Debido a que no es posible mostrar todos los detalles necesarios para una instalación adecuada de ciertos equipos HVAC en los planos de planta o planos a gran escala, es necesario que el diseñador del sistema HVAC muestre esta información en los detalles de conexión del equipo. Estos detalles mostrarán todos los conductos y conexiones de tuberías necesarios, así como los requisitos de soporte y accesorios diversos, como termómetros, manómetros y conectores de tuberías flexibles.
Además, es común que se desarrollen detalles que describan elementos diversos asociados con los sistemas HVAC, como soportes de tuberías, bordillos de techo y penetraciones a través de la envolvente del edificio. Por lo tanto, hemos proporcionado algunos de los detalles más importantes que todo ingeniero y técnico de HVAC necesita saber.
Intercambiadores de calor de tubos y carcasa en U
Los intercambiadores de calor de tubos y carcasa de tubos en U constan de un haz de tubos en U de cobre montado dentro de una carcasa cilíndrica de acero. La corriente de fluido frío normalmente circula a través de los tubos del haz de tubos y la corriente de fluido caliente normalmente circula a través de la carcasa (alrededor del haz de tubos). El calor se transfiere del fluido caliente al fluido frío a través de las paredes de los tubos. Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan comúnmente para transferir calor del vapor al agua o salmuera. Sin embargo, también se pueden utilizar para transferir calor de agua a agua, de agua a salmuera o de salmuera a agua. Se instalan deflectores en la carcasa para dirigir el flujo de agua a través de los tubos si el intercambiador de calor se utiliza para transferir calor de agua a agua, de agua a salmuera o de salmuera a agua.
Se requieren un mínimo de dos pasos del fluido a través del haz de tubos para los intercambiadores de calor de tubos y carcasa en U. Para la mayoría de las aplicaciones de HVAC, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos tienen entre 3 y 6 pies de largo y 6 y 12 pulgadas de diámetro, aunque hay disponibles intercambiadores de calor más grandes. La siguiente figura ilustra las conexiones de las tuberías a un intercambiador de calor de carcasa y tubos de vapor a agua caliente.
Intercambiadores de calor de placas y marcos
Las conexiones para intercambiadores de calor de placas y marcos se limitan a las conexiones de entrada y salida de fluidos fríos y calientes, que normalmente son parte integral del cabezal fijo (frontal) del intercambiador de calor {aunque también se pueden proporcionar conexiones en el cabezal móvil (trasero). cabezal del intercambiador de calor]. Dependiendo de la configuración de los canales de las placas del intercambiador de calor, las conexiones de entrada y salida para los fluidos fríos y calientes pueden ubicarse en el mismo lado del cabezal fijo del intercambiador de calor o en una disposición diagonal.
It is common for the hot and cold fluids to circulate through plate and frame heat exchangers in a counter-flow configuration; that is, the hot and cold fluids flow in opposite directions through the heat exchanger. This arrangement, in which the temperature gradient between the hot and cold fluids remains essentially constant, maximizes the heat transfer efficiency of the heat exchanger and also allows for a crossover temperature between the hot and cold fluids. Fig. below is a connection detail for a plate and frame heat exchanger.
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Hay muchos tipos de bombas, incluidas bombas de succión axial, de acoplamiento cerrado, en línea, de caja dividida horizontal, de caja dividida vertical y de desplazamiento positivo. Los tipos más comunes de bombas utilizadas para sistemas hidrónicos son las bombas de succión final y las bombas en línea, ambas bombas centrífugas.
Las bombas de succión final están unidas a un marco de base de acero integral que se monta en campo sobre una base de concreto. La base de concreto puede ser una plataforma de limpieza de 4 pulgadas de alto en la que se monta el marco de la base de la bomba con aisladores de resorte. Sin embargo, el montaje preferido es una base de inercia de hormigón a la que se atornilla el bastidor de la base de la bomba. Una base de inercia de concreto es un bloque de concreto con estructura de acero que mide aproximadamente 6 pulgadas de alto y 6 pulgadas más grande que la base de la bomba en todos los lados y que está sostenido del piso por aisladores de resorte.
La base de inercia de concreto proporciona una base rígida para mantener la alineación del eje de la bomba y reducir el movimiento vibratorio causado por la rotación del motor de la bomba. La conexión del tubo de succión de la bomba es paralela al eje del impulsor y la conexión del tubo de descarga es perpendicular al eje del impulsor. Los conectores de tubería flexibles se utilizan en las conexiones de las tuberías de succión y descarga de las bombas de succión final para aislar la vibración generada por la bomba del sistema de tuberías. Las conexiones de succión y descarga para bombas en línea están alineadas entre sí y son perpendiculares al eje de la bomba/impulsor. Las bombas pequeñas en línea están sustentadas por el sistema de tuberías. Las bombas en línea grandes requieren la instalación de soportes para tuberías cerca de las conexiones de succión y descarga. Las bombas en línea muy grandes se apoyarán desde el piso del edificio, generalmente sobre una plataforma de concreto de 4 pulgadas de alto.
Las conexiones de tubería requeridas para las bombas incluyen válvulas de cierre en la succión y descarga de la bomba, válvula de equilibrio en la descarga de la bomba, válvula de retención y medidor de flujo en la descarga de la bomba y manómetros. Como opción, se puede instalar en la descarga de la bomba una válvula multipropósito, que realiza las funciones de válvula de cierre, válvula de equilibrio y válvula de retención. Es común utilizar un difusor de succión, que es similar en tamaño al de un codo de tubería de 90° de radio largo, en la conexión de la tubería de succión para bombas de succión final. Esto permite que el tubo de succión caiga verticalmente dentro del difusor de succión. De lo contrario, es necesario prever cinco diámetros de tubería recta aguas arriba de la conexión de succión de la bomba. Si no se proporciona un difusor de succión o la longitud necesaria de tubería recta aguas arriba de la conexión de succión de la bomba, se producirán turbulencias no deseadas en el flujo de fluido en la conexión de succión de la bomba, lo que comprometerá el rendimiento de la bomba y también puede dañarla.
Las bombas de succión final varían en tamaño de 3 a 6 pies de largo y de 1 a 3 pies de ancho. El eje del motor está conectado al eje del impulsor a través de un acoplamiento.
Las bombas en línea son verticales u horizontales, lo que describe la orientación del eje del motor/impulsor. El eje del motor está conectado directamente al eje del impulsor. Las bombas en línea varían en tamaño de 1 a más de 3 pies de altura (dimensión desde el impulsor hasta el extremo del motor) y de 1 a 3 pies entre las conexiones de succión y descarga.
bobina de calentamiento
Los serpentines de agua caliente requieren conexiones de tubería de retorno y suministro de agua de calefacción, y los serpentines de vapor requieren conexiones de tubería de retorno de condensado y suministro de vapor.
unidad de sistema dividido sin ductos
Las conexiones a las unidades de sistema dividido sin ductos incluyen las tuberías de succión de refrigerante, líquido y posiblemente gas caliente entre las unidades interior y exterior, la conexión de la tubería de drenaje de condensado a la bandeja de drenaje y las conexiones eléctricas a las unidades interior y exterior. Debido a que las unidades interiores están montadas en la pared debajo del techo o empotradas dentro del techo, es común que no haya suficiente espacio para la inclinación de la tubería de drenaje de condensado. Por lo tanto, generalmente se instala una pequeña bomba de condensado junto a la unidad interior para recibir el condensado de la bandeja de drenaje del serpentín de enfriamiento y bombearlo hasta el punto de descarga al sistema de aguas pluviales del edificio. La conexión de la tubería de drenaje de condensado al sistema de aguas pluviales del edificio debe realizarse con una válvula de retención para evitar que la sobrecarga de aguas pluviales que puede ocurrir durante lluvias fuertes desborde la bomba de condensado.
Las unidades de sistema dividido sin ductos generalmente utilizan energía eléctrica de 208/240 V/1Φ. Si se requiere una bomba de condensado, se debe especificar que utilice energía de 120 V/1Φ y estar provista de un cable y un enchufe que sirvan como medio de desconexión. En este caso, el ingeniero eléctrico diseñaría un receptáculo con interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) cerca de la bomba de condensado como fuente de energía eléctrica. La siguiente figura ilustra el detalle de conexión para una unidad de sistema dividido sin ductos, respectivamente.
Unidad terminal VAV alimentada por ventilador
La siguiente figura ilustra las conexiones asociadas con una unidad terminal VAV alimentada por ventilador paralelo con un serpentín de calentamiento de agua caliente. Las conexiones para una unidad terminal VAV alimentada por ventilador en serie con un serpentín de calentamiento de agua caliente serían similares, pero el serpentín de calentamiento de agua caliente se montaría en la salida de la unidad terminal.
Las conexiones de las tuberías de agua de calefacción (según el tipo de válvula de control) son similares a las que se muestran en los serpentines de calefacción con válvula de 2 (o 3) vías. Además, se requiere un conector de conducto flexible. en la conexión de salida de las unidades terminales accionadas por ventilador para aislar las vibraciones generadas por el ventilador en la unidad terminal del sistema de conductos aguas abajo.
Libro de consulta de diseño de HVAC W. Larsen Angel, PE, LEED AP
