Conozcamos algo sobre  Aire Acondicionado o un Acondicionador de Aire

Este es uno de una serie de artículos relacionados con aire acondicionado, y acondicionadores de aire.

Escribimos en esta ocasión con el propósito de orientar en una forma sencilla en la cual cualquier persona pueda entender los conceptos básicos que envuelven el aire acondicionado o los acondicionadores de aire.  Primero porque son los responsables de que podamos mantener la calidad de aire que los seres humanos necesitamos cuando estamos en un lugar que no contiene ventilación natural apropiada, segundo porque son los que normalmente junto a la iluminación los que gastan el 80% de la energía eléctrica que consumen las residencias y edificios.

Comencemos por establecer la diferencia entre ambos conceptos.

Aire Acondicionado:

Llamamos aire acondicionado al aire que existe en un ambiente y al cual su condición le ha sido cambiado, se le ha mejorado la calidad.

Para comprender este concepto vamos a pensar en una oficina y una sala de operaciones de un hospital. 

• En una oficina los parámetros de temperatura y humedad que se requieren fluctúan en un

rango “range” mas amplio, solamente con que las personas en el lugar se sientan con un aire agradable, ni frio ni caliente y donde no se sienta pegajosidad en la piel además de estar libre de contaminantes e intercambiado apropiadamente (sentir frescura) podemos decir que nos encontramos en un lugar con aire acondicionado.

• En una sala de operaciones (excepto sala de operaciones para pacientes con quemaduras) se requiere

que la temperatura este un poco más baja (mas frio) que en una oficina, también la humedad relativa tiene que estar un poco más baja que en una oficina, los intercambios (frescura) de aire de este  espacio y la extracción de aire son mucho mayor que en una oficina. En las salas de operaciones los parámetros  que hay que mantener son mandatorios y regulados, por lo que la precisión tiene que ser efectiva y el rango “range” de temperatura y de humedad en que debe estar al aire acondicionado es menor, ósea hay que mantener una temperatura y una humedad especifica y el margen de desviación permitido es muy poco. Ejemplo si la regulación es 72°F la desviación permitida es +-.5° por arriba o por debajo, la misma restricción aplica para la humedad.  La razón es sencilla proteger al paciente y al personal médico de alguna propagación de bacteria que resulte en infección.

• En coliseos, cines, salones de convenciones, iglesias, lugares donde se reúnan desde grupos hasta multitudes aplican unos parámetros que en términos de temperatura y humedad son parecidos al de una oficina, pero en términos de intercambios de aire (frescura) y extracción se acercan un poco a los de una sala de operaciones. El ente regulador que dicta las pautas de los parámetros que tiene que cumplir un lugar con aire acondicionado se llama ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.  

Acondicionador de Aire:

Llamamos un Acondicionador de Aire a la maquina que se encarga de condicionar o mejorar la calidad del aire en un lugar o local. Existen muchos tipos entre los cuales se encuentran: las unidades de ventana “window unit”, unidades “mini splits”, unidades “packages” paquete, unidades “Split” todas estas caen bajo la categoría de maquinas de expansión directa y esto se refiere a que contienen un refrigerante para absorber calor y secar el aire, también conocido como deshumidificadores. Otros sistemas clasificados como comerciales e industriales utilizan agua helada “chilled water” para la remoción de calor y control de humedad o secado del aire. 

Muchos Ingenieros recomiendan instalar los sistemas de agua helada cuando la capacidad de enfriamiento requerida excede las 100 toneladas de refrigeración,(mas adelante le explicaremos el concepto de toneladas) y la operación del lugar o más bien aplicación del sistema de acondicionador de aire requiere bajar la temperatura rápidamente.  El clásico ejemplo es un coliseo donde entran una cantidad de personas de golpe (de 500 a 2000 cada 15 minutos)  por lo que el sistema tiene que tener la capacidad de absorber la carga de calor que traen las personas en bien poco tiempo, 15 a 20 minutos máximo y luego mantenerla controlada.  

En esta ocasión compartimos una serie de datos que nos ayuden a entender algo básico de un sistema de acondicionadores de aire para un espacio.

Acondicionar el aire quiere decir mejorarle la calidad para un propósito como puede ser para mantener una cosa en determinada condición. El ejemplo clásico es el relativo a los museos donde para mantener las obras en una condición optima duradera se requiere desde diversos, sencillos y hasta complejos sistemas de acondicionares de aire. En el caso de este artículo nos enfocamos en que el uso de acondicionador de aire es para mantener una calidad de aire en el ambiente donde estarán presentes seres humanos.

El aire acondicionado es un artefacto mecánico impulsado por energía eléctrica con el propósito de remover calor y secar el aire.

Conozcamos un poco de Historia del acondicionamiento del acondicionador de aire:

• En la antigüedad, los egipcios ya utilizaban sistemas y métodos para reducir el calor.  Se utilizaba mayormente en el palacio del faraón, cuyas paredes estaban formadas por enormes bloques de piedra, con un peso superior a mil toneladas.

Durante la noche, se dice que alrededor de tres mil esclavos desmantelaban las paredes y acarreaban las piedras al desierto Sahara. Como el clima desértico es extremoso y la temperatura disminuye a niveles muy bajos durante las horas nocturnas, las piedras se enfriaban notablemente.

Justo antes de que amaneciera, los esclavos acarreaban de regreso las piedras al palacio y volvían a colocarlas en su sitio. Se supone que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de 26° Celsius, mientras que afuera el calor subía hasta casi el doble.

Para ese entonces se necesitaban miles de esclavos para poder realizar la labor de acondicionamiento del aire. Actualmente esto se efectúa fácilmente.

• En el 1842, Lord Kelvin invento el principio del acondicionador del aire, con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, este científico creó un circuito hermético basado en la absorción de calor atraves de un gas refrigerante.
• En el 1902, el estadounidense Willis Havilan Carrier sento las bases de la refrigeración moderna al encontrarse con la humificación excesiva del aire que era enfriado por el acondicionador de aire, y desarrollo el concepto de climatización de verano.
• En el 1915, entusiasmados por el éxito, Carrier y seis amigos ingenieros reunieron $32,600.00 dólares para formar la compañía de Ingeniería Carrier, dedicada a la innovar su único producto, el acondicionador de aire.
• El primer sistema se instalo en el año 1924 en la tienda departamental Hudson de Detroit Michigan donde constantemente los asistentes a las ventas del sótano se sentían mareados por el calor debido al pésimo sistema de ventilación.

Su uso pasó de las tiendas departamentales a las salas del cine. Luego su popularidad incremento cuando se instalo un sistema de acondicionador de aire en el cine Teatro Rivoli de Nueva York.  La película fue olvidada pero no el refrescante confort de del aire acondicionado.  Desde entonces se convirtió en una necesidad y no en un lujo y en lo sucesivo el comercio en general instalo acondicionadores de aire para que sus clientes no tuviesen que sufrir del calor y la humedad agotadora en sus locales.  A su vez incremento la asistencia a todos los locales que tenían ese control de temperatura y humedad llamado acondicionador de aire.

Luego de este éxito inmediatamente fue necesario instalar acondicionadores de aire en Hospitales ayudando al control de infecciones mediante el control de temperatura y humedad, le siguieron  todo tipo de local donde se reunieran personas como por ejemplo, oficinas, aeropuerto y hoteles.

Datos básicos que debemos conocer antes de tomar la decisión de comprar e instalar una o un sistema de acondicionadores de aire en un local:

1)       ¿Que capacidad necesito?

Para determinar este fundamento es necesario que un profesional experto en la materia haga los cálculos y someta las recomendaciones. Factores como el lugar o país donde hará la instalación, materiales del cual está construido la facilidad, tipo de aislamiento en paredes o techos, tamaño del local, orientación del local (norte,sur,este,oesta), cantidad y tamaño de las ventanas, uso que se le dará al local, cantidad de personas que entraran y saldrán del local, cantidad de personas que permanecerán dentro del local y por cuanto tiempo, tipo de actividad que las personas llevaran a cabo dentro de la facilidad, estas son las más comunes que se tomaran en consideración antes de llegar al número final de capacidad que necesita.

El resultado final debe ser que usted obtenga un sistema de acondicionador de aire que produzca confort a sus invitados  al menor costo posible de instalación, de operación, de mantenimiento y de consumo eléctrico.

Podemos definir básicamente que buen confort se define como:

A)      La capacidad de mantener sus invitados dentro de su local bajo una temperatura agradable (en Puerto Rico seria alrededor de los 74°F +/- 2 grados), 

B)       Rodeados por una humedad relativa donde no se sientan con la piel pegajosa (una humedad relativa para lograr esto debe estar alrededor de 55% +/- 3%).

C) Que el nivel de ruido sea bajo para que no interfiera con los sistemas de sonido  y acústica que la operación requiere. Para que tenga una idea de nivel de ruido le doy el siguiente ejemplo: cuando usted está en su auto encendido y el acondicionador de aire tiene el abanico (blower) en la posición “HI Max” el nivel de ruido es de aproximadamente 65db promedio.  Hay que aclarar que los vehículos lujosos emiten un ruido más bajo y los no lujosos emiten un ruido más alto.

2)       ¿Tengo la capacidad eléctrica necesaria en el local para suplir los acondicionadores de aire?

Esta importantísima pregunta tendrá una respuesta que tiene que indicarle el perito experto que le está recomendando el sistema de acondicionadores de aire a instalar. En ciertas circunstancias de edificios complejos se tiene que hacer un estudio de carga eléctrica para determinar si con la capacidad de potencia eléctrica existente en el local se puede suplir la potencia eléctrica que demandaría el sistema o las unidades acondicionadoras de aire que se recomiendan.

Básicamente se puede tener una idea bastante cerca de la capacidad eléctrica que tiene un local cuando se sabe el uso del mismo y la capacidad del “breaker principal” : Un ejemplo sencillo es el de una oficina que contiene 16 lámparas de 4 tubos cada lámpara  “energy efficient” y equipos de computadoras, fotocopiadoras, un cuadro telefónico, cocina pequeña de uso casual no continuo, esta oficina podrá manejar 84,000btuh de aire acondicionado divididas en 6 maquinas mini Split de diferentes capacidades más una unidad de inyección de aire fresco con una toma principal en el contador de electricidad de 125amp  bajo ciertas condiciones.

3)       ¿Qué presupuesto necesito?

La contestación a esta pregunta sale de todos los datos que contestan la pregunta numero 1.  Pero para tener una idea básica en términos generales los acondicionadores de aire tienen un precio cuyo valor incrementa o disminuye por varios factores y dentro estos factores el de más peso es el que da la capacidad en términos de toneladas,  una tonelada es igual a 12,000btuh por lo tanto un aire acondicionado de 120,000btuh es un aire de 10 toneladas de capacidad.  Hay muchos factores que afectan el precio de un sistema de acondicionadores de aire como lo son lugar donde estará ubicada la unidad, sobre el piso, sobre el techo, instalación de facilidades eléctricas y otras dependiendo del lugar condiciones y equipos. La norma es que el costo de instalación puede variar desde $900.00 hasta $2,500.00 por tonelada para residencias y comercios, si la aplicación es industrial siempre se recomienda contratar un experto, Ingeniero, de su confianza para hacer el presupuesto.

De la capacidad de Acondicionadores de aire (BTUh) que necesite el local dependerá lo que usted gastara en comprar el equipo, el dinero a pagar por  la instalación, pagar el costo de consumo en electricidad cada vez que se opere, establecer el modo o horarios de operación del equipo y la designación de un operador para que controle los termostatos o reguladores de temperatura y por penúltimo cuanto costara el mantenimiento preventivo del equipo, el tiempo de garantía y que cubre específicamente,  muchas veces las garantías cubren piezas y no cubren labor para reemplazo.   Existen unidades que unas piezas tienen garantía por un año otras por cinco años (ciertos compresores) y también existen excepciones que garantizan piezas a diez años (ciertos condensadores).

En nuestro próximo artículo enfocaremos en ideas prácticas como por ejemplo hacer un cálculo de la capacidad  de acondicionadores de aire que necesitamos para un local con el propósito de  presupuestar  los costos.

Ingeniero William Del Pilar Muñoz EE