Carta Editorial Un mundo climatizado Estados Unidos, década de los 30 del siglo pasado. Willis Carrier ofrece una entrevista radiofónica en la que imagina una sociedad futura en la que “el hombre promedio se levantará después de haber dormido en una habitación con aire acondicionado, viajará en un tren con aire acondicionado y trabajará en una oficina con aire acondicionado”. Hoy, en países altamente industrializados, como Estados Unidos o Japón, su sueño de un mundo completamente climatizado es una realidad. Tan sólo en estas dos naciones, cerca del 90 por ciento de los hogares cuenta con aire acondicionado, según la Agencia Internacional de Energía (AIE). En contraste, en países en vías de desarrollo, como México, India o Sudáfrica, la visión de Carrier todavía está lejos de cumplirse. De hecho, sólo 8 por ciento de las 2 mil 800 millones de personas que viven en las zonas más cálidas del planeta cuentan con algún sistema de enfriamiento, indica la AIE. Pese a esto, la industria mexicana crece año con año, sobre todo en los ramos comercial y residencial; en 2016, cada uno de estos segmentos alcanzó ventas por 1 millón de unidades, las cuales se sumaron a las más de 16 ya instaladas en el país. Se prevé que dicha tendencia continué en los siguientes años, lo que implicará una expansión
notable del mercado y, por ende, de las oportunidades de trabajo para los más de 35 mil técnicos mexicanos. La capacitación y la certificación, en consecuencia, serán cada vez más necesarios, sobre todo en un contexto de aceleradas transformaciones tecnológicas. La ingeniería de los sistemas y dispositivos HVACR, en efecto, es cada vez más sofisticada, eficiente y ahorradora, es decir, sostenible, en respuesta a la creciente demanda de energía que suponen los métodos de climatización mecánicos en viviendas y edificios (cerca del 10 por ciento a nivel global, de acuerdo con la AIE). Muestra de ello es el sistema que ocupa las páginas centrales de agosto: el RebelTM, la primera unidad paquete tipo bomba de calor enfriada por aire desarrollada por Daikin. Su operación, atributos y alta tecnología son explicados a detalle por el ingeniero Francisco Chavolla. En esta edición, además, recomendamos las secciones Cómo Funciona, dedicada a los diferentes tipos de extractores de aire residenciales y comerciales, así como Sabías que, la cual aborda precisamente toda la problemática relacionada con la demanda de electricidad de los equipos de climatización en el mundo. Los editores
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Revista Cero Grados
Año VI Núm. 85 · Septiembre 2018
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CONTENIDO
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Los equipos tipo paquete de volumen de aire y refrigerante variables (Inverter) han sido desarrollados para ofrecer a la industria una solución que combine eficiencia energética y cuidado ambiental. Su diseño e ingeniería, además, brindan grandes benefi cios en términos de confort y sostenibilidad.
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¿SABÍAS QUE? Sed de electricidad CÓMO FUNCIONA Extractores de aire
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SIN IMPACTO Verano sin bochornos
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CAPACITACIÓN Bomba de calor enfriada por aire
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INNOVA SILVER 21
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CAJA DE HERRAMIENTAS Nueva línea de aislantes Aerofoam
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ANDIRA Nuevos métodos de instalación
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CAPACÍTATE / BREVES
¿Sabías Que?
SED DE ELECTRICIDAD
En la actualidad, los equipos HVACR vienen en diferentes tamaños, formas y configuraciones. La mayoría de ellos siguen consumiendo vastas cantidades de energía, lo que ha impulsado a la industria a promover estrategias de sostenibilidad y eficiencia Redacción
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antener el confort en el interior de las edificaciones ha sido una preocupación desde tiempos antiguos. Las construcciones monumentales de la civilización Maya, Olmeca, Inca o cualquier otra no sólo impactan por su belleza, sino porque su diseño refleja un amplio conocimiento de las envolventes y las condiciones térmicas de la región. En la actualidad, uno de los principales retos para los edificios es reducir las temperaturas y así proporcionar un mayor confort a los usuarios. Al día de hoy, la climatización mecánica mediante aires acondicionados (AA) es la herramienta más eficaz para ello; su uso no sólo proporciona frescura, sino una mejor Calidad del Aire Interior. Aunque las tecnologías mecánicas de enfriamiento tienen su antecedente desde el siglo XIX, la invención de estos sistemas data de principios del XX. Los equipos HVAC tuvieron su auge en Estados Unidos, durante las décadas de 1950-60, pero con el tiempo se han convertido en un servicio indispensable en zonas urbanas, tanto en los países industrializados como en los subdesarrollados; desde las redes de energía para refrigerar edificios grandes, hasta los pequeños locales comerciales y el sector residencial.
Frío mediante electricidad Hoy en día, la industria HVACR cuenta con una amplia gama de soluciones y sistemas
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para satisfacer la creciente demanda del mercado. La mayoría de los AA funcionan con electricidad, aunque también pueden ser alimentados con gas natural, calor residual o energía solar directa, sobre todo cuando se trata de sistemas con dimensiones más grandes. El estudio The future of cooling (2018), elaborado por la Agencia Internacional de Energía (AIE), destaca que el aumento en la demanda de sistemas de enfriamiento ya está teniendo un gran impacto en los centros de alimentación de energía, ya que la mayoría de las necesidades de climatización y refrigeración se satisfacen con ventiladores y equipos eléctricos. En particular, el aumento de las cargas de aire acondicionado aumenta no solo la demanda total de energía eléctrica, sino también las cargas máximas de electricidad. El reporte de la AIE señala que el sector HVACR representó alrededor del 13 por ciento del crecimiento general de la demanda de energía eléctrica entre 1990 y 2016, y el 22 por ciento del aumento en el uso de electricidad tan sólo en edificios. La climatización puede representar una gran parte de la demanda máxima de energía, especialmente durante los períodos de calor extremo. La necesidad de enfriamiento típicamente salta ante una ola de calor, lo que impone mayores presiones y exigencias a los sistemas eléctricos, cuya fiabilidad puede verse menoscabada aún más por el sobrecalentamiento de los equipos, lo que a su vez aumenta el riesgo de interrupciones en el suministro de electricidad. En algunos lugares de Estados Unidos, por ejemplo, el aire acondicionado puede representar más del 70 por ciento del consumo de electricidad residencial durante los días extremadamente calurosos. Incluso en áreas donde el uso de sistemas de climatización está menos extendido, como en gran parte de Europa occidental, las olas de calor pueden incrementar drásticamente el consumo de energía. En 2016, la AIE estimó que la refrigeración artificial representó alrededor del 10
CONSUMO FINAL DE ELECTRICIDAD PARA CLIMATIZACIÓN POR COMBUSTIBLE, Y PAÍS / REGIÓN
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150
200
250
TWh 300 350
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Estados Unidos China Unión Europea Medio Oriente Japón
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2016 1990
India Corea México Brasil Indonesia Resto del mundo
Fuente: The future of cooling (2017), publicado por la Agencia Internacional de Energía
por ciento de la demanda total de electricidad promediada en todos los países. Las tasas de crecimiento más altas entre 1990 y 2016, se registraron en Estados Unidos, con 16 por ciento; Medio Oriente, con 15 por ciento; México, con 14 por ciento, seguido de Japón, con 10 por ciento (ver gráfica). En la mayoría de los países con una necesidad importante de enfriamiento estacional, como los de Oriente Medio, la contribución del aire acondicionado a la demanda máxima de electricidad es marcadamente más alta que el consumo total durante todo el año. En Arabia Saudita, por ejemplo, los sistemas HVAC representan un asombroso 70 por ciento de la demanda total de electricidad, con un consumo en el verano dos veces mayor que durante los meses más fríos del invierno. Obviamente, la eficiencia de los equipos tiene un gran impacto en estas cifras. El análisis de la AIE sugiere que una mejora de 30 por ciento en el rendimiento global de los sistemas de climatización, para 2030, reduciría la carga máxima de electricidad, lo que equivale a 710 centrales de carbón de tamaño mediano.
Un sistema para cada aplicación Actualmente, el mercado ofrece diferentes modelos de equipos HVAC, desde unidades tipo paquete y minisplits, con o sin ductos, hasta sistemas portátiles o estacionarios, etcétera, cada uno de ellos con diferentes necesidades de consumo de energía y niveles de eficiencia. De igual modo, se puede optar por ventiladores de velocidad variable o fija, lo mismo para el inversor, motor del compresor o distintos tipos de refrigerantes; incluso se pueden elegir los métodos de transferencia de calor, ya sea por evaporación o condensación.
El análisis de la AIE sugiere que una mejora de 30 por ciento en el rendimiento global de los sistemas de climatización, para 2030, reduciría la carga máxima de electricidad, lo que equivale a 710 centrales de carbón de tamaño mediano
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¿Sabías Que?
Los AA vienen en todas las formas y tamaños Unidad tipo ventana
Minisplit
Unidad tipo paquete portatil
Sistema multisplit
Otros sistemas brindan la opción de calefacción mediante bombas de calor reversibles, las cuales invierten el ciclo de refrigeración. Su funcionamiento es simple: cuando la bomba de calor está en modo de calefacción, el serpentín del evaporador simplemente cambia los roles y se convierte en serpentín del condensador, produciendo calor; mientras que la unidad del condensador se convierte en el evaporador, descargando aire frío hacia el exterior. Las bombas de calor resultan ser mucho más eficientes que los calentadores de resistencia eléctrica estándar o las calderas de combustión.
Imagen tomada del estudio The future of cooling (2017), publicado por la Agencia Internacional de Energía
El rol crucial del técnico
Unidad tipo paquete para techos
Sistema split central
Chiller enfriado por aire
Chiller enfriado por agua
Además de la eficiencia, la elección de cada sistema depende de diversos factores, como costos de instalación, facilidad de operación, el espacio que se debe refrigerar o consideraciones estéticas, entre otros
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La elección de cada sistema está determinada por diversos factores, desde los costos de instalación, la facilidad de su operación y mantenimiento, hasta la cantidad de espacio que se debe refrigerar, consideraciones estéticas, entre otros. Por ello, es necesario determinar cuál de las muchas opciones en la industria conviene más a nuestros intereses; por ejemplo, si se están buscando buenos resultados de eficiencia energética, la elección no puede estar limitada por el precio. En estas circunstancias, el técnico debe orientar al cliente para que elija la opción más sustentable y explicarle que, aunque la inversión inicial sea a un alto costo, en el futuro se pagará sola con los ahorros que genere. También es importante que el técnico observe las condiciones del lugar de instalación; físicas, estéticas y climáticas, de este modo, podrá ofrecer una solución que satisfaga las necesidades de cada cliente de forma adecuada. El papel del técnico como guía en el proceso de elección es indispensable, ya que a través de sus conocimientos es que se puede hallar la opción más eficiente y sustentable para cada caso, y así tener la seguridad de que, al tiempo que nos refrescamos, cuidamos al medioambiente.
Cómo Funciona
Extractores de aire
Diseñados para eliminar la humedad, contaminantes y malos olores, los extractores son equipos fabricados para brindar un mayor confort ambiental en un espacio, a través de la renovación del aire Redacción, con información e imágenes de Soler & Palau
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s frecuente preguntarse qué diferencia existe entre un ventilador y un extractor. Hay quienes consideran que el primero es una máquina que impulsa el aire y el segundo que lo aspira; sin embargo, esta definición no es muy precisa porque todas las máquinas que mueven aire hacen ambas cosas: lo aspiran y lo impulsan. En realidad, la respuesta radica en que un extractor es un aparato con aspas giratorias que extrae el aire de un recinto; en cambio, un ventilador, aunque también tiene aspas giratorias, sólo impulsa o remueve el aire de un lugar.
¿CUÁNDO USAR UN EXTRACTOR DE AIRE? Una definición más afinada diría que, tomando como referencia la máquina que mueve el aire, tendremos un ventilador cuando la función esencial se realice aguas abajo de la máquina (después de ella siguiendo el recorrido del aire); mientras que tendremos un extractor cuando la función principal se realice aguas arriba (antes de llegar a la máquina). Sea como fuere, lo cierto es que, para renovar el aire de un recinto cerrado, ya sea una habitación, estancia, sala, oficina, etcétera, podemos hacerlo insuflando aire fresco mediante un ventilador. En este caso tendremos el recinto con una cierta sobrepresión. También es posible renovar el aire extrayendo el que esté contaminado; así, el espacio tendrá una cierta depresión. La forma más habitual de renovar el aire de un lugar es por extracción. Tradicionalmente, se ha considerado que la razón
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principal de hacerlo así es porque se crean muchas menos corrientes de aire y menos molestias a los ocupantes del lugar. Cuando la renovación es por insuflación de aire, las corrientes que se crean (además de la molestia de los ocupantes) pueden levantar polvo, mover papeles, etcétera. ¿Pero qué es la insuflación? Este concepto se refiere a la acción de introducir, soplar o inyectar un gas o una sustancia. Entre las aplicaciones para la industria HVAC, la insuflación se utiliza preferentemente en salas blancas y laboratorios, ya que la sobrepresión que ocasiona impide la entrada de polvo, partículas, entre otros microorganismos que contaminan el ambiente, por los intersticios y rendijas de puertas y ventanas. De esta forma, el recinto se mantiene protegido y se evita el acceso de elementos perturbadores que alteren la actividad que se lleva a cabo en su interior.
¿CÓMO ENCAJA UN EXTRACTOR EN UN SISTEMA DE VENTILACIÓN? Un extractor de aire se asocia a un sistema de renovación que consiste en la aspiración del aire contaminado dentro de un espacio cerrado, pero no nos dice nada del aire fresco de reemplazo. Para que la extracción sea la esperada, deben habilitarse entradas de aire para sustituir el aire extraído. Es frecuente que un déficit de entrada de aire actúe en detrimento del caudal de extracción y que éste sea inferior al esperado. En la actualidad, se están implantando sistemas bidireccionales de renovación de aire en los que el concepto tradicional de extracción es sustituido por
el de renovación. Estos sistemas consisten en un doble circuito de aire: uno, similar al tradicional de extracción del aire interior contaminado y otro, con idéntico o muy parecido caudal, que impulsa aire del exterior hacia el interior del área, de manera que éste se encuentra en equilibrio, ni sobrepresionado ni infrapresionado, respecto al exterior. Unos buenos difusores en la descarga del aire se encargarán de difundir el aire sin que haya corrientes molestas para los ocupantes.
TIPOS Y CARACTERÍSTICAS Los extractores de aire pueden adoptar las mismas disposiciones constructivas (axiales, centrífugos, helicocentrífugos) que los ventiladores: Axiales o helicoidales: el aire es atraído por una hélice con distinto número de álabes y sale con la misma dirección una vez impulsado. Sus componentes principales son: Hélice Estructura de soporte Motor (regularmente eléctrico) Cono de succión
Extractor centrífugo para falso plafón con accesorios personalizables
Helicocentrífugos: su configuración de hélice-carcasa permite que alcancen grandes prestaciones caudal-presión con bajo nivel sonoro, manteniendo dimensiones muy reducidas. De tejado: ideal para finalizaciones de techo en sistemas con amplias longitudes de ducto que estén protegidos para condiciones exteriores: salas de juntas, escuelas, bares, locales comerciales, etcétera. En línea: Su facilidad de instalación y mantenimiento permite el acoplamiento en cualquier parte del ducto de ventilación en falsos plafones, espacios interiores, áreas aisladas, oficinas y salas de juntas, locales comerciales, cuartos de baño, laboratorios, captaciones localizadas.
Caja de ventilación axial
Centrífugos: cuentan con un rodete con álabes que proporciona la energía necesaria al aire. La entrada y la salida del mismo son perpendiculares entre sí. Sus elementos principales son: Placa lateral Caracol Bastidor Brida Cono de succión Palas
Extractor helicocentrífugo en línea
Existen diversos tipos de extractores diseñados para aplicaciones residenciales, comerciales e industriales; no obstante, el principio de funcionamiento es el mismo: extraer el aire contaminado de un lugar para brindar mayor confort.
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Sin Impacto
VERANO SIN BOCHORNOS Si bien es una buena época en términos económicos por la cantidad de personas que visitan diferentes destinos turísticos, el verano es también una de las temporadas más calurosas del año, lo que implica un aumento en el consumo energético debido a la búsqueda de confort climático Redacción, con información de Trane
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na de las cosas menos agradables y hasta molestas que trae consigo la llegada del verano es el calor excesivo. Aunque es imposible controlar la temperatura externa dentro de un edificio, sí se pueden aplicar estrategias de climatización que ayuden a reducir las molestias causadas por el calor, ya que son varios factores los que determinan la temperatura de la construcción: región geográfica, diseño del inmueble, tipo de materiales, orientación, etcétera. Otro aspecto que se debe considerar es que cada año, las temperaturas se elevan más de lo normal durante este periodo, debido al fenómeno de la canícula, también conocido como sequía intraestival, de medio verano o veranillo. Esta temporada dura 40 días, en promedio, mismos en los que se espera calor extremo, principalmente en la Península de Yucatán, el sureste, noreste y algunas zonas del centro del país, de acuerdo con el Servicio Meteorológico Nacional (SMN). Según información de esta dependencia, entre los estados más afectados se encuentran:
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Nuevo León, Tamaulipas, Veracruz, Hidalgo, Tlaxcala, Puebla, Estado de México, Morelos, Colima, Michoacán, Guerrero, Oaxaca, Tabasco, Chiapas, Campeche, Yucatán, Quintana Roo y una porción de San Luis Potosí. Lo cierto es que, aun sin estar en las zonas afectadas, el calor se siente por todo el país. Este fenómeno comienza el 18 de julio y se registra anualmente entre julio y agosto; no obstante, en ocasiones puede llegar a extenderse hasta septiembre. A pesar de esto, es posible recurrir al uso de aire acondicionado para satisfacer las necesidades de confort y frescura que necesitamos en un espacio interno. Así, los ocupantes del inmueble no tendrán que padecer bochornos. Empero, hay que tomar en cuenta que utilizar los sistemas de climatización durante lapsos prolongados conlleva un alto consumo energético, lo cual va totalmente en contra de la eficiencia y el cuidado ambiental.
¿Qué es la canícula?
También llamada veranillo o sequía de medio verano Historia
El nombre se debe a que coincide con la visibilidad en el cielo de la constelación del Can Mayor con su gran estrella Sirio, a la cual, por su intenso brillo, se le atribuía el incremento del calor en la antigüedad.
PERIODO Cerca de 40 días, entre julio y agosto Puede iniciar en junio y extenderse hasta septiembre
ZONAS AFECTADAS Centro-sur del país; a veces también el noroeste y el noreste
Escasa nubosidad y pocas precipitaciones Sensación térmica muy calurosa y bochornosa Radiación ultravioleta Temperatura Puede superar los 45 o 50 °C
Causas
La circulación del viento sobre el Golfo de México y/o cambios estacionales en aguas superficiales del océano Pacífico, frente a las costas de Guerrero y Oaxaca.
Afectaciones
La humedad propicia bacterias y virus en el ambiente que al ser inhalados provocan infecciones estomacales y respiratorias y que pueden contaminar los equipos HVAC.
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Sin Impacto
Utilizar sistemas de climatización en verano durante lapsos prolongados conlleva un alto consumo energético, lo cual va totalmente en contra del cuidado ambiental. Por ello, es importante promover una serie de prácticas que aseguren una mayor eficiencia durante esta época del año
De este modo, quien se encarga de administrar los gastos debe saber perfectamente que, con el intenso calor, las personas buscan los interiores climatizados para huir del mismo; de este modo, mantener encendido el aire acondicionado por más tiempo impactará directamente en el bolsillo. Por consiguiente, es importante seguir una serie de pasos para asegurar la eficiencia energética durante esta época en la que se hace mayor uso de los equipos.
CONFORT, AHORRO Y EFICIENCIA ¿Cómo asegurarse de que el aire acondicionado funcione eficientemente, mantenga el confort y los gastos controlados? Trane, fabricante de sistemas HVAC y controles para la administración de edificios, proporciona algunos consejos que te ayudarán a ahorrar electricidad en esta temporada.
Aprovecha la luz natural Mantener las luces artificiales apagadas cuando no se necesitan permite alcanzar ahorros para abastecer a 571 mil casas habitación durante todo un año, con un consumo promedio de 258 kilowatt hora al bimestre (kWh/bimestre), de acuerdo con el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica, la Comisión Federal de Electricidad y el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias.
Evita fugas de aire acondicionado Durante el día, cuando el equipo se encuentre encendido hay que procurar aislar puertas y ventanas que den al exterior. Esto ayudará a mejorar el rendimiento del sistema de climatización.
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Realiza mantenimientos preventivos Efectuar trabajos de limpieza en los aires acondicionados y procurar que los filtros estén siempre limpios es fundamental para lograr su correcto funcionamiento. De lo contrario, la suciedad o el polvo ocasionan que los filtros se obstruyan, reduciendo su desempeño y, por lo tanto, elevando el consumo de energía. Asimismo, si los filtros se encuentran contaminados, la salud de los ocupantes y su rendimiento se pueden ver seriamente afectados.
Procura adquirir equipos de alta eficiencia
Además de brindar resultados positi-
vos en términos de confort ambiental, esta clase de sistemas reducen el gasto energético (y el económico que conlleva), por lo que a la larga los beneficios serán más fructíferos. Todos estos puntos son recomendaciones que un técnico experto puede y debe hacer a sus clientes cuando éstos lo busquen para recibir asesoría. Sin embargo, no hay que olvidar que las dimensiones específicas de cada edificio, la cantidad de ocupantes, los materiales de construcción, la estructura, entre otros factores, como la envolvente térmica, también determinan el nivel de temperatura. Los técnicos HVAC desempeñan un papel preponderante para que los sistemas de climatización otorguen los mejores resultados, sin mencionar la influencia que pueden ejercer en la concientización de los usuarios. Por ello, es fundamental que proporcionen datos acerca del ahorro y eficiencia energética de los equipos, su uso adecuado y servicios preventivos. Esto, claro está, con el fin de promover una cultura de mayor cuidado ambiental y manejo responsable de la tecnología.
Bomba de calor
ENFRIADA POR AIRE Los equipos tipo paquete de volumen de aire y refrigerante variables (Inverter) han sido desarrollados para ofrecer a la industria una solución que combine eficiencia energética y cuidado ambiental. Su diseño e ingeniería, además, brindan grandes beneficios en términos de confort y sostenibilidad. Francisco Chavolla / Imágenes y fotografías: cortesía de Daikin
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Utilizadas para el acondicionamiento de aire, las unidades paquete son muy populares en Estados Unidos y Canadá. En Latinoamérica, México es el país que cuenta con el mercado más grande para esta clase de equipos, debido a que son una solución económica y relativamente fácil de instalar, en comparación con otros sistemas. Éstas se caracterizan por alojar los cuatro componentes básicos para la operación del sistema de refrigeración en un mismo gabinete (unidades tipo paquete): 1. Compresor. Es utilizado para llevar el refrigerante en estado gaseoso de baja presión y temperatura a alta presión y temperatura, preparándolo para que libere el calor contenido. 2. Condensador. Como su nombre lo dice, condensa el refrigerante que pasa a través de él, al tiempo que libera el calor absorbido al medio (aire o agua). 3. Dispositivo de expansión. Se encarga de cambiar la condición de alta presión a baja presión del refrigerante que sale del condensador y entra al evaporador. Este cambio de presión provoca que el refrigerante baje su temperatura y presión y esté en condiciones optimas para la absorción de calor que, a su vez, hace que el liquido refrigerante comience su cambio de estado a gas. 4. Evaporador. Intercambiador de calor que nos ayuda a absorber el calor a través de la condición del
Dispositivo de expansión
Compresor
Evaporador Figura 1. Componentes básicos del sistema de refrigeración
refrigerante que sale del dispositivo de expansión. Esta absorción es la que ayuda a mantener los espacios acondicionados a la temperatura deseada.
Dos modalidades Las unidades paquete pueden ser del tipo “sólo frío”, las cuales enfrían el aire que pasa a través de su evaporador, o bien, tipo bomba de calor, que durante el verano bajan la temperatura del aire; mientras que en invierno, lo calientan. Esto lo logran utilizando el mismo ciclo de refrigeración para lograr ambos efectos. Para que un equipo paquete sea bomba de calor debe incluir un componente adicional llamado válvula reversible. Ésta
Serpentín inferior
Enfriamiento
Serpentín inferior
Calefacción Calor
Calor
Calor Serpentín inferior
Dispositivo de expansión
Calor Compresor
Válvula reversible
Dispositivo de expansión
Serpentín inferior
Compresor
Válvula reversible
Figura 2. Sistema bomba de calor en operación
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desvía el sentido de flujo del refrigerante que sale del compresor para lograr la función bomba de calor. En verano, cuando se requiere bajar la temperatura del aire en el espacio a acondicionar, el refrigerante que sale de la descarga del compresor viaja al condensador; por el contrario, en invierno, cuando es necesario aumentar la temperatura, el refrigerante que sale de la descarga del compresor viaja directo al evaporador. Este cambio de sentido se logra a través de la válvula reversible. También se fabrican equipos paquete enfriados por aire con calefacción a gas (natural o LP), debido a que la capacidad de una bomba de calor es limitada y existen proyectos que requieren mayor capacidad de calefacción que de enfriamiento. Esto normalmente sucede en lugares donde la temperatura ambiente es muy baja (bajo cero ºC). A los equipos del tipo “sólo frío” se les pueden instalar de forma opcional resistencias eléctricas de varias capacidades, dependiendo de los requerimientos; sin embargo, éstas consumen mucha energía eléctrica para calentar el aire, por lo que cada día se utilizan menos.
Diferentes aplicaciones Los sistemas tipo paquete pueden funcionar con condensador enfriado por aire o por agua. Los primeros son diseñados para la intemperie; suelen instalarse en las azoteas de las construcciones o áreas perimetrales cercanas a la construcción, en donde puedan estar bien ventilados, no estorben y exista la facilidad de conectarlos con su espacio a acondicionar por medio de conductos. Los equipos paquete enfriados por agua son fabricados para interiores en pequeñas capacidades térmicas de 1 a 5 Toneladas de Refrigeración (T.R.). Por lo general, se colocan arriba de los plafones para acondicionar una sola zona, y para exteriores en capacidades más grandes 6 a 25 T.R., los cuales se instalan en ubicaciones similares a los enfriados por aire. En ambos tipos de sistemas con condensador enfriado por
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agua será necesario emplear tuberías interconectadas con una torre de enfriamiento, para suministrar agua a los condensadores de cada unidad paquete. Estos equipos acondicionan el aire que pasa a través de su evaporador; la cantidad de aire está relacionada con su capacidad térmica. Este aire de inyección se lleva al espacio a acondicionar a través de conductos, y en combinación con el aire contenido en la zona, se deben lograr las condiciones de temperatura y humedad deseadas en el área que se requiere acondicionar. Asimismo, por medio de otro conducto se toma aire del espacio acondicionado y se regresa a la unidad paquete; este es el aire de retorno, del cual se aprovechan sus condiciones cercanas a las condiciones deseadas en la zona, para pasarlo nuevamente por el evaporador (recircularlo), y con esto, evitar que la unidad tenga un consumo de energía excesivo. A este aire de retorno, en muchas ocasiones, se le adiciona cierta cantidad de aire exterior (ambiente) que puede ser hasta el 25 por ciento del flujo de aire total de inyección del paquete: dicho aire exterior, se utiliza con fines de ventilación para el espacio acondicionado. La mezcla del aire de retorno y el de ventilación, se hace pasar por filtros, los cuales captan partículas de polvo y otros pequeños objetos que están contenidos en el flujo de aire. Los filtros tienen la finalidad de evitar que cualquier partícula llegue al evaporador para mantener a este último funcionando a su máxima eficiencia. El encendido y apagado de los compresores de la unidad paquete se logra con ayuda de un sensor de temperatura (termostato o controlador), el cual se instala en la zona acondicionada. Este sensor se conecta a la electrónica del equipo. Las capacidades de los sistemas tipo paquete van desde 1 hasta 150 T.R. En cuanto a sus aplicaciones, éstas pueden ser: 1. Unizona. Se utilizan para acondicionar un sólo espacio. La capacidad térmica del equipo y el volumen de aire de inyección que manejan son suficientes para abatir la carga térmica pico de esa zona.
2. Unizona-múltiples equipos. La capacidad térmica y volumen de aire de una unidad paquete no son suficientes para abatir la carga térmica de la habitación, por lo que dos o más equipos paquete se utilizan para acondicionar un mismo espacio. Esta aplicación también se emplea como aseguramiento de la zona; en caso de que uno de los equipos falle, los otros pueden mantener la habitación con una temperatura cercana a la deseada. Los conductos de inyección y retorno de estos dos o más equipos paquete llegan a una misma zona. Esta aplicación también es útil para el manejo de cargas parciales en áreas muy grandes, ya que en lugares en donde hay muchas unidades paquete para acondicionar (por ejemplo, supermercados), dependiendo de la hora del día y la cantidad de personas, se pueden definir estrategias para que sólo algunos equipos enciendan y mantengan las condiciones de confort. De tal forma que sólo cuando se presenten las condiciones de carga térmica máxima de la zona, se enciendan todos los equipos paquete para lograr el confort. 3. Multizona. Este tipo de aplicación acondiciona dos o más habitaciones, y en cada una de ellas se pueden definir diferentes temperaturas. a) Flujo de aire variable: el conducto de inyección del sistema está conectado a otros equipos llamados cajas de volumen de aire variable (VAV). Éstas alimentan dos o más zonas y están formadas por un conducto y una compuerta que restringen o permiten el paso de aire al espacio, proveniente del equipo paquete. Asimismo, las compuertas están conectadas a un actuador, el cual es accionado por un sensor de temperatura instalado en la zona que alimenta la caja VAV. Por su parte, el motor eléctrico del ventilador de inyección está
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las Las unidades paquete pueden ser del tipo “sólo frío”, orador, cuales enfrían el aire que pasa por medio de su evap cen la o bien, tipo bomba de calor, que durante el verano redu ntan temperatura del aire; mientras que en invierno, lo calie conectado a un variador de frecuencia que hace que su velocidad cambie dependiendo de la presión interna del conducto de inyección, el cual, a su vez, varia de acuerdo con la posición de apertura o cierre de las cajas VAV. Luego, cuando en una habitación acondicionada se alcanza la temperatura deseada, el sensor la detecta y manda la compuerta a cierre, restringiendo el paso de aire hacia la zona; debido a esto, la presión dentro del conducto aumenta y es detectada por los sensores de presión en el conducto de inyección; en consecuencia, el flujo de aire proporcionado por el ventilador del equipo paquete debe disminuir. Por el contrario, si los sensores de temperatura de las áreas alimentadas detectan diferencias de temperatura con respecto a los niveles deseados en cada zona, las compuertas de las cajas VAV abren para permitir un mayor flujo de aire. Esto provoca que la presión dentro del conducto baje y sea detectada por el sensor de presión instalado en el conducto conectado al variador de frecuencia del motor de inyección; este último hace que la velocidad del ventilador aumente para lograr las condiciones solicitadas en cada espacio. Cuando todas las cajas VAV están completamente abiertas, la velocidad del ventilador del equipo y el flujo de aire deben ser los máximos posibles para ese paquete. b) By pass de aire: el conducto de inyección del equipo paquete está conectado a dos o más cajas VAV, las cuales alimentan dos o más zonas. Además, los conductos de
inyección y retorno están interconectados y el paso de aire entre ellos es controlado por una compuerta movida (abre o cierra) por un actuador, accionado a su vez por un sensor de presión que se encuentra en el conducto de inyección. Cuando la presión interna aumenta, debido a que una de las cajas VAV está parcialmente abierta o cerrada, la presión en el conducto de inyección también aumenta, lo cual es detectado por el sensor de presión; por último, éste acciona la compuerta del by pass, el aire de inyección regresa al retorno y el circuito de refrigeración del equipo paquete reacciona apagando el compresor cuando se requiere.
Una solución innovadora Recientemente, Daikin desarrolló la primera unidad paquete tipo bomba de calor enfriada por aire: REBEL™. Este modelo cuenta con un compresor Inverter, válvulas de expansión electrónicas y capacidades que van de 3 a 28 toneladas de refrigeración. Descrita por la compañía japonesa como “tecnológicamente superior”, el sistema ofrece los siguientes beneficios: Volumen de refrigerante variable Esta tecnología le permite lograr importantes ahorros de energía eléctrica, debido a la temperatura exterior, incidencia del sol sobre los muros y a que dentro de la o las zonas acondicionadas (habitaciones) suceden grandes variaciones de la carga térmica. Los compresores Inverter ajustan su capacidad de acuerdo con la demanda térmica de cada espacio; en consecuencia, su demanda de potencia eléctrica también será variable. Cabe destacar que esta clase de compresores ofrecen mucho menos desgaste que los de velocidad constante (ENC/APG), debido a los pocos arranques y paros (ciclos de operación) que registran en un día de operación. Normalmente,
los compresores Inverter se encienden de forma suave y van acelerando conforme se requiera, dependiendo de la temperatura deseada, y van desacelerando cuando el usuario requiere menos demanda o la temperatura ha alcanzado su punto de ajuste. Volumen de aire variable Dependiendo de las variaciones de carga térmica en la o las habitaciones, este paquete también modificará la cantidad de aire que inyecta a la o las zonas (motor ECM de 3 a 15 T.R. e Inverter de 16-28 T.R.). Con ello, se lograrán variaciones mínimas de temperatura con respecto a la temperatura deseada. Calidad de aire interior superior El sistema posee un rack de filtros de 2 pulgadas (prefiltros), el cual viene de fábrica con filtros MERV 8. El equipo, además, está equipado con otro rack de filtros de 4 pulgadas, gracias al cual es posible instalar cartuchos de filtración especializados (MERV 15), a fin de proveer una buena Calidad del Aire Interior (CAI) en el espacio acondicionado.
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Varias opciones de control El REBEL™, además, ofrece la posibilidad de controlarse a través de: 1. Temperatura de descarga del aire Mediante este control, el enfriamiento y la calefacción (los compresores), así como el economizador, modulan para mantener la temperatura de descarga del aire muy cercana a la temperatura deseada. Cuando se activa la deshumidificación, la velocidad del compresor modula para mantener la temperatura del aire después del serpentín a la mínima deseada. Si la demanda de enfriamiento es grande, un compresor constante funciona; mientras que el Inverter de velocidad variable modula para mantener la temperatura del aire después del serpentín muy cercana a la deseada. Este tipo de control se utiliza cuando el equipo está conectado a las cajas VAV. 2. Temperatura de zona Mediante este control, el enfriamiento y la calefacción (los compresores), así como el economizador, modulan para mantener la temperatura del espacio muy cercana a la temperatura deseada. La medición y el control de esta última se realiza a través de un sensor de zona. Cuando se activa la deshumidificación, la velocidad del compresor Inverter modula para mantener la temperatura del aire en la zona lo más cercana a la temperatura deseada. Si la demanda de enfriamiento es muy grande, un compresor de velocidad constante funciona; a su vez, el compresor Inverter de velocidad variable modula para mantener la temperatura de la zona lo más cercana a la deseada. Es necesario un sensor de temperatura en la zona.
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3. Volumen de aire variable para una zona Mediante este control, el enfriamiento y la calefacción (los compresores), así como el economizador, modulan para mantener la temperatura de descarga del aire muy cercana a la temperatura deseada. La temperatura de descarga del equipo y la velocidad del ventilador de inyección son definidas por el controlador; éstas no son ajustables por el usuario. Simultáneamente, el ventilador de inyección de volumen variable modula para mantener la temperatura del espacio muy cercana a la temperatura deseada en enfriamiento y calefacción. Es necesario un sensor de temperatura en el área. NO se conecta a cajas de volumen de aire variables.
Francisco Chavolla Ingeniero Electromecánico egresado del Instituto Tecnológico de Tlalnepantla y maestro en Administración de Negocios por la Universidad de las Américas, campus Ciudad de México. Cuenta con más de 18 años de experiencia en ventas de sistemas de aire acondicionado y dos como capacitador. Actualmente, es director del Centro de Entrenamiento DAIKIN para Latinoamérica.
Innova
Fotografía: cortesía de Carrier
SILVER 21
Silver 21 es lo más reciente en aires acondicionados tipo minisplit. Posee un diseño atractivo y tecnología Inverter para un ahorro de hasta 75 por ciento. El equipo cuenta con modalidad bomba de calor, lo que permite enfriar el entorno y proveer calefacción, por lo que puede utilizarse en cualquier época del año y así conseguir un ambiente confortable.
CARACTERÍSTICAS • Capacidad: 12 000, 18 000 o 24 000 Btu’s • Potencia de enfriamiento: 923, 1 384 y 1 920 w / Calefacción: 1085, 1 570 y 2 315 w
• Voltaje: 220 V • Panel acabado espejo: gris-plata • Termostato a control remoto • Cuenta con kit básico de instalación
Tiene una eficiencia de 22 SEER y usa refrigerante ecológico R-410A, lo que lo convierte en un equipo amigable con el medioambiente. Gracias a su conectividad Wi-Fi es posible manipularlo desde una aplicación móvil, facilitando su operación y control. Disponible en tres capacidades, 1, 1.5 y 2 toneladas*.
BENEFICIOS • Encendido automático • Timer 24 horas • Automatización de encendido y apagado • Conectividad Wi-Fi • 12 velocidades de ventilador • Autodiagnóstico • Autoprotección • Operación silenciosa • Flujo de aire direccional para una temperatura uniforme
• Filtro de alta densidad para una mejor
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retención de partículas dañinas, sin obstaculizar el flujo de aire
• Modo de calefacción • Rápido enfriamiento y calefacción * Garantía de un año en componentes y cinco en el compresor
Caja de Herramientas
Nueva línea de aislantes AEROFOAM Este año Equipment and Engineering Services (ESG), una empresa de SAEG Engineering Group, expande su oferta de soluciones para aire acondicionado con la nueva línea de aislantes Aerofoam: • Aislante térmico NBR (caucho) para aplicaciones HVAC, plomería y refrigeración • Aislante térmico XLPE (poliolefina) para aplicaciones de agua helada, VRV, agua caliente, tuberías con glicol, amoniaco, agua caliente, aislante para ductos, etcétera
Fotog rafía: co
rtesía
Ambas soluciones cumplen con altos estándares de fabricación y certificaciones de renombre mundial, como la ASTM E84. Además, Aerofoam cuenta con Aeroduct y AeroSound. El primero ofrece beneficios para el segmento de ductos flexibles y sus accesorios. El segundo brinda una gama de opciones en aislantes acústicos para la industria de la construcción y HVAC.
de ES
G
Propiedades
Protección mecánica integrada (ALUPET, N CLAD) a los aislantes térmicos con diferentes propósitos, entre ellos la protección UV Tramos / tubos en diámetros interiores de hasta de 42” en una sola pieza y espesores de hasta de 3” Alta resistencia al vapor que presenta un valor MU μ, líder en el mercado en su tipo, con un valor de hasta 54 000 (XLPE, ALUPET) Durabilidad: debido al proceso de fabricación del aislante XLPE, presenta propiedades térmicas duraderas y estables
Ventajas
Reduce del uso de pegamento y riesgos por juntas excesivas Menor tiempo de instalación, gracias a la opción de entregar diámetros mayores a lo comercialmente disponible Confiabilidad: el conjunto y combinación de las soluciones de Aerofoam proporcionan mayor versatilidad, rapidez y seguridad en las instalaciones, protegiendo la inversión y mostrando el valor agregado de los productos y su gama de opciones
http://saeg.com/site/
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ANDIRA
Nuevos métodos de instalación Garantizar una correcta instalación electrónica es un tema complejo y requiere toda la atención y conocimientos de los técnicos del sector. Por ello, la última sesión de ANDIRA se enfocó en mostrar las nuevas herramientas tecnológicas que contribuyen a realizar una instalación más segura y eficiente de los sistemas de refrigeración Ámbar Herrera / Fotografías: cortesía de ANDIRA
E
l pasado 26 de julio se llevó a cabo la capacitación mensual de ANDIRA. En esta ocasión, el tema impartido fue “Selección, instalación, arranque y mantenimiento del sistema de refrigeración”. El expositor fue el ingeniero Gildardo Yañez, gerente de Capacitación Técnica de BOHN, con el apoyo de Mereti, distribuidor autorizado. El objetivo de la sesión fue la enseñanza de varios aspectos relacionados con una correcta instalación de los sistemas de frío, como la selección de los componentes adecuados, requisitos electromecánicos, criterios de la NOM-001-SEDE-2012. Lo anterior con el fin de garantizar una operación más eficiente y segura a través de un buen servicio de mantenimiento.
El ingeniero Gildardo Yañez, gerente de Capacitación Técnica de BOHN
26 SEPTIEMBRE 2018
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Los principales puntos del temario fueron: seguridad, buenas prácticas, uso del configurador BOHN y el cálculo eléctrico NOM-001-SEDE-2012; esta última norma establece las especificaciones y lineamientos técnicos que deben cumplir las instalaciones de energía eléctrica para garantizar la seguridad de las personas y sus propiedades. En el tema de seguridad, el ingeniero Yañez habló sobre la identificación de fugas en los sistemas y destacó la preferencia del uso de nitrógeno gaseoso con regulador, por encima de otras sustancias, como el oxígeno, aire comprimido o gas refrigerante, ya que éstas pueden generar explosiones, introducir humedad, o bien, contaminar el medioambiente. También insistió en la importancia de conectar una tierra física al centro de carga de la instalación eléctrica de la cámara de refrigeración, para brindar mayor seguridad. Por supuesto, no faltó la mención a las buenas prácticas, las cuales constituyen la base de todo buen servicio técnico. En una correcta instalación, éstas deben procurar que las líneas de refrigerante estén apoyadas y sujetadas adecuadamente; en este caso, BOHN recomendó sus propias medidas de distancia. De igual modo, durante las pruebas de fuga es preciso conocer cuál es la presión máxima permitida; esto debe verificarse con la placa de identificación de cada equipo y, en caso de no contar con ella, usar la temperatura de funcionamiento normal del condensador para determinar la presión. El ingeniero Yañez también destacó que la limpieza de los serpentines cada 30 días es algo imprescindible, porque, según el Departamento de Energía de los EE.UU., “un condensador sucio puede incrementar el consumo de energía de un sistema hasta 30 por ciento, provocar una disminución del siete por ciento en su capacidad de transferir calor, y disminuir la capacidad neta del compresor hasta 16 por ciento”. Por último, recordó que las caídas de tensión combinada de los
El equipo técnico de BOHN, junto al ingeniero Gildardo Yañez circuitos alimentadores y derivados no deben rebasar el cinco por ciento, y que la unión de los cables debe hacerse mediante capuchones, no con cinta de aislar, ya que esto ocasiona falsos contactos. El punto culminante de la exposición de BOHN fue la presentación de su configurador, una aplicación para iPhone y Android capaz de seleccionar y calcular unidades condensadoras. Esta herramienta ayuda a determinar las cargas térmicas, tiempo de operación y brinda datos generales de cada equipo de refrigeración. Buena parte de la presentación del ingeniero Yañez estuvo orientada precisamente a mostrar cómo funciona el configurador BOHN. “Debemos aprender las nuevas maneras de instalar. La instalación de equipos electrónicos seguirá en el futuro, por eso es necesario saber hacerla, pues, si no se hace correctamente, no funcionará”, manifestó. El propósito de esta sección fue enseñar cómo realizar un proyecto eléctrico para calcular lo necesario en las instalaciones de motores electrónicos. Para ello, se realizó un procedimiento de cálculo térmico de un evaporador ADT de bajo perfil con el configurador, el cual también determinó la selección de equipos y productos. Para realizar el cálculo térmico y la selección de unidades HVAC se requieren
datos específicos, como las dimensiones de largo, ancho y alto, las condiciones de temperatura interior de la cámara, la humedad relativa y la temperatura ambiente exterior. El uso del configurador tiene como finalidad reunir los datos necesarios de los equipos para, de este modo, cuadrarlos con el cálculo eléctrico de la NOM, pues los sistemas deben funcionar con base en esa normativa para poder certificarse. Respecto al proceso de cálculo eléctrico NOM-001-SEDE-2012 por el método de corriente eléctrica, los datos del equipo de refrigeración son: unidad condensadora, datos eléctricos, motores, ventilador, compresor, conexiones, etcétera. Algunos de los principales lineamientos de la NOM incluyen artículos con especificaciones para las tuberías, conductores, protecciones, evaporadores y alumbrado. Al final de la sesión, se realizó una ronda de preguntas en la que varios de los asistentes manifestaron su preocupación respecto a los precios de las herramientas para el oficio en el mercado. Ante eso, el ponente destacó el papel de los técnicos para lograr un cambio en las decisiones de los clientes y así garantizar la eficiencia de las instalaciones: “Nosotros somos responsables de que en un edificio se consuma no más del 40 por ciento de electricidad y que los equipos operen con energía solar”. Además, el presidente de ANDIRA, José Manuel Noriega, instó a los técnicos a “no menospreciar la mano de obra” y a “cobrar por lo que se sabe y al precio justo”. La exposición de BOHN cierra la categoría “A” 15 HP, de 72 horas de sus capacitaciones, integrada por tres niveles, cuyos temas fueron: “Fundamentos de refrigeración”, “Cálculo y selección de equipos de refrigeración” e “Instalaciones eléctricas para equipos de refrigeración”. La clausura finalizó con la entrega de reconocimientos a Gildardo Yañez por su participación como expositor, así como a León Espinosa y Daniel García, quienes recibieron el reconocimiento a distribuidor autorizado en representación de Mereti. www.0grados.com
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Capacítate
Breves
SEPTIEMBRE DESAYUNO TÉCNICO ASHRAE CAPÍTULO CIUDAD DE MÉXICO
“Recuperación de calor en plantas de agua helada” 4 de septiembre Costo: 420 pesos socios / 480 público en general Lugar: Hacienda de los Morales Informes: Ángeles Orduña, asistente@ashraemx.org
Enfriamiento sostenible para todos
THE GREEN EXPO
4 al 6 de septiembre de 2018 Horario: 12:00 a 18:00 h. Lugar: WTC, Ciudad de México Informes: www.thegreenexpo.com.mx, carmen.sanchez@ejkrausetarsus.mx El evento más importante en América Latina sobre economía circular y las nuevas tecnologías encaminadas a impulsar la lucha contra el cambio climático.
2° SIMPOSIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA, ANTAD 26 y 27 de septiembre de 2018 Lugar: Hotel Marquis Reforma, Ciudad de México Informes: http://antad.net/simposioeficiencia-energetica-2018/
TRATAMIENTOS DE AGUA PARA SISTEMAS HVAC
29 de septiembre de 2018 Horario: 8:00 a 18:00 h. Lugar: Hotel Safí, Col. Centro, Monterrey, NL. Organizador: Evapco Informes: asistente@ashraemonterrey.org
AHR EXPO MÉXICO 2 al 4 de octubre del 2018 Horario: 14:00 a 20:00 h. Lugar: Centro Citibanamex, CDMX Informes: www.ahrexpomexico.com El escaparate más grande de Latinoamérica para el lanzamiento de los más novedosos productos HVACR. La edición de este año espera a más de 11 000 profesionales, especialistas y técnicos de cada segmento de la industria.
30 SEPTIEMBRE 2018
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De acuerdo con el reporte A Cool World – Defining the Energy Conundrum of Cooling for All, elaborado por la Universidad de Birmingham, en Reino Unido, brindar enfriamiento accesible y sustentable para toda la humanidad implicaría cuadriplicar el número de unidades HVACR hasta llegar a los 14 billones de equipos, para 2050, lo que significaría un aumento cinco veces mayor en el consumo de energía de esta industria. Como se sabe, el suministro de frío es crucial para garantizar el funcionamiento de diversas esferas de la vida y sociabilidad humana, como la preservación de alimentos y medicamentos. Con la población en aumento a nivel global, el crecimiento urbano y el cambio climático impactando al medioambiente, las olas de calor serán cada vez más recurrentes, por lo que se prevé que la demanda de frío aumente todavía más en las próximas décadas, advierte la investigación comandada por Toby Peters, profesor del Instituto de Energía de la universidad británica.
Durante los próximos 30 años, predice el informe, se instalarán diecinueve aparatos de refrigeración por segundo; sin embargo, incluso con este crecimiento masivo, una gran parte de la humanidad seguirá sin tener acceso a los beneficios del enfriamiento. Este incremento deberá darse sin menoscabo del cumplimiento de los objetivos climáticos de mantener el aumento global de la temperatura en el rango de los 2 ºC, mientras que el consumo de energía total del sector HVACR deberá limitarse a 6 mil 300 TWh. Para ello, señala el documento, es necesario un enfoque nuevo en los sistemas de refrigeración, reconociendo los recursos térmicos disponibles, la incorporación de nuevas tecnologías, la conectividad informática y las soluciones térmicas de aislamiento, entre otras estrategias. El informe concluye que es necesario “intervenir radicalmente” en el sector, a fin de “ecologizar” el volumen de electricidad requerido en más del 70 por ciento. Igualmente, exhorta a la creación de una serie de “laboratorios vivientes”, los cuales participarán a nivel comunidad, probando y demostrando que no sólo las nuevas tecnologías pueden ayudar a realizar un cambio, sino también los modelos de negocios, de gobierno, políticas y financiamiento. Fuente: Universidad de Birmingham