Unidades de paquete enfriadas por aire

La configuración usual es la de una caja rectangular con conexiones de suministro y retorno en el frente y tomas para succión y descarga del aire de condensación en los laterales y en la parte de atrás.

El arreglo interno es relativamente sencillo, el aire de retorno es succionado a través del evaporador de tubos y aletas por un ventilador centrífugo que a su vez lo descarga como aire de suministro por el frente, en los tamaños más pequeños el ventilador es del tipo de acople directo al motor.

Las unidades grandes tienen trasmisiones con bandas y poleas variables. Una bandeja de condensado debajo del evaporador recoge toda la humedad y está conectada a un drenaje permanente; El compartimiento del evaporador está muy aislado para evitar pérdidas y condensación en la lámina exterior, el filtro está generalmente localizado en el ducto de retorno.

Separando el compartimento del evaporador del de condensación tenemos una pared la cual aparta los flujos de aire y sirve de aislamiento para mínima transmisión de calor y ruido al aire acondicionado. El compresor y el serpentín de condensación forman el lado de alta del circuito refrigerante.

El aire de condensación es tomado por los lados y descargado a través del serpentín de condensación, esta disposición se denomina ventilador soplador.

Algunas unidades son de tipo de ventilador succionador y descargan por los lados.

El ventilador de condensación, es la mayoría de las veces del tipo axial. Puede mover grandes volúmenes de aire en donde haya poca resistencia, los ventiladores axiales de aspas no son para uso con ductos.

La caja de controles incluye los capacitores de los motores de los ventiladores y de los compresores, relés de arranque y las terminales para la conexión remota del termóstato.

La capacidad de las unidades de paquete enfriadas por aire varía desde 1 1/2 toneladas hasta 7 1/2 toneladas para uso residencial y hasta más de 30 toneladas para uso comercial.

La mayoría de las unidades son evaluadas y certificadas de acuerdo con los estándares que establece 80º F bulbo seco y 67º F bulbo húmedo como la temperatura de retorno del aire al evaporador y 95º F bulbo seco como la temperatura del aire exterior entrando al condensador exterior.

Está también el requisito de que la unidad debe ser capaz de operar hasta una temperatura de 115º F para el ambiente exterior sin desconectarse por alta presión o sin que el compresor prenda y pare por sobrecarga.

Esquemáticamente, un sistema operando en las condiciones normales tiene las características mostradas en la Figura 1 el aire de retorno desde el espacio acondicionado a una temperatura de 80º F, bulbo seco y a una rata de 400 a 450 pies/min., por tonelada, pasa a través del filtro y luego a través del evaporador donde es enfriado y deshumidificado.
El aire al salir del serpentín estará alrededor de los 58º a 60º B.S. Así, pues hay una reducción en temperatura a través del serpentín de aproximadamente 20 a 22º F B.S. La proporción de enfriamiento sensible a enfriamiento total será de cerca de 0.75.

La presión de succión con R-22 a la salida del serpentín será de cerca de 73 a 76 lbs/pulg2. El aire acondicionado sale a 60º y asumiendo que absorbe una pequeña cantidad de calor en su recorrido por los ductos, llegará al espacio acondicionado a 62º ó 65º B.S. (15º A 18º de diferencia a temperatura, D.T.), la cual es una diferencia aceptable.

En el lado de alta del refrigerante, el aire exterior para condensación será introducido a 95º F al serpentín, el flujo de aire sobre él será nominalmente de 800 pies/min. por tonelada. La presión de descarga resultante en el compresor con R-22 estará en el rango de las 295 lbs/pulg manométricas.

La temperatura promedio en el condensador será de 130º F con un subenfriamiento de 16º F aproximada-mente para el refrigerante, ya en el estado líquido, lo que da una temperatura de salida de líquido de 114º F de serpentín de condensación.

En una unidad paquete enfriada por aire, se asume que habrá un sistema de ductos de suministro y de retorno. En una residencia, la unidad se puede montar sobre una losa de concreto al nivel del suelo, con ductos que van por el sótano o por el subpiso. Esto constituye la manera más común para añadir enfriamiento a una casa ya construída que posee un sistema de calefacción hidrónico o eléctrico. Algunas unidades pueden ser instaladas a través de un bloque de concreto en una pared del cimiento.

En instalaciones comerciales pequeñas (figura 2), la posibilidad de montar la unidad en un techo con ductos cortos para suministro y retorno, permite que los costos sean mínimos y el mantenimiento muy sencillo. El instalador debe asegurarse de que el techo sea lo suficientemente fuerte para soportar el peso del equipo y de que exista un sello impermeable apropiado alrededor de los ductos.

Para los equipos de mayor tamaño, es necesario disponer de techos especial-mente diseñados para soportar las unidades.

Otra alternativa en aplicaciones comer-ciales consiste en instalar la unidad a través de una pared exterior y proveer un simple plenum para la distribución del aire en la parte frontal del equipo. El aire acondicionado es descargado libremente al espacio a través de las rejillas superiores y retornado a través de las persianas en la parte inferior del equipo; el sistema de ductos queda así eliminado.

La clasificación de la unidad de enfriamiento “solamente” no es muy exacta ya que la mayoría de los fabricantes dejan espacios internos disponibles para que haya la posibilidad de añadir resistencias eléctricas para proveer calefacción durante el invierno. Estas resistencias trabajan de un modo muy parecido al del equipo de calefacción eléctrico.

Otros fabricantes ofrecen dispositivos de calefacción con resistencias para instalación dentro de los ductos principales de suministro y ductos ramales.
Cualquiera de estos dos motivos convertirá la unidad básica para enfriamiento “solamente” en un sistema para confort todo el año para uso residencial o comercial.

En las aplicaciones comerciales del aire acondicionado es muy común que las cargas de calor internas (debidas al alumbrado, personas, equipo con enfriamiento, etc.) hagan indispensable el enfriamiento, aún cuando la temperatura exterior sea de 35º F o menos. Esto presenta problemas para el ciclo de refrigeración estándar. A medida que la temperatura exterior cae, la presión de condensación también disminuye, hasta puede que no haya suficiente caída de presión en el dispositivo de expansión (tubo capilar o válvula de expansión) para alimentar el evaporador adecuadamente.

El evaporador puede congelarse, lo que representa un grave peligro para el sistema y sobre todo para la operación del compresor. La solución está en aumentar la presión de descarga, varios métodos pueden ser usados.

Donde se usa solamente un ventilador de condensación, su velocidad puede ser reducida por medio de controles de velocidad eléctricos y así el flujo del aire a través del condensador puede también reducirse. La presión de descarga del compresor aumenta a medida que la cantidad de aire en el condensador es reducida, los controles de estado sólido son comunes en estos casos.

Otro método popular para el control del sistema cuando la temperatura del ambiente exterior es muy baja consiste en el uso de dos o más ventiladores de condensación. Entonces el problema consiste solamente en sacar los motores de los ventiladores uno a uno hasta obtener presiones adecuadas. Muchos equipos tienen múltiples ventiladores de condensación y pueden ser eficiente-mente operados hasta temperaturas exteriores de 0º F y menos.

Un tercer método para controlar la presión de descarga consiste en colocar dampers en el circuito de aire del condensador y así controlar el flujo de aire a través del serpentín. Este sistema está también calibrado para mantener automáticamente una presión de descarga mínima.

No importa cual sea la técnica usada, es importante entender de todos modos que hay una diferencia entre controles para temperaturas exteriores intermedias (35º F y más) y controles para temperaturas exteriores verdaderamente bajas, hasta los - 20º F y tal vez menos.

La capacidad de operación a temperaturas exteriores intermedias es estándar en muchos equipos, mientras que los controles para operación a temperaturas extremadamente bajas, son opcionales.

La configuración rectangular y horizontal del mueble es el diseño convencional; sin embargo, hay algunas variaciones que incluyen arreglos verticales. También ha sido cuidadosamente diseñada para entrar en los ascensores y pasar a través de puertas ya existentes, lo mismo que para ser colocada contra las ventanas exteriores para el suministro y descarga del aire de condensación.
Con estos limitantes los tamaños varían desde las 7.5 hasta las 20 toneladas; usadas en grandes cantidades, estas unidades se pueden acondicionar eficientemente en áreas de gran tamaño.

Aunque sean horizontales o verticales, los principios de operación son básicamente los mismos y estas unidades paquete continúan ofreciendo muchas ventajas.

Son ensambladas y ensayadas en su totalidad en la fábrica y son relativamente fáciles de instalar con un mínimo de trabajos eléctricos e hidráulicos. Necesitan ductos cortos o pueden prescindir completamente de ellos permitiendo una simple distribución de ellos.