05 Sistemas de Climatizacion

7/17/2019 05 Sistemas de Climatizacion

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Climatización en edificios. Soluciones energéticas eficientes.Módulo 5. Sistemas de producción de frío y calor

Fecha: Marzo-Abril 2011



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01 INTRODUCCIÓN.

— Sistemas todo aire

— Sistemas todo agua

— Sistemas aire-agua

— Sistemas todo refrigerante

02 SISTEMAS TODO AIRE— Sistemas a volumen constante

– Sistema unizona con uds. autónomas de expansión directa

– Sistema unizona con (multizona) o sin recalentamiento

— Sistemas a volumen variable

– Sistema volumen de aire variable

– Sistema unidad de tratamiento de aire (UTA)

Índice



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03 SISTEMAS TODO AGUA

— Sistema ventiloconvectores a 2 tubos— Sistema ventiloconvectores a 4 tubos

04 SISTEMAS AIRE-AGUA.— Sistemas de eyectoconvectores o inductores

— Sistemas de ventiloconvectores con aire de ventilación05 SISTEMA REFRIGERANTE.

— Aparatos individuales de expansión directa

– Compactas

– Unidades partidas

— Sistema de unidades multi-splits

— Sistemas de caudal de refrigerante variable (V.R.V)

Índice



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Un sistema de climatización es un conjunto de equipos que tiene como objetivo elcontrol de las siguientes variables propias del local o locales a acondicionar:

— Temperatura seca

— Humedad

— Grado de pureza del aire

— Velocidad del aire

— Nivel sonoro producido por los equipos de climatización

01 INTRODUCCIÓN.



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Los sistemas de climatización se clasifican en función de su fluido utilizado en los localesa acondicionar; se clasifican en los siguientes tipos:

— SISTEMA TODO AIRE O AIRE - AIRE: el aire es el único fluido utilizado.

— SISTEMAS TODO AGUA O AGUA - AGUA: el agua es el único fluido utilizado.

— SISTEMAS AIRE - AGUA: se usa aire y agua simultáneamente en el interior de los locales.

— SISTEMA TODO REFRIGERANTE: el fluido utilizado es un fluido refrigerante.

01 INTRODUCCIÓN.



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Cabe distinguir en un sistema, los siguientes subsistemas o grupo de equipos:— CENTRAL DE TRATAMIENTO: Conjunto de equipos cuya finalidad es la de preparar los fluidos que

deben ser conducidos hasta los elementos terminales de la instalación.

Fuente: Web Ciatesa

01 INTRODUCCIÓN.



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—ELEMENTOS TERMINALES : Reciben los fluidos primarios de la central de tratamiento, y sonutilizados para la preparación del aire húmedo que será impulsado al local. Aseguran la velocidad del

aire y un correcto nivel sonoro. Están situados en el local o en su proximidad inmediata.

Fuente: Web Clima City

01 INTRODUCCIÓN.



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—ELEMENTOS INTERMEDIOS: Elementos de unión material entre la central y los elementosterminales.

Fuente: Web MG Instalaciones

01 INTRODUCCIÓN.



9

—

EQUIPAMIENTO DE CONTROL, REGULACIÓN Y SEGURIDAD: Elementos que aseguran lacorrespondencia aportes energéticos-cargas térmicas.

Fuente: Web Todo Control

01 INTRODUCCIÓN.



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2.1 SISTEMAS A VOLUMEN CONSTANTE

Se caracterizan por el hecho de que el caudal de aire que se introduce en el local se

mantiene invariable.

2.1.1 SISTEMAS UNIZONA CON UNIDADES AUTÓNOMAS DE EXPANSIÓN DIRECTA:

Sistema compuesto por unidad autónoma de expansión directa, formada por equipo básico de producción

de frío por compresión.

Este tipo de equipos autónomos puede equiparse con sistemas de bomba de calor, con inversión de ciclo,

para la producción de aire caliente, u otros sistemas de calentamiento de aire.

El sistema se completa con una red de conductos de aire que parte del evaporador de la unidad

autónoma. Dicha red de conductos está constituída por simples difusores o rejillas de pared sin

elementos de control, exceptuando algún termostato.

02 SISTEMAS TODO AIRE.



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Las unidades autónomas pueden ser de varios tipos:● Compactos de cubierta: tipo “roof-top”, de condensación por aire para ser colocadas en el exterior del

edificio sobre la cubierta.

Fuente: Web Carrier




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●

Compactos verticales u horizontales: para instalación en interior de edificio. Dispone de ventiladorescentrífugos (caso de condensación por aire) y de esta forma conducir el aire de condensación.

Fuente: Web-Catalogo SOVA (extinguida)




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●

Unidades partidas: el equipo se divide en dos piezas, una de ellas la condensadora donde se alojan elcondensador y el compresor, y la otra el evaporador o climatizador compuesto por evaporador y

sistema de expansión. La condensadora se sitúa en el exterior del edificio o proximidades de la

fachada y se une al climatizador en el interior del edificio mediante dos tuberías de circulación de

refrigerante.

Unidad interior

Unidad exterior

Fuente: Web-Catalogo Ciatesa




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2.1.2 SISTEMAS UNIZONA CON multizona) O SIN RECALENTAMIENTO:

Sistema compuesto por una central de tratamiento de aire o climatizador compuesto por baterías de

intercambio aire agua fría y/o caliente. El agua fría es suministrada por equipos o unidades

enfriadoras que disponen del ciclo frigorífico por compresión o absorción, y el agua caliente la

suministran calderas o las mismas unidades enfriadoras en el caso de disponer del sistema de bombade calor.

La estación central climatizadora prepara, para su distribución, un aire primario en condiciones fijas de

temperatura y humedad, con que solo se va a poder climatizar en una zona con condiciones correctas




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Los elementos constitutivos de estas instalaciones son:● Central de tratamiento de agua fría y caliente formada por unidades enfriadoras, calderas y/o bombas

de calor, con red de distribución de agua para suministrar al climatizador y en su caso a las baterías

de recalentamiento terminal.

● Central de tratamiento “climatizadora”, la cual permite:

- Recirculación del aire procedente de los locales. Proporcionan el caudal de aire de mezcla a tratar

- Filtrado del aire de mezcla.

- En verano, enfriamiento y deshumectación del aire de mezcla.

- En invierno, precalentamiento del aire exterior (optativo), una calientamiento seguido de humectación,

finalizando con un recalentamiento que permite alcanzar la temperatura impuesta.




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●

Sistema de distribución de aire tratado, que lo conduce hasta los elementos terminales.● Elemento terminales, los cuales pueden ser de dos tipos según se trate de un sistema con o sin

recalentamiento terminal.

- Sin recalentamiento terminal: Están constituidos por simples bocas de impulsión, difusores o rejillas de

pared.

- Con recalentamiento terminal: Es utilizado en instalaciones en las que existen locales con cargas

diferentes. Los elementos terminales pueden ser unidades con baterías de agua caliente de tipo

simple o inductores, que se encargan de calentar el aire de suministro del climatizador para adaptarlo

a las necesidades de cada local.




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Fuente: Manual de Climatización AMV ediciones




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2.2 SISTEMAS A VOLUMEN VARIABLE

Se caracterizan por el hecho de que el caudal de aire que se introduce en el local es

variable.

2.2.1 SISTEMAS VOLUMEN DE AIRE VARIABLE:

Componentes principales:

● Climatizador (de agua o de expansión directa)

● Red de conductos: En ella una serie de unidades encargadas de regular la cantidad de aire suministrada

a cada local.

- Unidades tipo válvula de aire: Abren o cierran el paso de aire

- Difusores integrados: Reducen o amplían la sección de paso de aire.




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Los sistemas de caudal de aire variable están formados por los siguientes elementos:● Sistema de caudal de producción de frío y calor, que puede consistir en cualquiera de las siguientes

variantes

- Unidades de expansión directa con múltiples etapas de control de capacidad, cuando la batería de la

unidad climatizadora está diseñada para ser evaporador de fluido refrigerante.

- Unidades enfriadoras, bombas de calor y/o calderas para abastecer de agua fría o caliente al

climatizador y a las baterías de recalentamiento, de existir y no ser resistencias eléctricas.

●

Unidad climatizadora de caudal de aire variable formada por unidad compacta de expansión directa conlos elementos descritos anteriormente.

● Red de conductos para distribución del aire tratado por el climatizador a las unidades terminales.




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●

Unidades terminales de los siguientes tipos:- Compuertas gobernadas por termostato ambiente, las cuales descargan aire a través de un conducto

sobre difusores simples de alta inducción

- Difusores con control de caudal de aire integrado que regulan la sección de paso de aire.

● Red de conductos de retorno desde los locales hasta la unidad climatizadora.

Fuente: Web Koolair




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2.2.2 SISTEMAS UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE U.T.A):

Sistema basado en la utilización de un equipo especial denominado unidad-módulo de tratamiento de aire

(U.T.A ó M.T.A)

Fuente: Web Carrier




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El equipo U.T.A está compuesto por los siguientes elementos:

● Toma de aire de retorno del local.

● Sección de filtros para el aire de retorno.

● Batería de agua fría para la refrigeración de aire proveniente del local, con sus válvulas para control de

agua necesario.

● Batería de agua caliente para el calentamiento de aire proveniente del local, con sus válvulas para

control de agua necesario.

● Tome de aire fresco de ventilación, que proviene de una central de tratamiento de aire exterior.

● Ventilador de aire de impulsión dotado de una presión estática elevada.

● Módulo de control con sensor de temperatura ambiente, el cual gobierna la posición de las valvulas de

caudal de agua, así como la velocidad del ventilador de impulsión.




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Sistema para edificios con múltiples locales generalmente pequeños situados en el perímetro, los cuales

están abastecidos cada uno de ellos por una unidad U.T.A colocados en cada planta en un lugaralejado de los locales permitiendo de esta forma:

— Alejar toda fuente de ruido de los locales a acondicionar.

— Facilitar, al estar todos juntos la toma de aire exterior para ventilación de cada uno de los

equipos.

— Disminuir la altura necesaria en el falso techo para las instalaciones de climatización.

— Permitir el mantenimiento de los equipos sin perturbar la actividad en los locales al estar

centralizados en un local de servicio.




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El sistema U.T.A está formado por los siguientes elementos:

● Central de producción de agua fría y caliente simultáneamente, junto con su sistema de distribución de

agua consistente en:

- Red de tuberías de agua fría / Red de tuberías de agua caliente.

● Climatizador de tratamiento de aire exterior de ventilación, formado por las secciones de toma de aireexterior, filtros, batería de agua caliente y/o fría, y sección de impulsión.

● Equipo U.T.A por local a climatizar

● Red de conductos de aire fresco de ventilación que conecta el climatizador con cada equipo U.T.A.

● Conducto de impulsión y otro de retorno entre cada unidad U.T.A y el local que acondiciona donde se

colocan los difusores de alta inducción.




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3.1 SISTEMAS VENTILOCONVECTORES A DOS TUBOS

Este sistema proporciona un caudal de agua fría o caliente y dispone de un tubo de ida y

otro de vuelta. El equipo está constituido por un intercambiador de calor y un ventilador

que fuerza el paso de aire de impulsión.


03 SISTEMAS TODO AGUA.



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Para conseguir este objetivo


Esta instalación no asegura por si

misma un grado de renovación de

aire de los locales.

Incluir red de conductos auxiliarque proporcione suministro de

aire nuevo.

Disponer de apertura en la parte

posterior del equipo, en

comunicación con el exterior



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La composición de un ventiloconvector o fan-coil conlleva los siguientes elementos:

● Carcasa exterior en la que se encuentran los canales de impulsión de aire tratado, un canal de

recirculación de toma de aire del local, opcionalmente un canal de toma de aire exterior que posibilita

la renovación, y los pasos de conexión del circuito hidráulico del fluido primario

●

Filtro de aspiración del ventilador que controla la pureza del aire de impulsión● Grupo de ventiladores movidos por un motor eléctrico dispuesto en el interior de la carcasa

● Una o dos baterías de tratamiento (frío/calor) del aire de mezcla, es decir de la unión de las corrientes

de las corrientes de recirculación y aire nuevo procedente del exterior (si existiese)

● Conducto de impulsión y otro de retorno entre cada unidad U.T.A. y el local que acondiciona donde se

colocan los difusores de alta inducción




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La regulación de este elemento se realiza mediante termostato en el interior del aparato o en el propio

local. Este elemento de regulación puede actuar sobre diferentes variables:

● Caudal de agua fría o caliente aportada a las baterías, controlado mediante válvula de regulación.

● Velocidad de rotación del ventilador, lo que se traduce en un funcionamiento escalonado sobre las tres

velocidades que normalmente suelen llevar los motores de los ventiloconvectores o fan-coils.




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3.2 SISTEMAS VENTILOCONVECTORES A CUATRO TUBOS

Este sistema dispone de un retorno diferenciado de las corrientes de agua fría y agua

caliente, mejorando energéticamente el sistema.





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La instalación de ventiloconvectores a cuatro tubos requiere de los siguientes elementos:

● Una central de producción de agua fría y caliente simultánea, formada por enfriadoras de agua, bombas

de calor y/o calderas

● Red de tuberías de distribución de agua fría y caliente

● Unidad fan-coil o ventiloconvector en cada estancia equipado con doble batería de agua, una pararefrigeración y otra para calefacción

● Sistema de control




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Este tipo de procedimientos trata el agua y el aire en centrales diferentes

La distribución de los fluidos primarios exige la existencia, no solo de dos centrales diferentes, sino

también de dos equipamientos intermedios de interconexión de las unidades terminales, por lo que se

necesita:

- Red de tuberías de canalización agua.

- Red de conductos de distribución de aire

Los procedimientos mixtos de climatización suelen dividirse atendiendo el tipo de elementos terminales

en la instalación, y así pueden distinguirse:

1. Sistemas de eyectoconvectores o inductores.

2. Sistemas de ventiloconvectores o fan coils con aire de ventilación.

04 SISTEMAS AIRE - AGUA.



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4.1 SISTEMAS DE EYECTOCONVECTORES O INDUCTORES.

Sistemas que permiten refrigeración y calefacción simultanea en diferentes locales,

minimizando las necesidades de espacio.





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El aire exterior de ventilación se recoge en el climatizador central donde es filtrado, precalentado y

humidificado en invierno o enfriado y deshumectado en verano.

Se puede mezclar aire procedente de los locales con el aire exterior si los requerimientos de aire primario

de los inductores de los locales son superiores a las necesidades mínimas de aire de ventilación.

El aire primario cumple las siguientes funciones:

- Proporcionar aire nuevo de ventilación para los locales.

- Proporcionar la capacidad necesaria de deshumidificación o humidificación.

- Aportar la potencia necesaria para satisfacer las pérdidas o ganancias térmicas por transmisión a

través de muros y ventanas.

- Suministrar la presión suficiente para provocar la inducción de aire del local a través de la batería

secundaria y asegurar una adecuada distribución de aire en el interior del local.




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La batería secundaria de la unidad inductora es alimentada con agua fría o caliente mediante una red de

tuberías de agua a dos tubos desde la central de tratamiento .

Esta batería tiene las siguientes funciones principales:

- El agua fría que circula por la batería compensa únicamente las ganancias de calor sensible.

- Debido a que la batería secundaria únicamente absorbe las ganancias de calor sensible, la capacidadde la batería debe poder ser variada por un termostato que proporcione control individual de la

temperatura en cada local permitiendo seleccionar condiciones determinadas.

- Cuando solo se requiera calefacción, el agua caliente se hace circular por la batería secundaria para

mantener la temperatura deseada en el local.




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Como se ha comentado anteriormente se puede proporcionar simultáneamente refrigeración y calefacción

en cualquier estación del año:

- Verano: el aire primario se enfría y deshumidifica, y suministra agua fría a la batería secundaria del

inductor para compensar la potencia térmica sensible.

- Periodos interestacionales: el aire primario se calienta a temperatura variable en función de la

temperatura exterior, para compensar las cargas externas. A la batería secundaria del inductor se

suministra agua fría para compensar las cargas de los locales que lo requieran.

- Invierno: el aire primario se precalienta hasta una temperatura fija de unos 15ºC, suministrandose

agua caliente a los inductores para que éstos proporcionen y regulen la capacidad de calefacciónnecesaria a los locales. Cuando solo se requiera calefacción, el agua caliente se hace circular por la

batería secundaria para mantener la temperatura deseada en el local.




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Estos sistemas están compuesto por los siguientes elementos:

- Central de agua fría o caliente.

- Red de tuberías de agua fría y caliente, para abastecer al climatizador de tratamiento de aire primario

y a las baterías de los inductores.

- Climatizador de tratamiento de aire primario, formado por las secciones de:

- Toma de aire del exterior.

- Filtros.

- Batería de agua de agua caliente y/o fría.- Sección de impulsión.




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- Red de conductos de aire primario que conecta el climatizador con cada equipo inductor.

- Un equipo inductor por cada local a climatizar.

- Red de conductos de retorno (según sea el caso).




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4.2 SISTEMAS DE VENTILOCONVECTORES CON AIRE DE VENTILACIÓN.

Sistemas mixto que utiliza ventiloconvectores con presencia de un circuito adicional de

aporte de aire de renovación, que en este caso no desempeña la función de inducir el

aire del local para provocar su paso por la batería.

Fuente:

Manual de Climatización AMV ediciones




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- Central de producción de agua fría y caliente.

- Red de tuberías de agua fría y caliente, para abastecer al climatizador de tratamiento de tratamiento

de aire exterior de ventilación y a las baterías de los fan-coils.

- Climatizador de tratamiento de aire exterior de ventilación, formado por las secciones de:

- Toma de aire del exterior.

- Filtros.

- Batería de agua de agua caliente y/o fría.

- Sección de impulsión.




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- Red de conductos de aire de ventilación que conecta con el climatizador con sus unidades terminales

correspondientes, generalmente difusores o rejillas de aire.

- Equipo ventiloconvector o fan-coil por local a climatizar.




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Sistema donde se dispone en el interior del local al menos, un aparato climatizador con

una batería de expansión directa por cuyo interior circula refrigerante y por el exterior elaire que es enfriado o calentado.

1. APARATOS INDIVIDUALES DE EXPANSIÓN DIRECTA.

2. SISTEMA DE UNIDADES MULTI-SPLIT

3. SISTEMA DE VOLUMEN VARIABLE DE REFRIGENRATE V.R.V)

05 SISTEMAS REFRIGERANTE.



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5.1 APARATOS INDIVIDUALES DE EXPANSIÓN DIRECTA.

Este tipo de aparatos se clasifican entre compactos y partidos:

5.1.1 COMPACTOS: Se les denomina de ventana o muro. En su interior disponen de todos los elementos

del circuito frigorífico, como son, compresor, condensador, sistema de expansión, evaporador,

ventiladores, termostato y elementos de control.

Fuente: Salvador Escoda




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5.1.2 UNIDADES PARTIDAS: Son aquellas que se componen de dos elementos, la unidad exterior y la

unidad interior. En la unidad exterior o condensadora se disponen el compresor, condensador,sistema de expansión y elementos de control de seguridad. En la unidad interior se disponen la

batería evaporadora con su ventilador interior y el mando de control o termostato.





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5.2 SISTEMAS DE UNIDADES MULTI-SPLIT.

Este sistema consiste en la aplicación de unidades partidas de expansión directa en cada

uno de los locales, con la particularidad que se utiliza una unidad exterior, o

condensadora, capaz de asistir a varias unidades climatizadoras interiores.





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La unidad exterior condensadora puede disponer de alguno de los siguientes métodos de control para

poder adaptarse a las necesidades frigoríficas demandas por cada una de las unidades interiores:

- Múltiples circuitos con múltiples compresores: Consiste en construir en la unidad condensadora un

circuito con su compresor, condensador, expansión y control de seguridades por cada unidad interior

a la que se va a conectar.

- Inverter: Consiste en dotar al único compresor de la unidad exterior de un regulador de la velocidad de

rotación o variador de frecuencia, y un control para adaptar la velocidad de compresor a la demanda

de las unidades interiores.

-Bypass de gas caliente:

Dispone de una válvula para controlar la capacidad del único compresor de la

unidad exterior. Cuando la demanda de las unidades interiores disminuye, la válvula abre dejando

pasar refrigerante de la descarga del compresor a su aspiración disminuyendo por tanto la cantidad

de refrigerante que se aporta a las unidades interiores.




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Ejemplo de sistemas multi-split:





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5.3 SISTEMAS DE CAUDAL DE REFRIGERANTE VARIABLE V.R.V.).

Este sistema consiste en la aplicación de unidades especiales que se componen de

condensadoras exteriores dotadas de un control muy específico de funcionamiento de

los compresores , a las que se le acoplan una serie de unidades evaporadoras interiores

que según fabricante pueden llegar a ser más de 40.

Fuente: Web Arquimaster




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Las unidades condensadoras, o unidades exteriores, se conectan frigorificamente, a las unidades

evaporadoras o unidades interiores mediante una única red de tuberías de refrigerante común paracada sistema.

Puede existir un elemento intermedio en la red de tuberías de refrigerante, llamado en algunos casos

distribuidor, que se ocupa de regular la cantidad de refrigerante que llega a cada unidad interior

según demanda, e incluso puede contener el sistema de expansión de refrigerante de baja a altapresión.




49

v




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● Las unidades condensadoras, las cuales disponen de uno o dos compresores con sistema de control

de capacidad del tipo inverter o variador de frecuencia para adaptar la potencia frigorífica producida a

la demanda por las unidades interiores.

● La unidad condensadora dispone además de otro elemento básico para el buen funcionamiento de la

instalación, como es el separador de aceite en la descarga del compresor, debido a que la gran

complejidad y longitud que pueden alcanzar las tuberías de refrigerante, es necesario asegurar el

retorno de aceite al compresor y su lubricación.

● Sistema de control para determinar la potencia frigorífica necesaria que puede ser de los siguientes

tipos:

- Control electrónico con capacidad de comunicación con las unidades interiores.

- Control de presión del refrigerante en la aspiración del compresor.




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● Red de tuberías de refrigerante líquido que parte de la unidad condensadora.

● Red de tuberías de refrigerante gas.

● Entre dos y cuarenta unidades, del tipo de las descritas para los sistemas split y multisplit. La suma de

ls potencias nominales de las unidades interiores puede llegar a ser del 150% de la potencia de las

unidades interiores, estando por tanto limitados los factores de simultaneidad o diversidad de la

instalación.




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Este sistema tiene una variante “tres tubos”, la cual puede suministrar frío y calor

simultáneamente a distintos locales según su demanda.




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