Presentación acerca de las operaciones de preparación del aire (filración, calentamiento, enfriamiento, humidificación y deshumidificación)

1. Contenido del curso
I. Conceptos Básicos
► ¿Qué es el CPA?
► ¿Qué es una UMA?
II. Procesos y equipos en una UMA
► Movimiento de aire
▪ Ventiladores
► Filtraje de aire
▪ Prefiltros y filtros
► Calentamiento de aire
▪ Quemador de gas
▪ Serpentín de calefacción
► Enfriamiento de aire
▪ Serpentín de enfriamiento
► Humidificación de aire
▪ Cámara lavadora
▪ Panel humidificador
► Deshumidificación de aire
▪ Rueda descante
III. Principios de extracción
► Extracción de aire
► Ventilación general
► Ventilación localizada
IV. Principios de operación
del termostato
► ¿Qué es un termostato?
► Modos de acondicionamiento
V. Ahorro de energía
► Modos de operación; caja de mezcla
► Modo invierno
► Modo intermedio
► Modo verano

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I. Conceptos Básicos

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¿Qué es el CPA?
El conjunto para la preparación
del aire (CPA) es la combinación
de procesos que se aplican al
aire para crear un clima artificial
que produce bienestar al
cuerpo humano.
También se usa para producir
condiciones determinadas de
temperatura, humedad relativa
y grado de limpieza requeridas
para realizar diversos procesos
productivos.
CPA
Temperatura
Humedad
relativa
Grado de
limpieza

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¿Qué es una UMA?
Una Unidad Manejadora de Aire (UMA) es el aparato donde se realiza el
conjunto para la preparación del aire. El aporte de calor o frío se hace de
manera externa, mediante tuberías de gas o agua helada.
Dentro de las UMA se llevan a cabo los siguientes procesos:
o Movimiento de aire.
o Filtración de aire.
o Calentamiento de aire.
o Enfriamiento de aire.
o Humidificación de aire.
o Deshumidificación de aire.

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¿Qué es una UMA?

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II. Procesos y equipos en una UMA

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a) Movimiento de aire
El movimiento de aire entre dos puntos tiene
como objetivo sustituir un volumen de aire
“indeseable” por otro volumen igual con las
condiciones requeridas. Sin embargo, éste puede
llevarse a cabo únicamente cuando existe una
diferencia de presión entre los dos puntos,
realizándose del punto de mayor presión al punto
de menor presión.
Para realizar el movimiento del aire se utilizan
máquinas rotativas denominadas ventiladores.
Mayor presión
Menor presión
aire

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Conceptos básicos de movimiento de aire
• Caudal de aire: volumen de aire que mueve un ventilador en un sistema; se
expresa en m3/hr o CFM y es independiente de la densidad del aire.
• Presión estática: Es la presión que ejerce el aire en todas direcciones dentro
de un conducto o encerramiento; es decir, en la misma dirección del flujo
de aire, en dirección contraria y en dirección perpendicular, sobre las
paredes del mismo.
• Ventilador: máquina que transforma la energía mecánica rotacional
aplicada a sus ejes en un aumento de la presión del fluido en movimiento.
Un ventilador se define en base a varios conceptos como son caudal de
aire a manejar, presión estática del ventilador y tipo de ventilador.
a) Movimiento de aire

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Ventiladores
Axiales
Centrífugos
Tipo de
entrada
Simple entrada
Doble entrada
Forma de
álabes
Álabes radiales
Álabes
curvados
hacia atrás
Álabes
curvados
hacia adelante
Clasificación de los ventiladores
a) Movimiento de aire

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Ventiladores
Simple
entrada
Doble
entrada
Tipo
Plug
Tipos
de
álabes

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Ventiladores
Giro y descarga del ventilador

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b) Filtraje de aire
La calidad de filtraje en el CPA dependerá totalmente del grado de
limpieza requerido en el proceso en el cual se realizará la Inyección de
aire.
A mayor grado de limpieza requerido se recomienda instalar un mayor
número de etapas de pre-filtraje y filtraje para aumentar el tiempo de
vida de los filtros.
Grado de
limpieza
Automotriz Textil
Farmacéutica
y alimentos
Tipo de
industria

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b) Filtraje de aire
Existen dos tipos de clasificación general de los filtros:
o Unión Europea: Estándar EU de acuerdo a eficiencias contra diferentes tamaños
de partículas.
o ASHRAE: Porcentaje de arrestancia de acuerdo al peso de polvo removido de
distintos tipos y tamaños.

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Clasificación ASHRAE Clasificación EU
b) Filtraje de aire

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Prefiltros y filtros
Metálico Panel
plisado
Cubo
Bolsa Paint
arrestor
HEPA

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c) Calentamiento de aire
El calentamiento de aire es un proceso de ganancia de energía,
generando un aumento de temperatura. Este proceso se emplea para
alcanzar la temperatura de inyección deseada o para preparar el aire
para un proceso posterior, tal como una “saturación adiabática”.
El calentamiento de aire se puede realizar a través de diferentes equipos,
pero los más empleados en una UMA son:
o Quemador de Gas. Complementos: tren de alimentación para el quemador con
línea piloto y elementos precisos de control y seguridad.
o Quemadores directos. La flama del quemador está en contacto directo con el aire.
o Quemadores indirectos. El aire a calentar no tiene en contacto con la flama del
quemador.
o Serpentín de calentamiento (con vapor o agua caliente). Complementos: rack de
alimentación con tubería, válvulas y elementos de control para alimentación del
fluido caliente.

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Quemador de gas
Quemadores de gas directos Quemadores de gas indirectos

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Tren de gas

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Serpentín de calentamiento y rack de alimentación

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d) Enfriamiento de aire
El enfriamiento de aire es un proceso para disminuir la temperatura del aire
y deshumidificarlo. Este proceso se emplea para alcanzar la temperatura
de inyección deseada, o para preparar el aire para un proceso posterior,
tal como post-calentamiento.
El enfriamiento de aire se puede realizar a través de diferentes equipos; los
más empleados en una UMA son:
o Serpentín de enfriamiento (con agua helada). Complementos: rack de
alimentación con tubería, válvulas y elementos de control para
alimentación de agua helada.
o Serpentín de expansión directa (refrigerante). Complementos: rack de
alimentación, condensadora de refrigerante, interconexiones y elementos
precisos de control y seguridad.

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Serpentín de enfriamiento y rack de alimentación

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e) Humidificación de aire
La humidificación, también llamada enfriamiento evaporativo,
es un proceso para disminuir la temperatura e incrementar el
contenido de agua en el aire, y se lleva a cabo a través de
“saturación adiabática” (sin aporte de energía).
Este proceso se emplea para alcanzar un valor de humedad
relativa requerido en la inyección o para preparar el aire para
un proceso posterior, como post-calentamiento.

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e) Humidificación de aire
La Humidificación se puede realizar a través de diferentes
equipos; los más empleados en una UMA son:
oCámara Lavadora de Aire. Se compone de tina de acumulación
de agua, batería de espreas, separadores de botas, bombas de
agua, filtros, arreglo de válvulas y elementos de alimentación y
dren de agua.
o Panel Humidificador. Se compone de tina de acumulación de
agua, panel con resina, separadores de botas, bombas de agua,
filtros, arreglo de válvulas y elementos de alimentación y dren de
agua.

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Cámara lavadora
Espreas Separador de gotas

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Panel humidificador
Detalle panel
Montaje panel
Sistema de distribución de
agua

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f) Deshumidificación de aire
La deshumidificación, es un proceso para disminuir el contenido de agua
en el aire. Este proceso se emplea para alcanzar un valor de humedad
relativa requerido en la inyección o para preparar el aire para un proceso
posterior, como post-calentamiento.
La deshumidificación se puede realizar a través de diferentes equipos; los
más empleados en una UMA son:
o Serpentín de Enfriamiento. Complementos: rack de alimentación con
tubería, válvulas y elementos de control para alimentación de agua helada.
o Rueda Desecante. Equipo especial que cuenta con un elemento desecante,
como cloruro de litio o gel de sílice, que tiene capacidad de absorber el
agua del aire. Éste puede reactivarse por medio de un flujo a
contracorriente.

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Rueda desecante

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III. Principios de extracción

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Extracción de aire
La ventilación es el proceso que
permite sustituir el aire ambiente
interior de un local, considerado “no
conveniente”, por un volumen igual
de aire tratado para obtener las
condiciones deseadas.
La ventilación se clasifica en general,
si el aire que entra al local se difunde
por todo el espacio interior antes de
alcanzar la salida, y localizada, si un
volumen de aire contaminado es
captado en el mismo lugar donde se
produce evitando su difusión por
todo el local.
Ventilación
Localizada
General

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Ventilación general
Para llevar a cabo una ventilación general en un local es necesario
considerar el tipo de actividad que realizan allí sus ocupantes y puede
llevarse a cabo por los siguientes mecanismos:
o Ventilación por sobrepresión (+). Se logra suministrando aire a un local hasta
alcanzar una presión interna mayor a la atmosférica. Entonces, el aire fluye
hacia el exterior; a su paso, el aire barre los contaminantes y deja lleno el
local con aire puro exterior.
o Ventilación por depresión (-). Se logra extrayendo aire del local hasta
alcanzar una presión interna menor a la atmosférica, por lo que el aire
comienza a penetrar el local desde el exterior; a su paso, el aire barre los
contaminantes y deja lleno el local con aire puro exterior.

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Ventilación general

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Ventilación localizada
Cuando se puede identificar claramente el foco de contaminación el
sistema más efectivo, y económico, es captar localmente la emisión
nociva. Para esto es necesario:
1. Identificar los puntos de producción del contaminante.
2. Confinarlo bajo una campana.
3. Colocar una sistema de extracción capaz de captar, arrastrar y trasladar
el aire, posiblemente cargado de partículas.

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Ventilación localizada