Chiller

Unidad Enfriadora

Para un sistema de aire acondicionado donde se usa una unidad enfriadora (del inglés "Chiller"), se debe de entender que se basa en una climatización tipo agua-aire en el cual un ciclo de refrigeración, enfría un corriente de agua; que posteriormente es llevada a través de una red de tuberías hasta intercambiadores o serpentines, donde este líquido helado se encarga de acondicionar el flujo de una corriente de aire. Por lo tanto, es una aplicación de la máquina enfriadora de agua, cuya finalidad especifica es la climatización de áreas y zonas amplias.

Las principales características de una unidad chiller para un sistema de aire acondicionado son:

• Su funcionamiento se basa en la generación de agua helada mediante un circuito de refrigeración, para posteriormente realizar un intercambio de calor con el aire que se va suministrar.
• El procedimiento de cálculo de carga térmica para la selección de una unidad chiller en un sistema de aire acondicionado, es el mismo que para un sistema de aire acondicionado con una unidad de paquete.
• Al valor de la carga térmica calculada se le debe aumentar un 20%, cuando se realice la selección de la unidad chiller dentro del sistema de aire acondicionado.
• Antes de la compra de una unidad chiller para un sistema de aire acondicionado, se debe estimar los valores de carga térmica más bajos, para asegurar que el equipo logre adaptarse a estos valores y así lograr un ahorro en el consumo eléctrico.
• Una unidad chiller en un sistema de aire acondicionado trabaja bajo el valor de la presión de saturación del refrigerante, la cual es aproximadamente una temperatura de 7°C (44.6°F).
• El uso de una unidad chiller dentro de un sistema de aire acondicionado es justificable cuando se tiene un valor de carga térmica alto, y donde es necesario el uso de varias unidades externas de paquete, o cuando por espacio de la edificación, el uso de ductos de aire acondicionado por toda la edificación no es posible.
• El ahorro energético de una unidad chiller no ocurre en la “generación del frío”, sino en la distribución del mismo, mediante la distribución del agua.

Un sistema de aire acondicionado con una unidad chiller tiene las siguientes características:

• Una unidad externa tipo chiller se usa para centralizar la generación de aire frío.
• Se instalan para disminuir las probabilidades de una falla.
• Un buen diseño del sistema de aire acondicionado con una unidad externa chiller aporta la cantidad de aire frío que necesita las distintas áreas o zonas a climatizar.
• Ahorran energía.
• Una unidad chiller para un sistema deaire acondicionado bien seleccionado, se ajusta a los requerimientos de aire frío de la instalación.
• Se usan para disminuir los costos y frecuencia de mantenimiento de la instalación.
• Permite renovar el aire dentro del local con aire externo.
• Un sistema de aire acondicionado con una unidad chiller que distribuya el flujo de aire, permite filtrar el aire de suministro eficientemente.
• Una unidad de chiller, evita la instalacion de varias unidades eléctricas de alto poder en todos los locales.
• La unidad chiller para un sistema de aire acondicionado condensado por agua se disminuye más aun el consumo de toda la instalación
• Una instalación que incluya una unidad chiller para el sistema de aire acondicionado genera bajo ruido.

Componentes de una planta con una unidad chiller para un sistema de aire acondicionado

El sistema chiller para aire acondicionado esta conformado por los siguientes componentes:

• Enfriadora de agua:
  La enfriadora de agua, es la máquina encargada de la generación de agua helada, mediante el circuito de refrigeración mayormente a compresión, consta con los componentes básicos como evaporador, compresor, condensador, válvula de expansión, mas los accesorios de control.


• Sistema de distribución del agua.
• Red de tuberías:
  Por la red de tuberías circula el agua helada que sale de la unidad chiller a los puntos donde se necesita el frío. Son circuitos aislados térmicamente, diseñados cuidadosamente para mantener la eficiencia de la instalación. Solo en instalaciones con condensador refrigerado por agua, la planta de chiller para aire acondicionado debe tener un circuito de tuberías adicional, que lleve el agua desde el condensador hasta la torre de enfriamiento.
• Bombas de agua Centrífugas:
  En el sistema de distribución de agua en una instalación con una unidad chiller en un sistema de aire acondicionado, podemos tener tres tipos de Bombas:
• Bombas primarias:
  Las bombas primarias, se encargan de desplazar el agua helada, desde la salida de la aplicación hasta la entrada del chiller.
• Bombas secundarias:
  Las bombas secundarias, se encargan de desplazar el agua helada que sale del chiller, hasta las unidades internas de las distintas zonas.
• Bomba del circuito de condensación:
  Si la instalación de una unidad chiller, tiene condensación por agua, estas bombas se encargan de llevar el agua fresca desde el condensador hasta la torre de enfriamiento. Sin un separador de aire, la relación de la mezcla de aire y agua que se bombea va a disminuir dramáticamente la capacidad de transferencia de calor haciendo que el aire actué como aislante.
• Accesorios:
  Los conductos de distribución del agua dentro de una instalación de una unidad chiller de un sistema de aire acondicionado, contiene distintos accesorios como lo son: separadores de aire, tanques de expansión, tanques de agua helada, válvulas, filtros, etc.


• Sistema de distribución del aire acondicionado:
• Circuito de ductos:
  El sistema de ductos, se encarga de llevar el aire desde la unidad manejadora de aire o fan and coil, hasta la rejilla de salida del salón. Además, en el caso de instalaciones con circuito de retorno, se puede tener un circuito adicional de ductos para retornar parte del aire usado en los salones, de nuevo hacia la unidad manejadora de aire.
• Unidad Manejadora de Aire (UMA):
  La Unidad manejadora de aire es el sistema destinado al acondicionamiento y tratamiento del aire en las instalaciones de unidades chiller aire acondicionado controlando los caudales adecuados de ventilación, limpieza, asignación de temperatura y humedad relativa. La UMA recibe agua helada desde la unidad chiller, también puede manejar el aire que entra del exterior, este aire pasa a través de filtros y es impulsado por un ventilador, que lo envía a través de intercambiadores de calor por los cuales circula el agua, que viene de la unidad chiller. La UMA puede manejar variables como:
• Renovación de aire desde exterior.
• Aporte de aire a las zonas locales.
• Manejo de Temperatura independiente por áreas.
• Humedad controlada.
• Unidad chiller con fan and coil
  Una unidad chiller con fan and coil es un sistema mas simplificado que la UMA, con la diferencia en la cantidad de funciones que se pueden realizar, que se limita al intercambio de calor entre el agua helada y el aire del local a climatizar.
• Tipos de compuertas para el sistema de aire acondicionado:
  Cuando el sistema con una unidad chiller dentro de un sistema de aire acondicionado, cuenta con unidades manejadoras de aire, o distribuciones de aire acondicionado por ductos, en los cuales es necesario controlar algunos puntos del paso de aire, manejando compuertas o dampers.
• Compuertas administradoras de zonas:
  Para el control de temperatura en varios locales, la compuerta de zona puede controlar la cantidad de aire que debe suministrarse a un área especifica de la instalación.
• Compuertas de un solo paso (by-pass):
  Se encarga de desviar el aire desde el ducto de suministro hasta el retorno de la UMA , actúa controlado con la presión estática del ducto de suministro
• Compuertas de aire fresco:
  Controla la entrada de aire fresco de renovación, actúa tomando en cuenta las señales del sensor de CO₂, que se toman del aire de retorno.
• Sensor de presión estática:
  Se encarga de medir la presión estática, generalmente del punto más crítico del ducto de suministro, para lograr el control de la cantidad de aire que debe suministrarse.
• Válvula motorizada proporcional:
  Se usa para controlar el caudal de agua en entra a la unidad manejadora de aire o fan and coil. Se ubica en la tubería de salida de los intercambiadores.
• Vávula de un solo paso (by-pass):
  Para el control de la corriente de agua en el sistema, actúa controlado con el diferencial de presión de agua en el sistema En la tubería de bypass de agua helada.