Apunte Climatización
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Apunte Climatización
Resumen
Palabras Clave: CPD, climatización, HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning)
1.- Introducción
En los tiempos actuales que corren, con mayores costos de electricidad y requisitos cada
vez más exigentes en cuanto al funcionamiento de los centros de datos, crece la
demanda por parte de los clientes de contar con soluciones que brinden alta
disponibilidad, sean eficientes en términos de energía y tengan origen en un mismo
proveedor.
2.1.- Definición
Para cualquier proyecto de climatización tienen que tener presentes principios básicos de:
• Termodinámica
• Transferencia de calor
• Mecánica de fluidos
• Psicrometría y ventilación
- Los de Confort manejan rangos de control de temperatura muy abiertos (+/- 5%),
mientras que en los precisos es +/-1%.
- Los aires de Confort no controlan la humedad ni filtrado de aire, pero en los aires de
Precisión si se lo hace.
- La Capacidad Sensible en los aires de Confort es de 60 a 70% de la capacidad total,
mientra que en los aires de
Precisión es de 90 a 100% de la Capacidad Total.
dimensiones; sin embargo, este sistema utiliza la energía térmica del sistema central, se
aplica en áreas comerciales, hospitales, escuelas, etc.
No se debe climatizar un CPD por pequeño que sea, con un sistema de aire
acondicionado de confort. Existe una gran diferencia entre climatizar equipos electrónicos
y proporcionar un ambiente agradable para el confort de las personas. Para empezar, la
gente agrega humedad al ambiente de una habitación y los equipos no. De tal manera
que se debe tomar en consideración el “enfriamiento latente” (la habilidad de remover la
humedad) y el “enfriamiento sensible” (la habilidad de remover el calor seco). Los aires
acondicionados de ventana y los sistemas centrales en los edificios de oficinas están
diseñados con una relación de enfriamiento sensible de alrededor de 0.60 a 0.70. Lo
anterior significa que el 60-70% del trabajo que un sistema de confort hace es remover
calor y el otro 30-40% es remover humedad. Eso es suficiente para una habitación llena
de gente con un tráfico moderado entrando y saliendo de la misma. En cambio, el Aire
Acondicionado de Precisión tiene una relación mucho más alta de enfriamiento sensible a
enfriamiento total de 0.85 a 0.95. Esto es, el 85-95% del trabajo del Sistema de Precisión
se dedica al enfriamiento efectivo del aire y apenas el 5-15% a remover la humedad. Es
decir, que hay dos cosas importantes a la hora de enfriar un CPD:
1) Se tendrá que instalar mayor capacidad de aire acondicionado de confort para obtener
los mismos resultados que con un Sistema de Aire Acondicionado de Precisión.
2) Un sistema de confort extraerá la humedad por debajo de los límites aceptables para la
operación eficiente de sus equipos. Lo cual significa que, o se expone a los problemas
ocasionados por un ambiente muy seco, o tendrá que adquirir sistemas de humidificación
adicionales. Con un Sistema de Precisión no existen tales problemas. Por un lado, no
extraerá tanta humedad de aire y por otro, viene provisto de un sistema de humidificación
integral que mantendrá, pase lo que pase, la humedad relativa exigida por los fabricantes
de CPDs. Otra gran diferencia entre sistemas de confort y de precisión es el volumen de
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aire que deberá moverse. Un sistema de precisión lo hará a través de los serpentines de
enfriamiento a casi el doble de volumen que un sistema de confort para alcanzar su alta
relación de enfriamiento total, manejar la densa carga térmica en los CPD y mantener,
estrictamente, los niveles de temperatura y humedad relativa programados previamente.
El movimiento de volúmenes mayores contribuye también a una mejor filtración de aire.
El polvo puede arruinar la información y los componentes del equipo de cómputo. El polvo
en las cabezas lectoras de sistemas de disco y cintas magnéticas puede dañar
físicamente los mismos. Las partículas se acumulan rápidamente en los componentes
electrónicamente cargados y la capacidad de disipación del calor disminuye causando
que las partes afectadas trabajen a una temperatura superior a las especificaciones de
diseño, causando el deterioro del mismo.
La aplicación de filtros en un Sistema de Precisión (eficiencia alrededor del 40%) minimiza
los efectos de deterioro causado por el polvo anteriormente mencionado.
4.- Instalación
Los equipos pueden tener rejillas frontales o no, mediante el sistema de distribución del
aire que se desea para el CPD y que se explica en el siguiente apartado.
Las unidades más utilizadas son de expansión directa y funcionan de acuerdo con los
principios de un sistema “bomba de calor” con dos circuitos de distribución de aire ambos
aislados por medios mecánicos (figura 2).
El circuito externo de distribución de aire utiliza el aire exterior para enfriar el condensador
y de esta manera enviar el calor del sistema para la atmósfera.
El ventilador del circuito interno de distribución de aire está siempre en funcionamiento
desde que éste esté alimentado eléctricamente. El termostato de este circuito regula el
compresor y el ventilador del circuito externo de distribución de aire.
La distribución del aire climatizado se puede llevar a cabo de varias formas de acuerdo
con la configuración de la máquina y las características de la propia sala. Existen cuatro
formas de circulación del aire: insuflación en la región del suelo, insuflación por encima de
la máquina, utilizando el sistema displacement1 e insuflación mediante rejillas frontales,
de acuerdo con la figura 3 que se presenta a continuación.
Este sistema tiene como desventaja la poca flexibilidad para cambios de posición de
unidades y que la cantidad de aire tratado es menor.
En ambos sistemas es necesario hacer la renovación del aire recurriendo a ventiladores
de insuflación y extracción de aire nuevo exterior. Se toman como referencia para el
proyecto valores de 1,5 a 2,0 de renovaciones por hora de acuerdo con el volumen del
compartimiento. Se debe crear una sobre presión para evitar la entrada de polvo y
suciedad de las áreas exteriores por las puertas.
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4.3.- Filtros
Los filtros estándar corresponden a la clase EU4 y EU5 de acuerdo con las Normas
Europeas Eurovent, con una eficacia situada entre el 90-98% según los resultados del
estudio gravimétrico utilizado por la ASHRAE (American Society of Heating Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers, Inc.) Standard 52.1, y los de elevada eficacia (99%)
corresponden a la clase EU6-EU9 según las normas ASHRAE. Los filtros se instalan
normalmente en el retorno del equipo y en el caso del aire de renovación o ventilación los
ventiladores deberán estar equipados con filtros.
4.4.- Mantenimiento
En intercambiadores y ventiladores:
• Limpieza de filtros.
• Limpieza de intercambiadores
En equipo frigorífico:
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Limpieza de filtros
La limpieza de filtros debe realizarse como mínimo al principio de cada temporada de
funcionamiento, es decir en el caso de equipos sólo frío en la primavera, y los reversibles
en primavera y otoño.
No obstante, según el nivel de contaminación del local (polvos de la calle, fumadores,
etc.), se debe limpiar más a menudo, y en locales con mucha ocupación, como
discotecas, salones de banquetes, etc., cada semana.
Los filtros están colocados siempre antes de la batería de la unidad interior, y suelen ser a
base de planchas de fieltros o esponjas, que se extraen con facilidad sin tener que
desmontar la máquina.
Se deben limpiar con agua a contracorriente, y después pasar un paño para secarlos. Al
mismo tiempo, es conveniente desinfectarlos con un spray bactericida y perfumado.
Limpieza de baterías
Las baterías de las unidades interiores y exteriores pueden limpiarse muy bien con agua a
presión.
Primero las pulverizaremos con detergentes desengrasantes, y tras esperar unos minutos,
las limpiaremos con agua a presión, pero con un caudal que pueda absorber el desagüe
de la bandeja.
En caso de quedar pelusa y otros restos más incrustados, rasparemos las aletas con un
peine.
En fugas más difíciles, se inyecta en el circuito una cápsula con un líquido trazador
fosforescente. Se pone en marcha el equipo, y se vuelve al cabo de unos días. Por la fuga
también habrá salido el agente trazador, y si se iluminan las piezas con una lámpara de
ultravioletas, se ven los puntos fosforescentes indicando la situación de la fuga. Si se
corrige la fuga sin vaciar el equipo, no es necesario quitar el agente trazador, pues no
perjudica el equipo.
Recarga de refrigerante
Para recargar el equipo con refrigerante pueden presentarse tres situaciones:
Esta situación se presenta cuando debemos actuar sobre el sector de baja presión, o
desmontar equipos split para cambiarlos de sitio.
Se trata de recoger todo el refrigerante del circuito en la unidad exterior, y para ello
arrancaremos el equipo en MODO FRÍO y conectaremos el manómetro a la toma de baja
presión.
Una vez funcionando el equipo, cerraremos completamente la llave de la tubería de
líquido y esperaremos a que el manómetro baje hasta casi cero bar. Pararemos el equipo,
esperaremos un minuto por si la presión sube de nuevo, y volveremos a arrancarlo,
parándolo nuevamente al bajar la presión a 1 bar. Seguidamente cerraremos la llave de
gas, y pararemos rápidamente el equipo (cortar la corriente). No es conveniente bajar de
un bar porque el circuito quedaría en vacío, y al desconectar las tuberías, entraría aire y
humedad. Además si prolongamos el vacío, el compresor bombearía su aceite y se
dañaría.
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Siempre que desmontemos equipos hay que sellar las tuberías rápidamente, para evitar
que entre aire y humedad.
El equipo de limpieza está formado por un depósito de líquido limpiador, y una bomba de
circulación. Conectaremos la impulsión del equipo en el tubo de baja, y la aspiración en el
de alta. Haremos circular el líquido hasta observar que el retorno llega limpio, sin
manchas, ni olores ácidos.
Desconectamos de la bomba de limpieza, y efectuamos un buen barrido con Nitrógeno
para eliminar el líquido limpiador. Seguidamente montaremos de nuevo el compresor,
realizaremos el vacío profundo de la instalación, y su carga de refrigerante.
Mantenimiento preventivo
Las operaciones de mantenimiento preventivo tienen por objeto evitar averías graves en
el equipo, y mantenerlo con el máximo de capacidad y rendimiento.
Este mantenimiento es un conjunto de operaciones repetitivas y programadas, que se
pueden realizar de forma diaria, semanal, mensual o anual.
En general, el mantenimiento se realizará sobre:
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Equipo frigorífico:
Equipo auxiliar:
Operación Periodicidad
Equipos eléctricos:
Equipo frigoríficos:
• Seguir la metodología para averías tipo de falta de carga, exceso, condensador sucio,
etc. que vimos en la unidad didáctica anterior.
• Antes de sustituir un elemento, asegurarse bien de que está defectuoso. Es lamentable
el reparador que va cambiando piezas sin saber el origen de la avería.
• Si no se puede detectar la avería, siempre es bueno consultar con el servicio técnico del
fabricante.
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Averías eléctricas
La mayoría de los equipos climatizadores actuales suelen incorporar una placa electrónica
de control que gestiona todas las señales de entrada y de salida, y ejecuta un programa
grabado en un microprocesador. Debido a esto cuando hay un fallo generalizado lo más
sencillo es cambiar dicha placa, pero antes hay que verificar que las señales de entradas
y salida son correctas.
• Falta de refrigerante.
• Condensador sucio.
• Filtro atascado.
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Localización de averías en equipos autónomos
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
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CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
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COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
• Reemplazar.
• Comprobar la causa y eliminarla.
• Purgar el exceso de refrigerante.
• Comprobar y reemplazar.
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
1. El compresor no funciona:
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
CAUSA PROBABLE
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
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CAUSA PROBABLE
• Baja compresión.
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
• Comprobar las presiones y el consumo de funcionamiento.
CAUSA PROBABLE
• Baja compresión.
• Retorno del líquido.
• Compuerta de vibración.
• Tornillos de montaje.
COMPROBACIÓN/CORRECCIÓN
Antes de efectuar la sustitución del compresor, determinar que está justificada. Por medio
del uso de un óhmetro, comprobar el motor del compresor que se debe sustituir en caso
de que haya circuitos abiertos, derivaciones a tierra o cortocircuitos. Para este propósito
sugerimos que se hagan las comprobaciones siguientes:
PRECAUCION:
Es oportuno recordar que es mucho más fácil desconectar un trozo pequeño de tubería
del compresor después de haberlo sacado de la unidad. Y también, que se puede soldar
un manguito de la tubería vieja a los acoplamientos del nuevo compresor más fácilmente
antes de instalar de nuevo el compresor en la unidad. Si se elige una buena posición para
cortar la tubería del refrigerante, inicialmente, la soldadura final de la junta será mucho
más fácil.
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• Seguir con atención todas las normas de seguridad. Utilizar gafas y guantes de trabajo y
trapos humedecidos con agua jabonosa.
• Desconectar la alimentación eléctrica a la unidad.
• Retirar las conexiones eléctricas del compresor.
• Purgar o sacar todo el refrigerante y la presión del sistema:
• Cortar las líneas de aspiración y descarga. Usando una cortadora de tubos en el lugar
más conveniente, cerca del compresor para facilitar el nuevo montaje mediante manguitos
de cobre.
• Sacar el calentador de cárter.
• Quitar el compresor de la unidad protegiéndolo del calor, y con todo cuidado desoldar los
manguitos de los tubos.
PRECAUCION: El vapor del aceite que se encuentra en los manguitos de los tubos
puede incendiarse con la antorcha de la soldadura; utilizar si es necesario trapos
húmedos.
fabricante para los filtros secadores). Se recomienda que se utilice una báscula
electrónica para la realización de la carga al peso.
• Poner en funcionamiento la unidad, comprobar o corregir la carga si fuera necesario.
• Permitir que el sistema funcione durante aproximadamente 48 horas.
• Si es posible, tomar una muestra de aceite del sistema y comprobar otra vez la acidez.
Si el valor de acidez es superior a 0,05, reemplazar los filtros secadores en las líneas de
líquido y de aspiración. Si el valor de acidez de la muestra de aceite es inferior a 0,05, el
sistema puede considerarse perfectamente limpio.
Sugerencias
Para la climatización de un CPD son necesarios los siguientes puntos:
• En la fase inicial de construción es muy importante que el HVAC sea parte integrante del
proyecto de CPD.
• El proyecto de HVAC debe ser específico para CPDs.
• No caer en el engaño de utilizar splits para climatizar un CPD.
• La instalación mecánica debe hacerla un instalador con personas adecuadamente
formadas en aire acondicionado y especificamente en equipos “Close Control”.
• Se debe tener un control estricto sobre las temperaturas y porcentaje de humedad en el
espacio.
• No obstruir las salidas o entradas de aire en los compartimientos para no crear
desequilibrio en el sistema.
• No intentar instalar más equipos de los que estaban propuestos en el proyecto.
• Cumplir el plan de mantenimiento del equipo del fabricante.
• Tener las instalaciones siempre limpias de polvo y suciedad.
- Las electroválvulas, que se usan en donde se desee abrir o cerrar una línea por medio
de un impulso eléctrico piloteado por un termostato, un presostato o un pulsador normal.
Se instalan en la línea de líquido, en la de aspiración o en la de descarga
- La válvula barostática, que sirve para impedir que la presión de evaporación descienda
por debajo de un valor preestablecido. Se aplica en los equipos centralizados para el
servicio de cámaras con diferentes temperaturas de evaporación, para evitar la formación
de hielo en los refrigeradores de agua, en los deshumectadores de aire para instalaciones
de aire comprimido, etc.
- El regulador de capacidad cumple la función de reducir el rendimiento frigorífico del
compresor cuando disminuye la carga térmica impidiendo el excesivo decrecimiento de la
presión de aspiración, y va instalado en una tubería de derivación, entre la aspiración y la
linea impelente.
- Los termostatos son reguladores cuyo fin es el accionar o detener la instalación función
del valor de la temperatura deseada.
- Los presostatos son reguladores accionados con la presión extraída en puntos
convenientes de la instalación, que la protegen contra eventuales irregularidades de
funcionamiento, interrumpiendo la alimentación energética del compresor