Diseño de un sistema de ventilación y aire acondicionado para una vivienda unifamiliar, en Ancón, Lima

Abstract

El presente trabajo, realizado en las instalaciones de la empresa Equipo Ingenieros QL S.A.C., tuvo como objetivo principal diseñar un sistema de climatización óptimo para una vivienda unifamiliar de cuatro niveles ubicada en el balneario de Ancón Playa Hermoza, Lima. Con base en los datos meteorológicos proporcionados por la Estación Meteorológica Antonio Raymondi del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI), se establecieron las siguientes condiciones de diseño: una temperatura de bulbo seco de 32.7°C y una humedad relativa del 71.82% para el período estival, y una temperatura de 14°C con una humedad relativa del 85.53% para el período invernal. Estas condiciones climáticas extremas generan un ambiente propicio para la proliferación de hongos, mohos y levaduras, organismos que, de acuerdo con el Handbook Fundamentals de ASHRAE, se desarrollan de manera óptima en un rango de temperatura entre 20°C y 40°C y una humedad relativa superior al 60%. La presencia de estos microorganismos puede desencadenar enfermedades respiratorias y alergias en los ocupantes. Además, es importante destacar que la supervivencia de ciertos virus, como el SARS-CoV-2, se ve afectada por la humedad relativa, siendo menos viable en rangos entre 40% y 80%. Siguiendo las recomendaciones del Estándar 55 de la ASHRAE y aplicando el Método Analítico de la Zona de Confort, se establecieron las condiciones de confort térmico para la vivienda. Para las habitaciones, durante el verano, se fijó una temperatura de bulbo seco de 26.5°C y una humedad relativa del 60%. En las áreas sociales, para la misma estación, se establecieron 26°C y 50% de humedad relativa, respectivamente. Durante el invierno, tanto en habitaciones como en áreas sociales, se determinó una temperatura de bulbo seco de 23°C, con una humedad relativa del 60% para las habitaciones y del 50% para las áreas sociales. Con base en las condiciones de diseño establecidas, se realizó un cálculo detallado de las cargas térmicas para cada espacio de la edificación, considerando tanto el período estival como invernal. Los resultados de estos cálculos sirvieron para determinar la capacidad requerida de los equipos de tratamiento de aire (UTAs) y se presentan en las Tablas 94 a 101. Tras un análisis exhaustivo xxi de las alternativas disponibles, se concluyó que los sistemas de expansión directa resultan idóneos para las características y dimensiones de la edificación en cuestión. En este sentido, se desarrollaron dos propuestas de solución: una basada en tecnología VRV y otra en MultiSplit. Para el diseño y selección de los equipos VRV, se empleó el software MMSP de Midea, el cual permitió optimizar la selección de unidades interiores y exteriores, así como dimensionar de manera precisa las tuberías de refrigerante. En cuanto a la propuesta MultiSplit, se basó en las fichas técnicas de los productos Midea, considerando tanto la selección de equipos como el dimensionamiento y limitación de la extensión de las tuberías de refrigerante. A continuación, se procedió a determinar los caudales de ventilación requeridos para cada espacio, considerando los lineamientos establecidos en la Norma Técnica de Edificación (RNE) EM 030 y el estándar 62.1 de ASHRAE. Se aplicó un factor de seguridad del 30% para garantizar el cumplimiento de las normativas. Posteriormente, se diseñaron los sistemas de distribución de aire para cada una de las propuestas (VRV y MultiSplit). Para el sistema VRV, se proyectaron cuatro sistemas de conductos, uno por cada piso, encargados de suministrar el aire de ventilación. En el caso del sistema MultiSplit, se optó por una distribución independiente para cada espacio, lo que implica un número de sistemas igual al de espacios a climatizar. A través del software EasyVent de Soler & Palau, se seleccionaron los ventiladores adecuados para cada sistema, considerando los caudales y pérdidas de presión calculados. Las curvas características de los ventiladores seleccionados se presentan en las Figuras 60 a 77. Una vez definidos los sistemas de climatización y ventilación, se llevó a cabo un análisis detallado de la demanda energética anual de cada propuesta. Los resultados obtenidos indican que el sistema VRV presenta un consumo energético un 21,78% menor en comparación con el sistema MultiSplit. Por otro lado, se realizó una evaluación económica de la inversión inicial para ambas propuestas, determinando que el sistema MultiSplit tiene un costo un 3,26% superior al sistema VRV. En conclusión, considerando tanto la eficiencia energética como el costo inicial, se determinó que la tecnología VRV es la opción más óptima para garantizar el confort térmico en la vivienda unifamiliar.