gas y el otro recibe gas refrigerante de la bomba de calor. Finalmente, estos sistemas de ventilación emplean un ventilador para forzar el aire a través de los intercambiadores de calor, acelerando la transferencia calorífica.
La estructura de la UMA, en los sistemas HVAC, tiene cuatro puntos para el acceso y salida de aire. Dos de estos puntos son para la salida y el retorno del aire de climatización del edificio. Y los otros dos se utilizan para la toma de aire fresco del exterior y para el escape de aire con alto contenido de CO2 del edificio. Estos últimos puntos tienen un mecanismo que regula la entrada o salida de aire, en un intervalo continuo entre 0 y 100%.
Control y sensores de los sistemas de ventilación y aire acondicionado HVAC
El control en los sistemas HVAC comienza por la temperatura del aire, mediante el empleo de termostatos digitales o analógicos. Además, también se emplean sensores de humedad relativa, sensores de presión diferencial y sensores de concentración de CO2.
Todos estos sensores envían información a un controlador lógico de procesos, el cual está programado para tomar las acciones de control pertinentes. Si la temperatura está por encima del ajuste del termostato, el controlador reducirá la llama de la caldera o activará el compresor de gas refrigerante. Sin embargo, cuando la temperatura del aire está por debajo del ajuste del termostato, el controlador hará todo lo contrario a lo mencionado anteriormente.
Cuando el sensor de CO2 detecta una concentración anormalmente alta de este gas, el controlador abre la toma de aire fresco ambiental. Además, también abre la salida que permite el escape de una parte del aire viciado del interior. Con esta acción se disminuye la concentración de CO2.
Los sensores diferenciales de presión permiten detectar cuando los filtros de polvo están tapados de suciedad y también si algún ventilador de tiro está apagado. Por otra parte, los sensores de humedad permiten detectar cuando el aire tiene mucha humedad, lo cual activa automáticamente el deshumidificador del sistema HVAC.
Los edificios inteligentes y la climatización HVAC
La evolución de la tecnología del internet de las cosas (IoT) ha aumentado las posibilidades para automatizar y hacer más eficientes los procesos. El internet de las cosas ha permitido crear los hogares y edificios inteligentes, los cuales aportan mayor comodidad, eficiencia y seguridad a los habitantes de los mismos.
Los sistemas HVAC en los edificios inteligentes son más eficientes, ya que las nuevas tecnologías permiten la supervisión y operación a distancia de los mismos. Además, el internet de las cosas permite adaptar el funcionamiento de la climatización a la cantidad de personas que habitan el edificio, rutinas, hábitos, etc.
Con la tecnología IoT, muchos aparatos que nos rodean no solo son más inteligentes e interconectados, sino que han incorporado una gran diversidad de sensores muy útiles. Entre estos sensores tenemos los siguientes: acelerómetro, infrarrojos, proximidad, luz, ultrasonido, presión, corriente eléctrica, etc.
Intersam, empresa especialista en sistemas de climatización
En Intersam tenemos más de 25 años de experiencia en sistemas de refrigeración y calefacción, en aplicaciones industriales y comerciales. Los sistemas HVAC son complejas instalaciones de climatización, que requieren la intervención de especialistas de distintas áreas. En tal sentido, Intersam ofrecemos un servicio especializado en el campo de los intercambiadores de calor, condensadores, evaporadores, aeroenfriadores y tratamiento de flujos de aire.
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