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 requeridos, así como los requisitos de soporte y diversos accesorios, como termómetros, manómetros y conectores de tuberías flexibles.
Además, es común que se desarrollen detalles que describen elementos diversos asociados con los sistemas HVAC, como colgadores 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 carcasa y tubo de tubo en U
Los intercambiadores de calor de tubo en U y carcasa consisten en 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 de vapor a agua o salmuera. Sin embargo, también se pueden usar para transferir calor de agua a agua, agua a salmuera o 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 usa para transferir calor de agua a agua, de agua a salmuera o de salmuera a agua.
Se requiere un mínimo de dos pasadas del fluido a través del haz de tubos para los intercambiadores de calor de carcasa y tubo de tubo en U. Para la mayoría de las aplicaciones 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 tubería a un intercambiador de calor de carcasa y tubos de vapor a agua caliente.
Intercambiadores de calor de placas y marcos
Las conexiones para los intercambiadores de calor de placas y marcos se limitan a las conexiones de entrada y salida de fluido frío y caliente, que normalmente forman 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 del canal de las placas del intercambiador de calor, las conexiones de entrada y salida para los fluidos fríos y calientes se pueden ubicar en el mismo lado de la cabeza fija del intercambiador de calor o en una disposición diagonal.
Es común que los fluidos calientes y fríos circulen a través de intercambiadores de calor de placas y marcos en una configuración de contraflujo; es decir, los fluidos caliente y frío fluyen en direcciones opuestas a través del intercambiador de calor. Esta disposición, en la que el gradiente de temperatura entre los fluidos caliente y frío permanece esencialmente constante, maximiza la eficiencia de transferencia de calor del intercambiador de calor y también permite una temperatura de cruce entre los fluidos caliente y frío. La figura siguiente es un detalle de conexión para un intercambiador de calor de placas y marcos.
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Hay muchos tipos de bombas, incluidas las bombas de succión final, de acoplamiento cerrado, en línea, de carcasa dividida horizontal, de carcasa dividida vertical y de desplazamiento positivo. Los tipos más comunes de bombas utilizadas para sistemas hidrónicos son las bombas en línea y de succión final, que son bombas centrífugas.
Las bombas de succión axial están unidas a un marco base de acero integral que se monta en el campo sobre una base de concreto. La base de hormigón 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 marco de la base de la bomba. Una base de inercia de hormigón es un bloque de hormigón con estructura de acero de aproximadamente 6 pulgadas de alto y 6 pulgadas más grande que la base de la bomba en todos los lados, que se sostiene del piso mediante aisladores de resorte.
La base de inercia de hormigón proporciona una base rígida para mantener la alineación del eje de la bomba y reducir el movimiento vibratorio causado por el motor de la bomba en rotación. La conexión de la tubería de succión de la bomba es paralela al eje del impulsor y la conexión de la tubería de descarga es perpendicular al eje del impulsor. Los conectores de tuberías flexibles se utilizan en las conexiones de tuberías de succión y descarga para bombas de succión final para aislar la vibración que genera la bomba del sistema de tuberías. Las conexiones de succión y descarga para las bombas en línea están alineadas entre sí y son perpendiculares al eje de la bomba/impulsor. Las pequeñas bombas en línea están soportadas por el sistema de tuberías. Las bombas en línea grandes requieren que se instalen soportes para tuberías cerca de las conexiones de succión y descarga. Las bombas en línea muy grandes se apoyarán en el piso del edificio, por lo general sobre una plataforma de limpieza 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 cumple las funciones de válvula de cierre, válvula de equilibrio y válvula de retención. Es común que se utilice 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 la tubería de succión caiga verticalmente dentro del difusor de succión. De lo contrario, es necesario proporcionar cinco diámetros de tubería 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 desde 1 a más de 3 pies de alto (dimensión desde el impulsor hasta el final del motor) y 1 a 3 pies entre las conexiones de succión y descarga.
bobina de calentamiento
Los serpentines de agua caliente requieren conexiones de tubería de suministro y retorno de agua de calefacción, y los serpentines de vapor requieren conexiones de tubería de suministro de vapor y retorno de condensado.
unidad de sistema dividido sin ductos
Las conexiones a las unidades de sistema dividido sin conductos incluyen la tubería 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 condensación. 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 hacerse con una válvula de retención para evitar que la sobrecarga de agua pluvial que puede ocurrir durante las lluvias intensas desborde la bomba de condensado.
Las unidades de sistema dividido sin conductos suelen utilizar energía eléctrica de 208/240 V/1 Φ. Si se requiere una bomba de condensado, se debe especificar que utilice una potencia de 120 V/1 Φ y se suministre con un cable y un enchufe para que sirva como medio de desconexión. En este caso, el ingeniero eléctrico diseñaría un receptáculo de interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) cerca de la bomba de condensado como su fuente de energía eléctrica. La figura a continuación ilustra el detalle de la 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 en paralelo con un serpentín de calentamiento de agua caliente. Las conexiones para una unidad terminal VAV alimentada por un ventilador en serie con un serpentín de calentamiento de agua serían similares, pero el serpentín de calentamiento de agua estaría montado 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 con ventilador para aislar las vibraciones generadas por el ventilador en la unidad terminal del sistema de conductos aguas abajo.
HVAC Design Sourcebook W. Larsen Angel, P.E., LEED AP
