CLIMATIZADOR O UTA (UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE) - PARTE 1

Fuente: Michael Schrader

En este artículo, que constará de varias partes, veremos que son las UTA, uno de los elementos fundamentales en las grandes instalaciones centralizadas de climatización.

Se explicará en que consisten, como están constituidas y algunas de las diferentes tipologías de equipos que pueden existir en función de las necesidades de confort y salubridad de los locales.

Fuente: Aermec

¿Que son las UTA? 
Un climatizador o UTA (Unidad de Tratamiento de Aire), en inglés AHU (Aire Handling Unit), es un equipo que realiza el tratamiento del aire en los aspectos necesarios para climatizar un ambiente:
- Ventilación (aporte de aire exterior).
- Limpieza (filtrado).
- Temperatura (calentamiento o enfriamiento).
- Humedad (humectando en invierno y deshumectando en verano).
Podríamos decir entonces que, al igual que los fancoils, las UTA son equipos de tratamiento de aire terminal, pero realizan un tratamiento más completo (los fancoils solamente calientan o enfrían el aire) y de un mayor caudal de aire.

¿Dónde se emplean? 
Suelen emplearse sobre todo en:
- Aporte de aire de ventilación a zonas climatizadas mediante equipos terminales que no aportan aire de ventilación (radiadores, suelo radiante, fancoils, inductores, etc.).
- Climatización de grandes espacios de edificios con sistemas centralizados: salones de hoteles, auditorios, vestíbulos, etc., en general en locales con elevada densidad de ocupantes.
- Climatización de espacios no tan grandes pero con requerimientos de confort o salubridad elevados: laboratorios, quirófanos, etc.

¿Dónde se ubican? 
En la mayoría de los casos, las UTA son equipos de un tamaño considerable, por lo que suele resultar necesario ubicarlas en un local especifico que disponga de ventilación directa al exterior, para poder realizar la toma y expulsión de aire.

En algún caso en concreto, cuando se trate de equipos sencillos y de poco caudal, podrían emplearse unos modelos que se suelen denominar “de baja silueta” y ubicarse en falso techo, para lo cual se deberán habilitar los pertinentes registros para mantenimiento.

Fuente: Wolf Ibérica

¿Son sistemas eficientes desde el punto de vista energético? 
Se caracterizan por un funcionamiento energético eficiente:

Fuente: Rhoss

- Posibilidad de regulación del caudal de ventilación en función de medición de CO2 en ambiente.
-Posibilidad de regulación del caudal total del equipo (sistema de caudal variable) en función de las condiciones térmicas del local, para lo cual se necesitarán variadores de frecuencia en los ventiladores.
- Posibilidad de realizar enfriamiento gratuito (free-cooling) directamente con el aire exterior sin atemperar cuando las condiciones climáticas lo permitan.
- Posibilidad de recuperación de parte de la energía térmica del aire que se expulsa al exterior.

¿Cómo están constituidas? 
Las UTA se fabrican a medida mediante secciones o módulos, que se van acoplando en serie, hasta formar el equipo. Las secciones más habituales son:


 

- Secciones de conexión. La entrada y salida del aire del climatizador tiene lugar a través de compuertas de regulación y/o cierre, tomas de aire exterior y embocaduras para acoplamiento a conductos.

Fuente: Schako

- Secciones de expansión o plenums. Se trata de espacios vacíos entre secciones de tratamiento de aire que permiten uniformizar el flujo de aire previamente a la entrada en otra sección. Las situaciones más habituales de estas secciones vacías son: la entrada de aire a la UTA o las secciones de aspiración y descarga de los ventiladores.

- Secciones de mezcla y free cooling. La sección de mezcla es un módulo, situado en la aspiración del aparato o tras el ventilador de retorno, dotado de un conjunto de dos o tres compuertas de regulación que permiten ajustar el aire de retorno, el aire exterior y el de expulsión en los porcentajes deseados.
Cuando dispone de un sección vacía con dos compuertas sería una sección de mezcla, permitiendo dosificar el aire recirculado (rettorno del local) y el aire nuevo (aire exterior).

Fuente: Termoven

Cuando dispone de dos secciones vacías con tres compuertas, una de las secciones se emplea para la expulsión del aire del ventilador de retorno y la otra como sección de mezcla del aire de retorno y del aire exterior. Este conjunto forma una sección de recuperación de energía gratuita, denominada comúnmente enfriamiento gratuito o free-cooling.

Fuente: Termoven

- Secciones de baterías. Dependiendo de las especificaciones requeridas en el equipo, las baterías pueden ser: de agua, de expansión directa o eléctricas de apoyo a la calefacción. Lo más habitual serían las baterías de agua. El modelo estándar de batería de agua suele estar formado por tubos de cobre, aletas de aluminio y marco de acero galvanizado. Las baterías podrán ser calefacción o refrigeración en función del la temperatura del fluido que se les suministra desde la central térmica. Se emplean para calentar o enfriar el aire, o también para deshumectar (batería de frío).
Las baterías de refrigeración, incorporan una bandeja de condensados.

Fuente: Tecnivel

- Secciones de filtrado. Dependiendo de las especificaciones y eficacia de filtrado requeridas en el equipo, la sección de filtrado dispone de varios tipos de prefiltros y filtros con distintas configuraciones:
* Prefiltro. De eficacia G4.
* Filtro compacto de alta eficacia. De eficacias de M6 a F9.
* Filtro de bolsas de alta eficacia. De eficacias de M6 a F9.
* Filtro absoluto. De eficacias de H10 a H14.
* Filtro de carbón activo. Se utilizan en instalaciones donde se requiere un aire puro y libre de gases disueltos.

Fuente: Temoven

- Secciones de silenciador. Son elementos fabricados con envolvente en chapa galvanizada y material acústico de fibra mineral inorgánica e incombustible con recubrimiento para evitar el desprendimiento de la fibra al paso del aire. Se emplean para evitar que el ruido generado dentro de la UTA se transmita, a través de los conductos de aire, hacia los locales a acondicionar.

Fuente: Tecnivel

- Secciones de recuperación de energía. Permiten intercambiar energía entre el aire de extracción del local, y el aire de ventilación que entra desde el exterior.
Básicamente, existen 3 tipologías diferentes:
* Recuperación agua/aire (o de doble batería). Consiste en batería situada en el flujo de aire de extracción y la otra situada en el de impulsión. Se establece un circuito cerrado de agua entre las baterías, mediante una red de tuberías y una bomba de circulación. Tiene la ventaja de que es imposible que se puedan mezclar los flujos de aire, por lo que es el más seguro desde el punto de vista de salubridad, aunque es el sistema con el que se obtiene menos rendimiento.

Fuente: Termoven

* Recuperación mediante placas estáticas aire/aire. Compuesto por un cubo de material metálico, generalmente aluminio, con dos caras ciegas y cuatro caras acanaladas por las que pasan, a modo de flujos cruzados, ambas corrientes de aire (extracción e impulsión).
El gradiente de temperaturas entre los flujos de aire de extracción y de impulsión permite realizar una transferencia de energía entre ambos, mediante el contacto con las paredes metálicas de los canales del intercambiador.

Fuente: Termoven

* Recuperación mediante panel rotativo aire/aire. Constituidos por una rueda giratoria, dividida en dos sectores semicirculares que constituyen la masa acumuladora. Cada uno de los flujos de aire (extracción e impulsión) atraviesa un semicírculo del recuperador, mientras éste gira. La masa acumuladora permeable capta calor del flujo de aire caliente y al girar, lo cede al flujo de aire frío. Es el sistema de recuperación más eficiente.

Fuente: Termoven

- Secciones de humectación.
* Humectación evaporativa. Formada por un panel de fibra de vidrio o celulósico integrado en cassettes metálicos, bastidores, bandeja de almacenamiento y recogida de agua y sistema de riego incorporado. A medida que pasa el flujo de aire caliente y seco a través del panel mojado del humidificador se evapora parte del agua del mismo produciéndose aire húmedo y frío.

Fuente: JS Humidifiers

* Humectación por vapor. Formada por una unidad de producción de vapor instalado fuera de la unidad de tratamiento y una o varias lanzas para la distribución del vapor en el interior (en un plenum), según la capacidad requerida.

- Secciones de separador de gotas. Formadas por lamas de polipropileno y bastidor de chapa galvanizada o inoxidable. Se emplean para evitar el arrastre de gotas generadas en los procesos de enfriamiento (batería de refrigeración) o humectación (humidificador).

Fuente: Termoven

- Secciones de ventilación. Formados por un ventilador (centrifugo de doble oído o plug fan) y un motor normalmente trifásico.
Los ventiladores centrífugos de doble oído pueden ser de dos tipos: de palas hacia delante (forward) o hacia atrás (backward). Ambos modelos disponen de transmisión de potencia mediante poleas.

Fuente: Tecnivel

En los ventiladores plug fan, el acoplamiento del motor se hace directamente, lo que supone necesariamente la incorporación del variador de frecuencia para obtener del ventilador las condiciones de caudal-presión especificadas.

Fuente: Tecnivel

- Accesorios:
* Tejadillo para unidades de intemperie.

Fuente: Termoven

* Puertas de registro.

Fuente: Carrier

* Capota para toma de aire en exterior.

Fuente: Carrier

 A continuación se incluye un plano ejemplo de una UTA que incluye gran parte de las secciones mencionadas: