En cualquier proyecto de ingeniería MEP, los equipos mecánicos juegan un papel fundamental en ubicaciones residenciales, comerciales e industriales, desempeñando funciones como:
- Espacio de refrigeración y calefacción.
- Suministro de agua fría o caliente.
- Refrigeración
- Ventilación
- Control de humedad interior
Estos tipos de equipos y sus conductos y tuberías asociados son conocidos por sus altos requisitos de espacio, pero existen varias formas de hacer que las instalaciones mecánicas sean más compactas .
1) Instalar las calderas lo más cerca posible del tejado.
Las calderas que funcionan con la combustión de combustibles como petróleo, propano, gas natural , biomasa o biodiesel requieren de una chimenea para expulsar los gases de combustión. Como la chimenea debe recorrer toda la distancia desde la caldera hasta el tejado, las necesidades de espacio aumentan a medida que la caldera se sitúa más lejos del nivel más alto : hay más pisos que cubrir.
Instalar una caldera en el lugar más alto posible de un edificio acorta la chimenea, lo que ofrece tres ventajas importantes:
- El espacio que ocuparía la chimenea en cada planta se libera para otros usos.
- La instalación se vuelve más segura, ya que se minimiza el riesgo de liberación de gases de combustión en el interior.
- Se reduce el coste de la chimenea.
Una alternativa a la instalación de calderas en el ático o en el piso superior de un edificio es simplemente utilizar una tecnología de calefacción que no requiera chimenea, como un calentador de resistencia eléctrica o una bomba de calor. Un calentador de agua solar también es una opción viable: se ubica en el techo, ahorrando espacio interno, y funciona con luz solar, aporte de energía gratuito.
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2) Instalación de unidades de aire acondicionado en techos
El componente más grande de un sistema de aire acondicionado suele ser el condensador , que normalmente se encuentra al aire libre. Cuando se instalan en las paredes exteriores de una casa o edificio, los condensadores ocupan mucho espacio e incluso pueden representar un obstáculo para la circulación exterior si se ubican en el primer piso.
Los condensadores también liberan mucho calor y la circulación de aire caliente puede verse restringida cuando los espacios exteriores están restringidos debido a la proximidad a otro edificio o pared. Esto tiene dos consecuencias negativas: el aire caliente puede hacer que los lugares al aire libre sean incómodos y reduce la eficiencia operativa de los condensadores. Por otro lado, si se coloca un condensador en el techo, el aire caliente puede circular más libremente y el ruido se convierte en un problema menor.
En grandes instalaciones comerciales o industriales, el equipo utilizado por los sistemas de aire acondicionado y refrigeración es mucho mayor, pero se aplica la misma lógica: instalar estas unidades en tejados ahorra un espacio exterior considerable. Sin embargo, esto sólo es viable si la estructura es lo suficientemente fuerte como para soportar el peso. Ejemplos de equipos que se pueden encontrar al aire libre en entornos típicos de proyectos de ingeniería MEP comerciales o industriales incluyen:
- Unidades compactas de aire acondicionado de techo
- Enfriadores enfriados por aire
- Torres de refrigeración para procesos industriales o para plantas de refrigeración enfriadas por agua
3) Utilizar el mismo sistema para refrigeración y calefacción.
Una bomba de calor funciona con el ciclo de refrigeración, el mismo principio físico en el que se basan los aires acondicionados, con la diferencia de que funciona a la inversa: extrae calor del ambiente exterior más fresco y lo utiliza para calentar espacios o agua. Además, algunas bombas de calor son reversibles, lo que les permite consolidar calefacción y refrigeración en un solo equipo.
La actualización a una bomba de calor también puede generar mejoras en la eficiencia energética . Hay dos datos importantes a tener en cuenta al comparar modelos de bombas de calor:
- El índice de eficiencia energética estacional (SEER) es la relación entre la producción de refrigeración y la entrada de energía durante la temporada de refrigeración.
- El factor de rendimiento estacional de calefacción (HSPF) es básicamente el mismo concepto, pero cuando la bomba de calor está funcionando en modo calefacción.
SEER y HSPF son índices que relacionan BTU (British Thermal Units) y vatios-hora, y un valor más alto se traduce en un menor consumo de energía: significa que la unidad necesita menos energía para satisfacer una carga específica de refrigeración o calefacción. Por ejemplo, un aire acondicionado con un SEER de 20 sólo consumirá la mitad de la energía que una unidad SEER 10, suponiendo que ambos tengan la misma potencia de refrigeración.
Alternativamente, la eficiencia de la unidad se puede informar como un coeficiente de rendimiento, que también es una relación entre la salida de refrigeración o calefacción y la entrada de energía, pero utilizando vatios para todas las cantidades. Las bombas de calor suelen tener un COP de 2,5 o más, lo que significa que generan ahorros significativos en comparación con el reemplazo de los calentadores de resistencia, que tienen un COP de 1.
En ingeniería MEP, un escenario ideal para actualizar a una bomba de calor sería si una casa utiliza un calentador de resistencia y una unidad de aire acondicionado más antigua. En este caso, una bomba de calor consolidaría dos dispositivos en uno, mejorando al mismo tiempo la eficiencia energética en ambos modos de funcionamiento.
Para aplicaciones industriales, el uso de un enfriador de absorción es una opción viable para consolidar los sistemas de calefacción y refrigeración. Este tipo de enfriadora puede utilizar el calor residual de una planta de vapor o de un proceso industrial y proporcionar agua fría para la refrigeración de la sala y del proceso. Es importante señalar, sin embargo, que los enfriadores de absorción sólo son viables cuando hay suficiente calor residual; de lo contrario, una enfriadora normal basada en compresión es una mejor opción.
4) Instalación de equipos mecánicos en espacios no utilizados normalmente
Otra estrategia viable para minimizar el espacio interno utilizable en su próximo proyecto de ingeniería MEP, que generalmente involucra equipos mecánicos, es instalar estas unidades en un lugar que normalmente no se usa. Un ejemplo de tales ubicaciones es:
- Mamparos de techo : este es un tipo de estructura que se encuentra en muchos edificios y rara vez se usa. Su objetivo principal es proporcionar acceso al tejado y tienden a utilizarse más durante la construcción y el mantenimiento que durante el funcionamiento real del edificio.
5) Usar sistemas mini-split en lugar de unidades de techo empaquetadas para edificios pequeños
Las unidades de techo empaquetadas permiten consolidar varios condensadores como una sola unidad, pero requieren un espacio considerable en los conductos . En pequeñas ubicaciones residenciales y comerciales, los sistemas mini-split suelen ser la mejor opción, ya que ofrecen una instalación más sencilla y una eficiencia energética superior. Las unidades de techo empaquetadas suelen llegar hasta SEER 15, mientras que los sistemas mini-split están disponibles con índices de eficiencia de SEER 25 o superiores.
Los sistemas mini-split son una opción práctica en locales comerciales divididos en varias zonas con horarios independientes, como los centros comerciales al aire libre. A medida que los sitios crecen, las unidades de techo se están convirtiendo en la opción preferida: se necesitarían demasiados compresores y evaporadores para proporcionar aire acondicionado con unidades mini-split.
6) Alineación vertical de equipos en múltiples pisos.
Los edificios de varios pisos suelen tener componentes que se repiten piso por piso, y los equipos mecánicos no son una excepción. Por ejemplo, los sistemas de aire acondicionado en edificios de gran altura suelen utilizar una planta de refrigeración central para enfriar el agua, que luego se suministra a unidades de tratamiento de aire (AHU) que enfrían el aire en cada piso.
Si las UTA y unidades similares se alinean verticalmente piso con piso, es posible distribuir agua fría a todos ellos con una sola tubería que corre verticalmente a través del edificio. Debido a que los conductos están instalados sobre el falso techo, la mayoría de los equipos mecánicos quedarán fuera de la vista.
Las instalaciones eléctricas asociadas que suministran energía a equipos mecánicos también se vuelven más compactas cuando unidades similares se alinean vertical u horizontalmente. Se pueden instalar varios circuitos en un solo tramo de conducto y también es posible utilizar un conducto bus para equipos que consumen mucha corriente.
7) Contratación de Profesionales Calificados para la Etapa de Diseño
Una instalación mecánica bien organizada ocupa menos espacio y conseguir que su distribución sea lo más sencilla posible es un proceso que comienza desde la fase de diseño del proyecto. Si las instalaciones mecánicas, eléctricas y de plomería (MEP) se diseñan juntas, los equipos y componentes asociados se pueden especificar y ubicar teniendo en cuenta los siguientes objetivos:
- Minimizando los requisitos de espacio y materiales.
- Evitar el desorden causado por componentes de diferentes sistemas constructivos.
Ahora existen paquetes de software que le permiten crear y visualizar modelos MEP 3D antes de comenzar el proceso de construcción , incluido Revit , que utilizamos en New York Engineers. Estos modelos son de gran ayuda para planificar cómo se distribuirán las instalaciones mecánicas en su próximo proyecto de ingeniería MEP y también son muy útiles para los contratistas durante la remoción de materiales y la construcción.
Conclusiones
Optimizar el espacio utilizado por los equipos mecánicos en sus proyectos de ingeniería MEP ofrece varias ventajas más allá de la comodidad. Quizás sea posible reducir el coste de las instalaciones y, en muchos casos, también aumentar la eficiencia energética. La mejor manera de garantizar que una instalación mecánica proporcione un rendimiento óptimo y un diseño ideal es contratar diseñadores y contratistas calificados para el proyecto.
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