Aire acondicionado para arquitectos

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AIRE ACONDICIONADO 
PARA ARQUITECTOS
JOSÉ TOBAR ARANGO
MEDELLÍN 
2007
TABLA DE CONTENIDO
 INTRODUCCIÓN 11
 CAPÍTULO 1 15
1 NOCIONES FUNDAMENTALES 15
1.1 AIRE ACONDICIONADO 15
1.1.1 Temperatura 15
1.1.2 Humedad 15
1.1.3 Limpieza 16
1.1.4 Movimiento del Aire 16
1.2 AIRE ACONDICIONADO INDUSTRIAL Y DE 
 CONFORT 17
1.3 CONFORT TÉRMICO 17
1.3.1 Edad 18
1.3.2 Salud 18
1.3.3 Aclimatación 18
1.3.4 Actividad física 18
1.3.5 Sexo 19
1.3.6 Radiación 19
1.3.7 Vestido 19
1.3.8 Estado Psicológico 20
1.4 SALUD Y AIRE ACONDICIONADO 20
1.5 CALOR - TEMPERATURA 22
1.6 TERMÓMETROS 22
1.7 LEYES DE TERMODINÁMICA 23
1.7.1 Primera ley 23
1.7.2 Segunda ley 23
1.8 CALOR ESPECÍFICO 23
1.9 CALOR SENSIBLE 23
1.10 CALOR LATENTE 23
1.11 EBULLICIÓN Y EVAPORACIÓN 23
1.12 INTERCAMBIO DEL CALOR 24
1.13 RADIACIÓN 24
1.13.1 Transmisión 24
1.13.2 Absorción 25
1.13.3 Reflexión 25
1.14 CONDUCCIÓN 25
1.15 CONVECCIÓN 25
1.16 CAMBIOS DE MODALIDAD DE TRANSFERENCIA 
 DE CALOR 25
1.17 FRÍO Y CALOR 26
1.18 MATERIALES 26
1.18.1 Materiales Transparentes 26
1.18.2 Materiales Opacos 32
 CAPÍTULO 2 36
2 ¿CÓMO SE MODIFICAN LAS CONDICIONES DE 
 DISEÑO DEL AIRE? 36
2.1 PSICRÓMETRO 36
2.2 PROPIEDADES DEL AIRE Y CARTA PSICROMÉTRICA 36
2.3 PROCESOS PSICROMÉTRICOS 39
2.3.2 Refrigeración 40
2.3.3 Refrigerantes 43
 CAPÍTULO 3 46
3 ¿CÓMO SE CALIENTAN LOS EDIFICIOS? 46
3.1 CARGAS CALÓRICAS 48
3.1.1 Cargas Calóricas Sensibles 48
3.1.2 Cargas Calóricas Latentes 52
3.2 ZONIFICACIÓN 53
 CAPÍTULO 4 55
4 ¿CÓMO SON LOS EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN 
 MECÁNICA? 55
4.1 COMPRESORES 55
4.2 CONDENSADORES Y UNIDADES 
 CONDENSADORAS 58
4.3 CONDENSACIÓN POR AIRE 58
4.4 CONDENSACIÓN POR AGUA 60
4.5 TORRES DE ENFRIAMIENTO 61
4.5.1 Incrustaciones 64
4.6 CONDENSADORES EVAPORATIVOS 66
4.7 EVAPORADORES DE EXPANSIÓN DIRECTA 67
4.8 ENFRIADORES DE AGUA 67
4.8.1 Tanque de Expansión 70
4.9 UNIDADES MANEJADORAS DE AIRE 71
4.10 UNIDADES DE VENTILADOR Y SERPENTÍN (Fan Coil) 72
4.11 BOMBAS 74
4.12 TUBERÍAS 75
 CAPÍTULO 5 78
5. CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE AIRE 
 ACONDICIONADO 78
5.1 PRODUCCIÓN DE FRÍO 78
5.1.1 Enfriamiento Evaporativo 78
5.1.2 Refrigeración por Absorción 80
5.1.3 Refrigeración mecánica 82
5.2 CONDENSACIÓN 82
5.3 FLUIDO ENFRIADO 82
5.4 CONTROL DE LA TEMPERATURA 82
5.4.1 Sistema de Volumen Constante 83
5.4.2 Sistema de Volumen Variable 83
5.4.3 Unidades Monozona 86
5.4.4 Unidades Multizona 87
5.4.5 Unidades de Ventilador y Serpentín 88
5.4.6 Configuración de los componentes 88
5.5 EQUIPOS DIVIDIDOS (Split) 98
5.6 EQUIPOS DE AGUA HELADA 99
5.6.1 Circuito Primario - Enfriadores de Agua 99
5.6.2 Circuito Secundario 101
5.6.3 Aplicación 103
 CAPÍTULO 6 106
6 APLICACIONES ESPECIALES 106
6.1 RECUPERADORES DE CALOR 106
6.1.1 Calentadores de Agua 106
6.1.2 Recuperador de Calor en el Aire de Renovación 107
6.2 ACUMULACIÓN DE FRÍO 109
6.3 ENFRIADORES ACCIONADOS POR MOTORES 
 DE GAS 111
6.4 ENFRIADORES DE ABSORCIÓN OPERADOS 
 CON GAS 112
6.5 BOMBAS DE CALOR 112
6.6 GEOTÉRMICA 112
 CAPÍTULO 7 114
7. RUIDO Y VIBRACIÓN 114
7.1 VIBRACIÓN Y RUIDO PRODUCIDO POR 
 EQUIPO 116
7.2 RUIDO PRODUCIDO EN LOS CONDUCTOS 121
 CAPÍTULO 8 123
8 VENTILACIÓN 123
8.1 VENTILACIÓN NATURAL 125
8.1.1 Ventilación Debida a Cambios Internos de 
 Densidad 125
8.1.2 Ventilación Debida a los Vientos 130
8.1.3 Pautas para la Ventilación Natural 130
8.2 VENTILACIÓN FORZADA 134
8.3 CAMBIOS DE AIRE PARA VENTILACIÓN 134
8.4 COCINAS 135
8.5 BAÑOS 139
8.6 VENTILACIÓN DE PARQUEADEROS 140
8.7 VENTILADORES 143
8.7.1 Ventiladores Axiales 144
8.7.2 Ventiladores Centrífugos 144
 CAPITULO 9 146
9 DISTRIBUCIÓN DE AIRE 146
9.1 SISTEMA DE CONDUCTOS 147
9.1.1 Espacio Disponible 148
9.1.2 Difusión del Aire 150
9.1.3 Ruido y Vibración 151
9.1.4 Fugas en los Conductos 151
9.1.5 Pérdidas o Ganancias de Calor en Conductos 153
9.1.6 Balanceamiento 154
9.1.7 Control de Fuego y Humo 154
9.1.8 Costo Inicial 156
9.1.9 Costo de Operación 156
9.2 DISEÑO DE CONDUCTOS 157
9.2.1 Red Preliminar 157
9.2.2 Cálculo de Dimensiones de Conductos 158
9.2.3 Métodos de Diseño 168
9.2.4 Fricción Constante 169
9.2.5 Recuperación Estática 169
9.2.6 Método T 170
9.2.7 Plenums Extendidos o Semiextendidos 171
9.2.8 Velocidad Constante 171
9.3 SELECCIÓN DEL MATERIAL 171
9.3.1 El Costo de la Instalación 172
9.3.2 Facilidad de Fabricación y Montaje 172
9.3.3 Presión 173
9.3.4 Velocidad 173
9.3.5 Sonido 173
9.4 ACCESORIOS 173
9.4.1 Codos y Tees 174
9.4.2 Ramales de los Conductos 175
9.4.3 Obstrucciones en los Conductos 176
9.4.4 Transiciones 178
9.4.5 Cuellos para Difusores y Rejillas 178
9.5 DIFUSORES 179
9.5.1 Anillos negros al rededor de los difusores 183
9.6 REJILLAS DE SUMINISTRO 184
9.6.1 Tiro 184
9.6.2 Apertura 186
9.6.3 Caída 186
9.7 REJILLAS DE RETORNO 187
9.8.1 Control de Volumen 188
9.8.2 Rejas de Distribución 189
 CAPÍTULO 10 190
10. DISEÑO, ADQUISICIÓN, INSTALACIÓN E 
 INTERVENTORÍA 190
10.1 DISEÑO 190
10.2 ADQUISICIÓN 190
10.2.2 Modalidades de cotizaciones 190
10.2.3 Modalidades de Contratación 192
10.2.4 Adjudicación del Contrato 192
10.3 INSTALACIÓN E INTERVENTORÍA 193
10.3.2 Ruido 194
10.3.3 Distribución de Aire 195
10.3.4 Balanceamiento del aire 196
10.3.5 Termostatos 197
10.3.6 Sistemas Centrales 198
10.3.7 Sistemas Individuales 199
10.3.8 Servicios Requeridos 199
10.3.9 Entrega de la Instalación 201
10.3.10 Mantenimiento - Garantía 201
10.3.11 Control a la Instalación de Conductos 202
10.3.12 Soportes para Conductos 204
10.3.13 Tuberías de agua 205
10.3.14 Tuberías de refrigeración 206
10.3.15 Tamaño de las Instalaciones 206
10.3.16 Parámetros de Comparación de Carga Calórica 208
 APÉNDICE 209
 BIBLIOGRAFÍA 211
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Distancias entre soportes de tubería. 77
Tabla 2. Cuadro de caudales recomendados para ventilación. 135
Tabla 3. Velocidades para Rejillas de Retorno. 187
Tabla 4. Parámetros de comparación de carga calórica. 208
Tabla 5. Capacidad de aislamiento de las diferentes prendas de vestir. 209
Tabla 6. Factores de conversión 210 
Aire Acondicionado paraArquitectos
11
INTRODUCCIÓN
Los avances de la industria de la construcción en los últimos años se 
deben en gran medida a la capacidad que ha tenido la tecnología de 
atender los retos que le han impuesto los arquitectos diseñadores de los 
edificios.
Las cortinas de vidrio en las fachadas, las estructuras de acero 
y de concreto reforzado, los ascensores y el aire acondicionado, han 
permitido hacer y habitar cómodamente edificios que hasta hace 
algunos años eran simplemente el sueño de algún genio.
El aumento de las áreas de vidrio en las fachadas y los altos niveles 
de ocupación e iluminación, hacen que las condiciones ambientales 
interiores requieran un tratamiento para que sean confortables a los 
ocupantes. No hace muchos años una oficina era un espacio muy 
amplio en una casa, con poca entrada de sol, poca iluminación artificial, 
ninguna máquina que produjera calor y para una sola persona. Hoy 
en día, gracias a la arquitectura interior tenemos que los niveles de 
ocupación son 3 veces mayores, los niveles de iluminación artificial han 
crecido considerablemente y estamos llegando al punto de que todo 
puesto de trabajo tenga un computador personal con su impresora.
Todo esto ha hecho que la producción interna de calor, sumada a 
la que viene del exterior sea muy alta y que requiera alguna acción para 
hacer al menos tolerable la ocupación del edificio.
El ruido y la contaminación del aire del exterior, así como las altas 
cargas calóricas, hacen que la apertura de ventanas no sea la respuesta 
al alivio del calor, aún en climas considerados térmicamente benignos.
Ya no se puede pensar en edificios sin aire acondicionado. Muchas 
edificaciones construidas bajo las premisas de que el acondicionamiento 
JOSÉ TOBAR ARANGO
12
del aire no se requería, están siendo modificadas para acomodarlo. Si el 
arquitecto no desea que le afecten su fachada con equipos, debe dejar 
previstos los espacios necesarios para alojar máquinas y conductos.
Tanto el arquitecto como el propietario, buscan que el sistema de 
aire acondicionado ocupe la menor área posible y que la altura requerida 
para llevar conductos y equipos se limite al mínimo.
Muchas decisiones tomadas por el arquitecto pueden influir 
notablemente en la cantidad de calor que entra al ambiente a acondicionar. 
Esto a su vez determina los costos de los equipos, los costos de operación 
del sistema y el tamaño de los cuartos de máquinas, conductos y salidas 
de aire y los espacios necesarios para acomodarlos.
Es por lo tanto importante que el arquitecto tenga conocimiento 
sobre el efecto que la selección de un material de fachada, cubierta o un 
domo, puede tener en la capacidad del equipo de aire acondicionado y 
la manera de disminuirlo en caso de desearlo.
Hay una gran variedad de muy buenos libros orientados al cálculo 
y diseño de sistemas de aire acondicionado, pero esta información no es 
útil para el arquitecto, ya que está dirigida al diseñador de sistemas de 
aire acondicionado.
Es la intención de este trabajo presentar, en forma de manual, 
información simplificada de manera que sea de fácil consulta para 
el arquitecto y el constructor de edificios, para ayudarles a medir el 
impacto que tiene la selección de ciertos materiales, que puedan prever 
los espacios necesarios para albergar los equipos y los conductos, 
que les permita la coordinación del cielo raso con las salidas del aire 
acondicionado y la iluminación, y que tengan bases para dejar previstas 
las acometidas eléctricas, hidráulicas, de desagües, las rutas de acceso 
de los equipos hasta el lugar de su montaje y espacios requeridos para 
el buen mantenimiento.
Consideramos que publicaciones con muchas ecuaciones y 
disquisiciones de tipo académico no son documentos que sirven de 
Aire Acondicionado para Arquitectos
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consulta para el constructor o diseñador de edificios. Por eso hemos 
tratado de limitar la teoría al mínimo.
La calefacción es un tema obligado en los países que tienen 
estaciones. En nuestro medio son muy escasas las aplicaciones de 
calentamiento para confort; por lo tanto, no profundizamos en este 
aspecto.
La ventilación es otro campo que generalmente se toca cuando 
se habla de aire acondicionado. Por su importancia en toda clase de 
edificaciones tratamos tanto la ventilación natural como la forzada, 
destinada a aliviar el exceso de calor o a renovar el aire por procesos 
que se desarrollan en ciertos ambientes como baños, parqueaderos 
subterráneos y cocinas,
Aunque se presentan las unidades del sistema internacional, no 
podemos dejar de indicar las unidades del sistema inglés, ya que en la 
industria del aire acondicionado, en nuestro medio, estas son las que 
se emplean. La máxima conquista que se ha hecho en esta área consiste 
en cambiar CFM (Cubic Feet per Minute) en PCM (Pies Cúbicos por 
Minuto).
Una de las unidades poco comunes para la mayoría de la gente 
y de las más usadas en nuestro medio es la tonelada de refrigeración, 
abreviada como TR. Esta unidad viene de la época en que el enfriamiento 
del aire se hacía con hielo que se acumulaba durante el invierno y que 
se vendía en las ciudades en el verano. Cuando llegaron los equipos 
de enfriamiento que conocemos hoy en día, la manera de orientar a 
quien adquiría hielo y quería pasarse a refrigeración mecánica era 
compararlo con las toneladas de hielo que se compraba. Un equipo 
capaz de reemplazar el enfriamiento que se hacia con una tonelada de 
hielo se llamaba un equipo de 1 TR, equivalente a un enfriamiento de 
12000 BTU/HR (3.52 kW).
JOSÉ TOBAR ARANGO
14
Aire Acondicionado para Arquitectos
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CAPÍTULO 1
1 NOCIONES FUNDAMENTALES
1.1 AIRE ACONDICIONADO
Aire acondicionado es el tratamiento y control simultáneo de las 
condiciones de temperatura, humedad, limpieza y movimiento del aire 
en los espacios interiores de una edificación.
1.1.1 Temperatura
Temperatura es la medida de intensidad del calor. Estamos más 
conscientes de los cambios de temperatura. Nos quejamos de frío 
cuando la temperatura ambiente está por debajo de cierto valor y de 
calor si sobrepasa un límite. Los termómetros nos permiten identificar 
estos valores.
1.1.2 Humedad
El aire es como una esponja: su capacidad de absorber agua 
depende de qué tan húmedo esté. Cuando se habla de la humedad 
relativa del aire simplemente se está expresando numéricamente en 
qué porcentaje su contenido de vapor de agua está en relación con su 
máxima capacidad de absorción. Cuando decimos que la humedad 
relativa es de 70%, simplemente estamos informando que del 100% 
de vapor de agua que puede contener, este aire ya tiene un 70% de 
humedad.
La sensibilidad del cuerpo humano es más tolerante a las 
variaciones de humedad relativa en un ambiente dado. A medida que se 
aumenta la humedad relativa que nos rodea, menor es la transferencia 
de vapor de agua de nuestra piel y por lo tanto menor la disipación 
JOSÉ TOBAR ARANGO
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de nuestro calor interno. Los instrumentos usados para determinar la 
humedad relativa no son comunes para la mayoría de la gente como 
sí lo son los termómetros; por lo que pocas veces sabemos cuál es la 
humedad presente en el ambiente. Sin embargo, no es y no se percibe 
lo mismo una temperatura de 35oC con una humedad de 50% que con 
una de 80%.
1.1.3 Limpieza
El aire que se suministra al ambiente en los sistemas de enfriamiento 
pasa previamente por un filtro que le retiene las impurezas. La calidad 
de limpieza requerida depende de la aplicación o de las actividades a 
realizar. Es independiente del confort ya que no se requiere igual grado 
de limpieza en una sede bancaria, en una oficina comercial, en una fábrica 
de partes para computadores, en un laboratorio de medicamentos, o en 
los quirófanos de un hospital.
Ilustración 1 Definición “Picapiedra” del aire acondicionado 
1.1.4 Movimiento del Aire
La velocidad efectiva del aire sobre nuestra piel hace que se 
disminuya la tensión de vapor, a la vez que permite la evaporación de 
agua. A mayorvelocidad, es mayor la sensación de disminución de la 
temperatura. Este fenómeno se conoce como el efecto de ventilación 
y es precisamente el que sentimos cuando recibimos una corriente de 
Aire Acondicionado para Arquitectos
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aire que viene de un ventilador de pedestal o de mesa. Normalmente 
los sistemas de aire acondicionado se diseñan para que la velocidad 
final del aire sobre la piel de los ocupantes esté entre 15 y 9 metros por 
minuto (entre 50 y 30 pies por minuto).
1.2 AIRE ACONDICIONADO INDUSTRIAL Y DE CONFORT
Por la función que se lleva a cabo en el ambiente tratado, se puede 
decir que hay aire acondicionado industrial y aire acondicionado de 
confort.
El aire acondicionado industrial tiene como objetivo crear 
las condiciones ideales para el desarrollo de un proceso dado con 
productividad. Tales condiciones pueden ser de confort para los 
ocupantes del espacio, como sucede en las salas de computadores, o 
pueden ser muy incómodas para los operarios, como en el caso de los 
salones de secado de porcelana sanitaria.
El aire acondicionado de confort tiene como objetivo mantener 
cómodos a los ocupantes de un ambiente.
1.3 CONFORT TÉRMICO
Los alimentos que ingerimos permiten al cuerpo humano generar 
calor continuamente. Este calor se debe disipar al aire para que nuestra 
temperatura interna se mantenga aproximadamente a 37°C.
Cuando la cantidad de calor que pierde el cuerpo es mayor que 
la que se está generando, entonces empezamos a tiritar, que es un 
mecanismo de defensa que nos hace mover involuntariamente los 
músculos para quemar más energía y producir más calor. Si el calor 
disipado al aire por simple convección no es suficiente para evacuar el 
calor generado, entonces recurrimos al mecanismo de la transpiración, 
que se presenta para personas vestidas a partir de los 27°C. Ninguno 
de estos extremos es cómodo pero nos permite mantener constante la 
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temperatura interna. El confort térmico se logra cuando la disipación 
de calor se da con el menor esfuerzo, generalmente entre los 22 a 25°C, 
dependiendo del vestido y la actividad.
Sin embargo, confort térmico es un término relativamente ambiguo. 
Lo que es cómodo para unos no lo es necesariamente para otros. En 
general, se puede afirmar que no se logra satisfacer los requisitos de 
confort de la totalidad de los ocupantes de un ambiente. Dentro de las 
razones para que esto sea así, se pueden considerar diferencias en edad, 
sexo, salud, aclimatación, radiación, actividad física, vestido y estado 
psicológico.
1.3.1 Edad
Debido a deficiencias en la circulación de la sangre a medida que 
se envejece, las personas mayores de 40 años desean temperaturas 1/2oC 
más alto que las personas menores.
1.3.2 Salud
El estado de salud es muy importante en el grado de confort de los 
ocupantes de un ambiente. Una persona con fiebre, guayabo, rinitis o 
gripa, por ejemplo, nunca se sentirá tan confortable en un espacio dotado 
de aire acondicionado como lo está una persona sin estas molestias.
1.3.3 Aclimatación
Las personas que han permanecido dentro de un espacio con aire 
acondicionado por períodos superiores a tres horas, desean temperaturas 
un poco más altas que las que acaban de ingresar al mismo lugar.
1.3.4 Actividad física
Las personas consumen mayor o menor cantidad de energía, 
según la actividad que desarrollen. Una persona cuando duerme, 
quema menos energía que cuando hace ejercicio.
Aire Acondicionado para Arquitectos
19
1.3.5 Sexo
El metabolismo de las mujeres es más lento que el de los hombres. 
Por esta razón la cantidad de energía que queman es menor que la 
quemada por los hombres para la misma actividad. Para compensar 
esta diferencia, las mujeres desean temperaturas 1/2°C más altas que 
los hombres.
Ilustración 2 Diferencia de criterios sobre confort debido al sexo 
Tomada de propaganda comercial publicada por Jhonson Controls
1.3.6 Radiación
Con los equipos de aire acondicionado es posible rebajar la 
temperatura del aire a un nivel considerado confortable por la mayoría 
de la gente. Sin embargo, si al ocupante de ese ambiente le llegan los 
rayos del sol, es imposible que se sienta confortable. En tierra fría, las 
personas se colocan bajo los rayos del sol para calentarse.
1.3.7 Vestido
El vestido que usamos impide o limita el libre intercambio de calor 
entre nuestro cuerpo y el aire que nos rodea. A mayor cantidad de ropa 
que usamos, mayor es el grado de aislamiento y por lo tanto menor es 
JOSÉ TOBAR ARANGO
20
la disipación de calor al aire. Muchas veces los ocupantes de un espacio 
tienen diferencias en la percepción del confort debido a la moda en el 
vestir. Las mujeres generalmente tienen menos aislamiento térmico 
en sus vestidos que los hombres. Un vestido liviano de mujer tiene la 
tercera parte del aislamiento del vestido de un hombre de negocios.
1.3.8 Estado Psicológico
Una persona se puede sentir tan cómoda o tan incómoda en un 
ambiente como realmente desee. Hay una anécdota que ilustra este 
punto.
En una instalación de aire acondicionado en la costa, la persona 
responsable del recibo de la obra se quejaba de que sentía frío de la 
cintura hacia abajo y calor de allí hacia arriba. Ofertas de medias de lana 
y de mantas para colocarse sobre las piernas en momentos de trabajo no 
surtieron efecto. A lo que sí se plegó, fue al control de la temperatura 
del ambiente desde un termostato localizado cerca de su escritorio. A 
quejas de otras personas sobre calor o frío simplemente se modificaba 
la calibración del termostato. Seguimiento hecho de esta solución 
aún después de 20 años de implementada, indica un funcionamiento 
satisfactorio. Sin embargo, ni la persona a cargo del termostato ni las que 
trabajan en el ambiente saben que de ese termostato salen tres alambres 
que no están conectados a ningún equipo. Todo es el producto de un 
buen lavado de cerebro.
1.4 SALUD Y AIRE ACONDICIONADO
Las enfermedades existen desde mucho antes de que existiera 
el aire acondicionado. Algunas se desarrollan mejor a temperaturas 
relativamente bajas, mientras que otras encuentran mejor campo de 
crecimiento a temperaturas más altas.
Aire Acondicionado para Arquitectos
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El aire acondicionado bien diseñado simplemente mantiene unas 
condiciones que le son más cómodas a la mayoría de los ocupantes de 
un lugar, sin que ello implique un deterioro de la calidad interior del 
aire.
El aire acondicionado no es nocivo para la salud, ya que de por 
sí no produce enfermedades. En los hospitales se instalan sistemas de 
aire acondicionado para los quirófanos y para las habitaciones de los 
enfermos.
Los quirófanos de los hospitales hoy en día se están dotando de aire 
acondicionado para confort de los médicos sin que se esté arriesgando 
la salud de los pacientes. Fuera del control de temperatura y humedad 
se hace una filtración que logra que el aire que se suministra tenga una 
pureza de hasta 99.97%, cuando se mide con partículas de 0.3 micrones, 
en el caso de los quirófanos para trasplantes de órganos y de 90% para 
los demás quirófanos.
En aquellas habitaciones para enfermos que han sido dotadas de 
aire acondicionado, se ha encontrado que su recuperación es más rápida 
que en las que no lo tienen.
Algunas enfermedades hacen que quienes las padecen se sientan 
incómodos en los ambientes con aire acondicionado. Este es un caso en 
el cual la incomodidad se da por tener la enfermedad, pero no es el aire 
acondicionado el que la produce.
En ocasiones, algunas personas se quejan de que el aire 
acondicionado les ha producido en algún momento un resfriado. Sin 
embargo, esas mismas personas generalmente no están dentro del 
ambiente con aire acondicionado las 24 horas del día. Normalmente, 
están en su lugar de trabajo durante 8 horas, 5 días a la semana, dentro 
de ambientes con aire acondicionado, pero no tienen aire acondicionado 
las 16 horas restantes de cada día laboral y los fines de semana. ¿Dónde 
JOSÉ TOBAR ARANGO
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secontrajo este resfriado?. ¿En el ambiente con aire acondicionado o en 
el que no lo tiene?
1.5 CALOR - TEMPERATURA
Es muy común que se tomen estos dos términos como sinónimos. 
Calor es una forma de energía y temperatura es la medida de intensidad 
del calor.
1.6 TERMÓMETROS
Los termómetros son instrumentos que permiten medir la 
intensidad del calor. Los hay de diferentes tipos, entre los cuales 
podemos citar los de mercurio, bimetálicos, sales de litio, termocuplas, 
electrónicos y de radiación infrarroja.
Las escalas más usadas en aire acondicionado son la centígrada o 
Celcius y la Fahrenheit.
El termómetro fue inventado en Alemania por un científico de 
apellido Fahrenheit, el cual le da su nombre a esta escala. Al observar 
que una columna de mercurio se contraía o expandía de acuerdo con 
los cambios de temperatura, anotó la posición de la parte superior de 
la columna durante un año. Después de este año de mediciones, a la 
máxima altura le dio un valor de 100o y a la mínima le dio el valor de 0o 
y dividió la diferencia entre la máxima y la mínima altura de la columna 
en cien partes iguales. Posteriormente, el astrónomo sueco Celsius, 
modificó la escala del termómetro y la referenció al agua, dando el valor 
de 0° al punto de congelación y 100° al punto de ebullición. Esta escala 
del termómetro se conoce como centígrado o Celcius y éstos valores 
equivalen a 212oF para el punto de ebullición del agua y 32oF para el 
punto de congelación de la misma en la escala Fahrenheit.
Aire Acondicionado para Arquitectos
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1.7 LEYES DE TERMODINÁMICA
1.7.1 Primera ley
En forma muy sencilla la primera ley de termodinámica dice que 
la energía ni se crea ni se destruye. Simplemente se transforma.
1.7.2 Segunda ley
También en forma muy sencilla la segunda ley de la termodinámica 
dice que el calor pasa del cuerpo más caliente al cuerpo menos 
caliente.
1.8 CALOR ESPECÍFICO
Es el calor necesario para variar la temperatura de un kilogramo 
de un cuerpo en un °C. Por definición, el calor específico del agua es la 
unidad 1 kJ/ (kg.°C) en el sistema internacional, o (1 BTU/ Libra oF) 
en el sistema inglés. El calor específico del aire es 0.24 kJ/ (kg.°C) en el 
sistema internacional, o 0.24 BTU (Libra oF) en el sistema inglés.
1.9 CALOR SENSIBLE
Calor sensible es la cantidad de calor que hace que un cuerpo 
cambie de temperatura.
1.10 CALOR LATENTE
Es el calor que hace que un cuerpo cambie de estado, bien sea de 
sólido a líquido, o de líquido a gaseoso, o viceversa.
1.11 EBULLICIÓN Y EVAPORACIÓN
Es bueno aclarar que no se requiere llegar a la ebullición para que 
se presente la evaporación del agua. La máxima temperatura lograda 
JOSÉ TOBAR ARANGO
24
por el agua es la de la ebullición y si se mantiene la fuente de calor, 
toda el agua que llegue a este punto se evapora. Sin embargo, también 
se presenta evaporación a cualquier temperatura, dependiendo de la 
presión a la que se encuentre. Con sólo ver cómo se seca la ropa húmeda, 
aún en días oscuros y fríos, podemos entender que no necesariamente 
debemos llegar a la ebullición para lograr la evaporación del agua. Es 
importante recordar esto más adelante, cuando tratemos el tema del 
enfriamiento evaporativo.
1.12 INTERCAMBIO DEL CALOR
Hay tres maneras de hacer el intercambio de calor: Por radiación, 
conducción y convección.
1.13 RADIACIÓN
Es el intercambio del calor por medio de ondas o rayos. Estas 
ondas viajan a través del vacío sin ninguna variación. Cuando tocan un 
cuerpo se manifiestan en aumento de temperatura.
Todos los cuerpos emiten radiación y su longitud de onda depende 
de su temperatura.
La fuente más grande de calor que recibimos en la tierra proviene 
del sol en forma de radiación.
Con la radiación se presentan tres fenómenos: transmisión, 
absorción y reflexión.
1.13.1 Transmisión
Como decíamos, la radiación se transmite a través del vacío. Los 
cuerpos transparentes transmiten la mayoría de la radiación.
Aire Acondicionado para Arquitectos
25
1.13.2 Absorción
Cuando la radiación entra en contacto con un cuerpo opaco, 
inmediatamente se manifiesta en forma de aumento de temperatura. Si 
el cuerpo es negro absoluto, toda la energía radiante es absorbida por 
este cuerpo.
1.13.3 Reflexión
Si el calor irradiado llega a un cuerpo reflectivo, como un espejo, 
casi todo el calor se refleja. Colores claros reflejan más radiación que 
colores medianos o colores oscuros.
1.14 CONDUCCIÓN
Es el intercambio del calor por medio de contacto entre dos 
cuerpos.
1.15 CONVECCIÓN
Es el intercambio del calor por medio de la diferencia de densidades 
entre los cuerpos. El aire caliente por ser menos denso sube y el aire frío 
por ser más denso, baja.
1.16 CAMBIOS DE MODALIDAD DE TRANSFERENCIA DE 
CALOR
El calor puede cambiar de modalidad en su proceso de transferencia. 
La radiación solar puede calentar la superficie exterior de una fachada. 
Esta superficie exterior va pasando el calor al resto del material que 
compone la fachada por conducción. Una vez este calor llega al interior 
del espacio, calienta el aire con el que se tiene contacto y este aire cambia 
de densidad y transfiere el calor por medio de la convección.
JOSÉ TOBAR ARANGO
26
1.17 FRÍO Y CALOR
Normalmente hablamos de calor y de frío como dos términos 
opuestos. El frío es asimilado a una falta de calor aunque en realidad 
es un término comparativo. Si un cuerpo tiene menor temperatura que 
otro se dice que está más frío. Todos los cuerpos tienen calor. Para que 
no tuvieran calor tendrían que llegar a la temperatura de cero absoluto, 
o sea -273°C.
1.18 MATERIALES
Los arquitectos tienen una gran variedad de materiales disponibles 
para el diseño de un edificio. La selección de los que se usan en la piel 
de la edificación tiene influencia en la cantidad de calor que entra del 
exterior.
La fachada y la cubierta están formadas por materiales transparentes 
y materiales opacos que son afectados por el calor proveniente del 
exterior bien sea porque estén recibiendo la radiación del sol, o porque 
hay una diferencia de temperatura entre el interior y el exterior.
1.18.1 Materiales Transparentes
Entre los materiales transparentes tenemos los vidrios y los acrílicos 
con diferentes características que los hacen más o menos deseables en 
las fachadas y tragaluces.
Desde el punto de vista de cargas calóricas, el acrílico se comporta 
en forma similar al vidrio, por lo tanto, lo que se diga aquí sobre uno es 
aplicable al otro.
Es conveniente comprender la manera como el calor entra a través 
de vidrios y acrílicos. Hay dos fuentes de calor que pasan a través de 
estos materiales y que podemos analizar por separado: la conducción y 
la radiación.
Aire Acondicionado para Arquitectos
27
La conducción simplemente se presenta por la diferencia de 
temperatura que hay entre el interior y el exterior. Siempre el calor 
pasa del lado más caliente al lado menos caliente (principio del balance 
térmico). El área de vidrio multiplicado por el factor de transmisión y 
por la diferencia de temperatura nos da la cantidad de calor que entra 
por conducción.
En el trópico la magnitud de la carga calórica por conducción no 
es demasiado grande comparada con la proveniente de la radiación. 
En los países que tienen estaciones, durante el invierno hay una gran 
diferencia de temperatura entre el interior y el exterior y por lo tanto los 
esfuerzos que se hagan para disminuir la conducción son justificables 
económicamente. Por esa razón se venden vidrios dobles y triples, con 
cámaras de aire o al vacío. En nuestro medio este tipo de solución sólo 
se justifica cuando se usa por razones de acústica pero no por razones 
de disminución de entrada de calor por conducción.
El segundo componente, el de la radiación, es de gran magnitud, 
especialmente en el trópico.
Tomando el vidrio incoloro, prácticamente toda la radiación 
que pasa a través del vidrio se convierte en carga calórica al tocar las 
superficies opacas.
La radiación emitidapor los cuerpos tiene una longitud de onda 
que depende de su temperatura. Es posible averiguar su temperatura 
leyendo la longitud de las ondas que transmite. Lógicamente la radiación 
que viene del sol tiene una longitud de onda muy diferente a la de un 
muro calentado por estos rayos.
Si los rayos solares entran a través del vano de una ventana, 
calientan los materiales opacos que encuentre a su paso. Estos materiales 
al calentarse van a emitir una radiación con otra longitud de onda que 
fácilmente puede salir por el vano de la ventana por donde entró la 
radiación solar.
JOSÉ TOBAR ARANGO
28
Sin embargo, al colocar un vidrio entre el sol y el interior del 
edificio, este actúa como un filtro que evita que la radiación proveniente 
de los materiales calentados por el sol pueda salir nuevamente. Casi 
todos los vidrios arquitectónicos retienen la radiación proveniente de 
superficies con temperaturas inferiores a 138°C. Esto se conoce como el 
efecto de invernadero y hace que toda la radiación que entra a través 
de una ventana y que no sea reflejada quede atrapada y se convierta en 
aumento de la temperatura del ambiente.
Para calcular la magnitud de la carga por radiación se usa un 
índice denominado coeficiente de sombra que nos indica la cantidad 
de radiación solar que pasa a través del vidrio. Por definición, el vidrio 
incoloro de 3 milímetros de espesor tiene un coeficiente de sombra 
igual a la unidad. Los vidrios que tienen películas o partículas metálicas 
que los vuelven reflectivos tienen un coeficiente de sombra menor a la 
unidad.
Si tenemos en cuenta que el aire acondicionado representa un 
consumo eléctrico del orden del 50% del total de un edificio, y que 
la radiación solar a través de las ventanas y tragaluces es una de las 
mayores cargas calóricas, podemos ver la importancia de tratar de 
mantener su incidencia lo más baja posible. 
Si queremos disminuir la carga calórica debida a la radiación solar, 
tenemos tres técnicas: 
• Sombras externas
• Tratamientos reflectivos en el vidrio 
• Sombras internas.
1.18.1.1 Sombras Externas
Un recurso arquitectónico muy usado es el empleo de las salientes 
externas (aleros, marquesinas, parasoles, quiebrasoles, entramados o 
calados), que tienen como objetivo dar sombra sobre las superficies 
Aire Acondicionado para Arquitectos
29
vidriadas. Las hay horizontales y verticales y en muchos casos se tienen 
ambos tipos de salientes en una misma ventana.
Debido a que el ángulo que forma la saliente con los rayos del sol, 
varía de acuerdo con la hora del día, si la saliente es horizontal y con la 
época del año, si se trata de saliente vertical, desde el punto de vista de 
operación del equipo, las sombras producidas por éstos salientes son 
bastante recomendables por el ahorro de energía eléctrica. Sin embargo, 
desde el punto de vista del tamaño del equipo de aire acondicionado, 
las salientes deben ser muy profundas para que sean significativas. En 
las primeras o últimas horas del día para la horizontal y en ciertos meses 
para la vertical, la protección que dan las salientes es mínima.
Persianas exteriores, muros, segundas fachadas y otros artificios 
arquitectónicos que permiten la libre circulación del aire y que dan 
protección a la fachada durante todo el año, logran disminuciones en 
carga calórica de radiación hasta del 80%.
1.18.1.2 Vidrios Reflectivos
Si el vidrio tiene algún tratamiento que permita reflejar parte 
de la radiación solar, entonces la parte reflejada no se convierte en 
carga calórica. Existen vidrios de distintos tipos que cumplen con este 
cometido.
 El vidrio de color, como el bronce, tiene un coeficiente de sombra 
de 0.85, lo que quiere decir que el 85% de la radiación logra pasar al 
interior y el 15% se refleja.
Los vidrios espejos reflejan más radiación solar que los vidrios 
de color. Hay dos procesos de fabricación para los vidrios espejo: el 
pirolítico y el de bombardeo iónico.
El vidrio espejo del tipo pirolítico es un vidrio flotado que obtiene 
su cualidad reflectiva cuando, encontrándose aún en estado líquido, 
JOSÉ TOBAR ARANGO
30
se le agregan partículas metálicas. Por este proceso se obtienen vidrios 
que en general logran un coeficiente de sombra hasta de 0.50, es decir, 
absorben el 50% de la radiación y reflejan el 50%.
Ilustración 3 Efecto de la radiación solar sobre vidrio reflectivo sencillo y doble 
Tomado de catálogo comercial de Pilkington
El vidrio espejo de bombardeo iónico es un vidrio al cual se le 
agregan las partículas reflectivas después de fabricado. Estas partículas 
quedan adheridas a la superficie pero pueden sufrir desprendimiento 
de las mismas por fricción en el proceso de limpieza. Para evitarlo se 
puede laminar una hoja de este vidrio con otra de un vidrio incoloro.
Por este proceso se consiguen vidrios con coeficientes de sombra 
tan bajos como 0.08, aunque normalmente en nuestro medio se usan 
vidrios con coeficientes entre 0.16 y 0.30. Una característica interesante 
de este tipo de vidrio es que se consigue en una gama bastante amplia 
de colores.
Actualmente se hacen vidrios laminados que utilizan combinaciones 
de vidrios reflectivos con vidrios incoloros y películas de polivinilo claro 
o en color que permiten obtener factores de sombra bastante bajos.
Aire Acondicionado para Arquitectos
31
Para el aire acondicionado es muy importante que se restrinja la 
entrada de calor a través de la fachada y de los tragaluces. Normalmente 
el empleo de vidrio espejo aumenta el costo de la ventanería, pero este 
mayor valor generalmente se compensa ampliamente con un menor 
costo inicial de los equipos de aire acondicionado y posteriormente 
con menores consumos de energía eléctrica durante toda la vida del 
edificio.
Pero no solamente la disminución de los costos de los equipos 
es importante. El efecto de la radiación sobre la piel de las personas 
se disminuye considerablemente con los vidrios espejo. Un escritorio 
cerca a una ventana es un lugar de trabajo aceptable cuando se tiene 
un vidrio espejo, pero es intolerable con un vidrio incoloro, a pesar de 
tenerse aire acondicionado.
Adicionalmente, la disminución del tamaño de los equipos 
significa que el espacio para instalarlos y el tamaño de los conductos es 
menor. La subestación y la acometida eléctrica pueden reducirse.
También hay en el mercado bloques de vidrio, que son elementos 
constructivos que permiten el paso de la luz pero filtran la radiación 
infrarroja. Generalmente se consiguen con coeficientes de sombra hasta 
de 0.25 y el calor que entra por conducción es muy bajo debido a su 
espesor.
1.18.1.3 Películas Reflectivas
Cuando se tiene un edificio con vidrio incoloro y se desea disminuir 
el calor de radiación solar, se puede colocar interiormente una película 
que haga el efecto de un vidrio espejo. Estos materiales se fabrican 
con diversos factores de sombra y en diferentes colores. Es necesario 
tener cuidado con este tratamiento ya que se pueden deteriorar con el 
mantenimiento, especialmente cuando se usan productos de limpieza 
abrasivos.
JOSÉ TOBAR ARANGO
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1.18.1.4 Sombras Interiores
Cuando la radiación solar pasa a través de un vidrio y encuentra 
en su trayectoria una sombra interior (cortina, persiana o blackout), 
entonces parte de la radiación se refleja al exterior, saliendo con la 
misma longitud de onda con que entró. El porcentaje de calor radiante 
que regresa al exterior depende del color y características reflectivas de 
la cortina. Colores claros reflejan más que colores medianos u oscuros. 
Hay cortinas reflectivas que hacen un trabajo similar al que hacen los 
vidrios espejo. La radiación que no se refleje se convierte en carga 
calórica del espacio.
1.18.2 Materiales Opacos
Los materiales opacos usados en nuestros edificios se pueden 
reducir a barro cocido, cemento y arena, fibrocemento, aluminio y 
lámina de acero.
Los muros exteriores generalmente se hacen con ladrillos de barro 
cocido o con bloques de arena y cemento.Las cubiertas se hacen con 
losas de concreto o con tejas de barro, tejas de fibrocemento, tejas de 
acero galvanizado o tejas de aluminio.
Desde el punto de vista térmico estos materiales se ven afectados 
por la radiación solar y por la conducción que se establece por la 
diferencia de temperatura entre el interior y el exterior.
Se pueden considerar cuatro aspectos fundamentales en el 
comportamiento térmico de estos materiales:
• Color
• Calor específico
• Espesor
• Densidad
Aire Acondicionado para Arquitectos
33
1.18.2.1 Color
El color de los materiales opacos expuestos al sol tiene importancia 
en cuanto a la cantidad de calor radiante que absorben. Colores claros 
reflejan mejor la radiación que los colores oscuros. A no ser que se trate 
de edificaciones en zonas rurales con aire muy limpio, cuando se tienen 
colores blancos hay que darles mantenimiento frecuente ya que con el 
ambiente de las ciudades se oscurecen fácilmente.
Las cubiertas metálicas reflectivas ayudan a controlar la entrada 
de calor a los edificios debido a que reflejan gran parte de la radiación 
solar, aunque su capacidad de transmisión por conducción sea alta. Su 
bondad depende de su brillo, por lo que la corrosión es su principal 
enemigo.
1.18.2.2 Calor específico
Hay materiales que son muy buenos conductores del calor, como 
los metales. Hay otros materiales que no son tan buenos conductores 
del calor y por último hay otros que son muy malos conductores del 
calor. A estos últimos se les llama aislantes.
El aire es un mal conductor del calor. Espacios de aire entre varios 
componentes de una construcción ayudan a aislar y por lo tanto a 
disminuir el flujo de calor. 
Las cubiertas de fibrocemento dejan pasar más calor que las de 
teja de barro. La razón principal de este fenómeno no es el material de 
que están hechas las tejas sino el método constructivo. La teja de barro 
exige un soporte generalmente en madera, con espacios de aire, que no 
tiene la cubierta de teja de fibrocemento.
Cuando se usan tejas de fibrocemento, la adición de algún 
JOSÉ TOBAR ARANGO
34
aislamiento térmico es altamente recomendable, ya que la disminución 
en carga calórica y por lo tanto del equipo requerido para atender esta, 
es suficiente para cubrir el costo del aislamiento térmico.
Existen varias clases de aislamientos térmicos que se pueden usar 
en el tratamiento de las cubiertas. Actualmente, hay en el mercado un 
aislamiento de fibra de vidrio, de poco peso, fácil de aplicar y con una 
alta resistencia al flujo de calor (R=11). El gran enemigo de este tipo de 
aislamiento es el agua, por lo que hay necesidad de protegerlo contra 
goteras en las cubiertas.
También se usa como aislante una lámina de foil de aluminio 
que debido al brillo refleja la radiación. Este aislamiento depende de 
su brillo para hacer su trabajo, por lo que la corrosión es su enemigo 
principal. 
El poliuretano puede dar muy buenas capacidades de aislamiento 
similares a las que se obtienen con otros materiales. Se consiguen 
paneles metálicos con poliuretano expandido que son muy útiles en 
cubiertas ya que su método constructivo lo protege contra los posibles 
daños por acción del agua.
1.18.2.3 Espesor
El espesor de un material es importante en la resistencia que opone 
al paso del calor. Un muro de 20 centímetros de espesor deja pasar 
menos calor que uno de 10 centímetros de espesor. Los acabados que 
se le colocan a los muros, tales como piedra, mármol, o simple revoque 
mejoran la capacidad de aislamiento de los mismos.
Para el cálculo del calor por conducción usamos el factor de 
transmisión que depende especialmente del espesor y la masa del material 
Aire Acondicionado para Arquitectos
35
usado. A mayor espesor, menor paso de calor por conducción.
1.18.2.4 Densidad
El trabajo requerido para calentar o enfriar un volumen de 
material de construcción depende de la densidad. A mayor densidad 
mayor trabajo. Calentar o enfriar un muro de 10 centímetros de espesor 
requiere menor esfuerzo que colentar o enfriar uno de 20 centímetros 
de espesor. Generalmente, se dice que la inercia térmica del muro de 20 
centímetros de espesor es mayor que la del uno de 10 centímetros de 
espesor.
La capacidad de los materiales opacos de retardar el paso del calor 
de un lado a otro depende de la densidad, espesor y calor específico 
de sus componentes. Reemplazar un material pesado por otro liviano 
del mismo espesor con mayor resistencia térmica, disminuye la inercia 
térmica pero aumenta el aislamiento
JOSÉ TOBAR ARANGO
36
CAPÍTULO 2
2 ¿CÓMO SE MODIFICAN LAS CONDICIONES DE DISEÑO 
DEL AIRE?
2.1 PSICRÓMETRO
Para medir las condiciones del aire nos valemos del psicrómetro 
que es simplemente un instrumento de medición que contiene dos 
termómetros iguales, uno de los cuales tiene el bulbo cubierto con una 
caperuza de algodón. Esta caperuza se humedece y la lectura obtenida 
con este termómetro es llamada temperatura de bulbo húmedo. En 
contraste, la temperatura del otro termómetro se llama temperatura de 
bulbo seco. Esta información es la base de la ubicación de un punto en 
la carta psicrométrica que veremos a continuación.
 
Ilustración 4 Psicrómetro
Tomado de Howstuffworks
2.2 PROPIEDADES DEL AIRE Y CARTA PSICROMÉTRICA
Desde el punto de vista de los físicos y de los químicos, el aire está 
compuesto de 28 elementos distintos, tales como oxígeno, hidrógeno, 
Aire Acondicionado para Arquitectos
37
nitrógeno, argón, etc. Desde el punto de vista del aire acondicionado el 
aire está compuesto por aire seco y vapor de agua.
La tierra está rodeada por una capa de aire llamada la atmósfera. 
Esta capa de aire tiene una masa que ejerce una presión sobre la 
superficie de la tierra y que llamamos presión atmosférica. A nivel del 
mar se tiene una presión mayor que la que se tiene en las montañas, 
dado que la masa de aire que hay sobre cada uno de estos puntos es 
diferente.
Debido a esta diferencia en presión barométrica que se presenta 
a distintas altitudes, hay necesidad de hacer correcciones a las cartas 
psicrométricas. Generalmente se tiene una carta diferente para cada 
1000 pies de altura, aproximadamente 300 metros.
Las líneas que encontramos en la carta psicrométrica y sus 
unidades son las siguientes:
Bulbo Seco en °F o en °C. Es la temperatura del aire tomada con 
un termómetro de bulbo seco, es decir de los que normalmente se usan 
para tomar la temperatura ambiente. Son líneas verticales en la carta 
psicrométrica.
Bulbo Húmedo en °F o en °C. Es la temperatura del aire tomada 
con un termómetro a cuyo bulbo se le ha puesto una caperuza de 
algodón humedecida y a través de la cual se hace pasar una corriente 
de aire a una velocidad de 300 metros por minuto (1000 FPM).
Humedad Relativa en %. Es la cantidad de vapor de agua que 
tiene el aire en comparación con la cantidad que pudiera tener en su 
punto de saturación.
Humedad Absoluta en libras de vapor de agua sobre libras de 
aire seco, o en gramos de vapor de agua sobre kilogramos de aire 
seco. Conociendo la humedad absoluta se pueden hacer operaciones 
matemáticas que impliquen variaciones en el contenido real de vapor 
de agua.
JOSÉ TOBAR ARANGO
38
Ilustración 5 Carta psicrométrica a nivel del mar.
Tomado de ASHRAE•
Aire Acondicionado para Arquitectos
39
Volumen Específico en pies cúbicos sobre libra de aire seco, o en 
metros cúbicos por kilogramo de aire seco. Es el espacio ocupado por 
una libra o un kilogramo de aire.
Entalpía en BTU sobre libra de aire seco, o en kilojulios sobre 
kilogramos de aire seco. Es el calor total del aire.
Punto de Rocío en oF, o en °C. Es la temperatura a la cual empieza 
a condensarse el vapor de agua que tiene el aire.
2.3 PROCESOS PSICROMÉTRICOS
Cuando queremos alterar alguna de las condiciones del aire 
debemos tener en cuenta que las demás condiciones también pueden 
variar. Para calcular y evaluar estos cambios utilizamos la carta 
psicrométrica.
Como consecuencia de la baja humedadrelativa, los lugares que 
usan calefacción se tienen que preocupar del fenómeno de la electricidad 
estática.
Además de la aplicación de la calefacción en el confort humano, 
también se utiliza en los procesos de secado. Dentro de las aplicaciones 
conocidas por todos nosotros están los secadores domésticos de pelo. 
Las secadoras de ropa y las secadoras industriales también utilizan este 
proceso para acelerar el secamiento.
2.3.1 Adiabático
El enfriamiento adiabático o evaporativo es un proceso que 
reproduce el fenómeno que se presenta en la naturaleza cuando cae la 
lluvia y se baja la temperatura del aire. En este procedimiento, al entrar 
el aire en contacto con una superficie húmeda, transfiere el calor al agua 
haciendo que parte de esta se evapore.
JOSÉ TOBAR ARANGO
40
En este proceso se logra el enfriamiento del aire sin que haya 
cambio en el calor total del mismo. El hecho de que normalmente 
asociemos calor con temperatura nos hace parecer que es imposible que 
obtengamos enfriamiento del aire sin variar su calor.
Este es un caso en el cual la Entalpía permanece constante. La 
adición de agua al aire y la evaporación de esta agua hace que se 
disminuya la temperatura de bulbo seco (calor sensible) y se aumente 
la humedad (calor latente). Es simplemente un cambio de calor sensible 
por calor latente, conservando el total constante ya que este es la suma 
del sensible más el calor latente.
La adición de agua al aire se hace en algunos equipos empleando 
rociadores que crean unos chorros similares a los de una ducha, que 
dejan caer el agua al paso del aire. En otros se utiliza un medio ya sea 
lámina metálica, celulosa o paja, en los que un sistema de rociado se 
encarga de mantener húmeda la superficie para que al pasar el aire se 
transfiera el calor.
Los enfriadores adiabáticos se conocen también como lavadores 
de aire y se utilizan mucho en la industria textil. También se están 
usando con mucho éxito en zonas con bajo bulbo húmedo tales como 
las desérticas y lugares de mucha altitud.
En los sistemas evaporativos, cuando se quiere obtener la máxima 
eficiencia, el aire no se debe recircular ya que por ser más húmedo no 
tiene la misma capacidad de evaporar agua que el aire del exterior que 
es más seco y por lo tanto, tiene mayor capacidad de trabajo.
2.3.2 Refrigeración 
Hay dos maneras de lograr la refrigeración:
• Por medios mecánicos
• Por absorción
Aire Acondicionado para Arquitectos
41
2.3.2.1 Refrigeración Mecánica
La refrigeración mecánica es la más usada en nuestro medio para 
aplicaciones de aire acondicionado de confort.
Básicamente se tiene un compresor y varios intercambiadores de 
calor. El compresor comprime el refrigerante. Según la ley de los gases 
perfectos, al aumentar la presión se aumenta la temperatura.
Este refrigerante gaseoso y caliente que sale del compresor pasa 
a un intercambiador en donde se le quita calor. Por las propiedades 
que tienen los refrigerantes, con esa presión y menos temperatura, 
este se condensa, es decir, pasa de gas a líquido. De allí el nombre de 
condensador que recibe este intercambiador.
Luego se pasa el refrigerante líquido por una restricción, que puede 
ser un tubo capilar o una válvula de expansión, y se pierde presión. Según 
la ley de los gases perfectos, a menor presión menor temperatura. De 
allí pasa a otro intercambiador de calor en donde se evapora por acción 
del elemento con que se esté haciendo intercambio, bien sea aire o agua. 
Por su función de evaporación del refrigerante, a este intercambiador 
de calor se le conoce como evaporador. El refrigerante evaporado, con 
la menor presión en el evaporador es un gas de menor temperatura 
que cuando lo comprimimos. Para lograr esta evaporación se necesita 
calor que es aportado por la sustancia que necesitamos enfriar, bien sea 
carne, pescado, aire o agua.
El refrigerante pasa nuevamente al compresor, para continuar 
haciendo su recorrido por todos los componentes del sistema, sin que 
se presente ningún deterioro en su calidad.
Los refrigerantes no se mezclan con las sustancias que los 
condensan o las que los evaporan y por lo tanto circulan por dentro de 
tuberías sin que se contamine.
No importa qué tipo de elemento (agua o aire), se utilice en el 
condensador o en el evaporador, todos lo sistemas de refrigeración 
JOSÉ TOBAR ARANGO
42
mecánica tienen un refrigerante que circula dentro de un circuito 
cerrado y comprende compresor, condensador, restricción (tubo capilar 
o válvula de expansión) y evaporador.
Las neveras domésticas son unos sistemas de refrigeración de poca 
capacidad. El compresor es un elemento negro colocado en la parte 
inferior. El condensador está formado por un tramo de tubo en forma 
de serpentín, cruzado por alambre y que queda en la parte posterior. 
En muchas residencias se utiliza para secar las toallas, los tenis y el 
uniforme de gimnasia. El tubo capilar es un espiral de cobre localizado 
cerca al congelador. El evaporador es precisamente el congelador.
Los elementos de los equipos de refrigeración mecánica que se 
encuentran en los sistemas de aire acondicionado son similares. Sólo se 
diferencian por el tamaño y la forma.
2.3.2.2 Refrigeración por Absorción
Existe un sistema de refrigeración que comprime el refrigerante 
con el aumento de temperatura. Así como la ley de los gases perfectos 
dice que a mayor presión mayor temperatura, también podemos 
decir que a mayor temperatura mayor presión. Este sistema se conoce 
como sistema de absorción y reemplaza el compresor mecánico por 
un generador que usa diferentes combustibles para el aumento de la 
temperatura y de la presión.
Estos sistemas se han usado desde hace mucho tiempo. Las 
aplicaciones más conocidas en nuestro medio fueron las llamadas 
neveras de petróleo que en los campos, cuando no había la electrificación 
rural, daban la posibilidad de tener refrigeración con un quemador de 
petróleo.
La mayoría de los sistemas que se utilizan en nuestros edificios 
usan la refrigeración mecánica. El uso de sistemas de absorción 
generalmente no se justifica económicamente por el alto costo inicial 
Aire Acondicionado para Arquitectos
43
de los equipos. Sin embargo, unas tarifas eléctricas muy altas pueden 
justificar su aplicación.
2.3.3 Refrigerantes
Desde que se inició la era de la refrigeración mecánica se han 
utilizado muchas clases de refrigerantes. Uno de ellos ha sido el 
amoníaco (NH3). Por problemas de seguridad no se emplea en los 
sistemas de aire acondicionado como refrigerante primario, aunque se 
sigue usando industrialmente.
En la búsqueda de refrigerantes seguros la Dupont patentó uno 
llamado Freon 12 (dicloro diflúor metano). Una vez vencida la patente 
se empezó a producir con diferentes marcas, pero por la fuerza de la 
costumbre, aún hoy hay personas que utilizan el nombre de Freon como 
sinónimo de refrigerante del tipo cloro flúor y carbono (CFC).
Para racionalizar la nomenclatura de los refrigerantes, la American 
Society Of Heating Refrigerating And Air Conditioning Engineers 
(ASHRAE), estableció un código compuesto, llamado simplemente 
refrigerante seguido de un número. Así, por ejemplo, lo que antes se 
llamaba Freon 12, ahora se llama refrigerante 12. El amoníaco se llama 
refrigerante 714. R12, R714 significa refrigerante 12 o refrigerante 714.
Con motivo de las investigaciones hechas por Roland y Molina en 
la Universidad de California, se detectó el daño que estos refrigerantes 
CFC causan a la capa de ozono localizada en la estratosfera y que nos 
protege de la radiación ultravioleta. Con el adelgazamiento de esta 
capa, hay mayor incidencia de cáncer en la piel.
Con miras a prevenir un deterioro mayor, se ha programado la 
desaparición de estos refrigerantes. A partir de diciembre de 1996 dejaron 
de fabricarse los refrigerantes 11 y 12 y sus compuestos, por ser los que 
más alto potencial de daño a la capa de ozono tenían. El refrigerante 22, 
JOSÉ TOBAR ARANGO
44
que es un compuesto de hidrógeno,cloro, flúor y carbono (HCFC), no 
es tan dañino para la capa de ozono pero ya está programado para salir 
de producción en el año 2020.
Ya hay refrigerantes que reemplazan los que se dejaron de 
fabricar. Como sustituto del refrigerante 12, usado en neveras y aire 
acondicionado de vehículos automotores, se tiene el refrigerante 134a. 
El refrigerante 123 reemplaza el refrigerante 11, usado en sistemas de 
aire acondicionado con compresores centrífugos.
El principal problema de los refrigerantes CFC es que actúan 
como catalizadores, es decir, hacen que se presente la reacción entre el 
refrigerante y el ozono pero no se consumen en la misma. La vida del 
cloro en estos refrigerantes es de 160 años. Afortunadamente el ozono 
se sigue produciendo en las capas superiores de la atmósfera por acción 
del sol.
Para que permitieran el lanzamiento de los nuevos refrigerantes, se 
exigieron una serie de pruebas que aseguraran que no habría deterioro 
en la salud de quienes tuvieran contacto con ellos.
Para simplificar las pruebas se usaron ratas que normalmente 
tienen una vida de 2 años. Con el R123 encontraron que en ambientes 
contaminados con este refrigerante la vida se prolongaba a 3 años. 
Este aumento de vida venía acompañado de crecimiento de tumores 
benignos al final de la misma. Esto preocupó a más de uno, no por el 
aumento de la vida sino por los tumores. Para evitar cualquier daño a 
los trabajadores que laboren en ambientes donde se pueda presentar 
escape de este refrigerante, se establecieron códigos muy estrictos 
sobre máximas cantidades que se pueden escapar a la atmósfera. Como 
resultado se tienen unos equipos muy seguros que no contribuyen 
en mucho a la disminución de la capa de ozono. Es tal la bondad de 
este refrigerante y su aplicación que Roland, uno de los investigadores 
Aire Acondicionado para Arquitectos
45
iniciales del efecto de los CFC sobre la capa de ozono, está solicitando 
que el refrigerante 123 se pase de la categoría de transitorio a la de 
definitivo.
El refrigerante 134a no afecta la capa de ozono por no tener cloro. 
Sin embargo, tiene un consumo eléctrico mayor que el logrado con 
refrigerante 123, además de un potencial de calentamiento global muy 
alto, lo cual también es indeseable.
Desgraciadamente aún no tenemos el refrigerante perfecto. Se 
considera que en este momento todos los refrigerantes tienen categoría 
de transitorios. 
JOSÉ TOBAR ARANGO
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CAPÍTULO 3
3 ¿CÓMO SE CALIENTAN LOS EDIFICIOS?
Todos hemos visto cómo se calienta un recipiente con agua. 
Inicialmente, cuando le colocamos una fuente de calor, bien sea una 
resistencia eléctrica o una llama, el agua no sufre un calentamiento 
instantáneo, pero a medida que pasa el tiempo su temperatura va 
aumentando. Si el recipiente contiene poca agua su calentamiento es 
más rápido que si el contenido es grande. Simplemente la fuente de 
calor tiene que vencer la inercia térmica de toda la masa de agua.
En un edificio pasa algo similar. La masa es de cemento, ladrillo, 
acero, arena, etc., en lugar de agua. La radiación solar, la ocupación, la 
iluminación, los equipos y la infiltración son las principales fuentes de 
calor que tienden a calentar los edificios. Este es el equivalente de la 
resistencia eléctrica o la llama que calienta los edificios.
Las superficies exteriores, reciben radiación solar. La radiación 
calienta estas superficies y su efecto sobre el interior puede ser inmediato 
o retardado.
Si la radiación entra por una superficie vidriada, tal como una 
ventana o un domo, su efecto se manifiesta inmediatamente sobre el 
interior del edificio.
Cuando la estructura del edificio recibe la radiación del sol, calienta 
la superficie exterior, pero para que este calor llegue al interior, es 
necesario que vaya calentando toda la masa que conforma el edificio.
Tratándose de un muro, una losa o un techo en teja, la acción de 
calentamiento sobre el interior se demora en manifestarse dependiendo 
del tipo de material del que esté compuesto. El calor recibido por un 
muro expuesto al sol no se manifiesta en el interior en forma instantánea 
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como ocurre con el vidrio. Con un muro del tipo usado actualmente en 
nuestro medio y dependiendo de su espesor este calentamiento puede 
demorar entre 3 y 5 horas en llegar al interior.
En cambio, una cubierta de fibrocemento pasa la radiación recibida 
en forma bastante rápida.
Independientemente de la radiación solar, ya sea que estas 
superficies estén expuestas al sol o estén a la sombra, cuando la 
temperatura exterior es más baja de la que deseamos en el interior, viene 
un proceso de enfriamiento de esta envoltura. Cuando la temperatura 
exterior es mayor que la que se quiere en el interior, hay un proceso de 
calentamiento.
El tiempo que demoren estas superficies del edificio en cambiar 
de temperatura depende de su masa. A mayor masa mayor tiempo.
Cuando se trata de aire acondicionado, es posible acumular frío 
en la estructura del edificio con las temperaturas que se tienen en el 
exterior en las noches para que se compense el calentamiento que viene 
en las horas de mayor temperatura. Esta capacidad de acumular calor o 
frío en el edificio se conoce como inercia térmica del edificio.
Al interior de los edificios entra aire del exterior, bien sea por 
infiltración o por medios mecánicos, especialmente para mantener 
controlada la acumulación de gases y olores. Este aire que entra, 
causará un aumento o una disminución en la cantidad de calor interno 
dependiendo de la diferencia de temperatura entre el interior y el 
exterior. En climas fríos hay una disminución, pero en climas cálidos 
hay un aumento de calor.
La temperatura del aire en el exterior varía durante las 24 horas 
del día. En nuestra latitud alcanza la máxima entre la 1 y las 3 P.M. y 
la mínima alrededor de las 6 A.M.. En la mayoría de nuestras ciudades 
hay una variación de 10oC a 14oC entre la máxima y la mínima.
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En el interior, hay fuentes productoras de calor que tienden a 
aumentar la temperatura del ambiente. Se trata de los ocupantes, la 
iluminación y el equipo.
3.1 CARGAS CALÓRICAS
La contabilidad del calor que entra al ambiente que se quiere 
acondicionar se conoce como cálculo de carga calórica. Se puede 
diferenciar entre las cargas que inciden directamente sobre la 
temperatura del aire que se conocen como cargas calóricas sensibles y 
las que varían el contenido de vapor de agua y que se conocen como 
cargas latentes.
3.1.1 Cargas Calóricas Sensibles
3.1.1.1 Externas
3.1.1.1.1 Por Radiación Solar
Se presenta cuando los rayos del sol caen sobre techos, muros y 
vidrios.
La radiación solar es una de las fuentes de calor de mayor 
magnitud en casi todos nuestros edificios. Esta tiene cambios de 
intensidad dependiendo de la época del año y la hora del día. La tierra 
gira alrededor del sol y este recorrido le toma un año. Adicionalmente, 
también rota sobre su propio eje y la vuelta completa le toma 24 horas. 
Los ejes de rotación y de traslación forman un ángulo de 23.5 grados.
El movimiento de rotación es más obvio que el de traslación. Visto 
desde la tierra nos parece que el sol gira alrededor de ella y hablamos 
de que el sol sale por el naciente y se oculta por el poniente.
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Los que vivimos cerca al ecuador notamos muy poco los cambios 
que ocurren durante el año debido a la variación de posición de la tierra 
con respecto al sol. Aquellos que viven en otras latitudes tienen unas 
estaciones muy marcadas, con temperaturas muy bajas y días con muy 
pocas horas de sol en el invierno y días muy largos acompañados de 
altas temperaturas durante el verano.
Para cada orientación hay una máxima radiación. Por ejemplo, 
en la fachada oriental, las máximas radiaciones nos llegan en marzo 
y septiembre 21 a las 8 A.M., en la fachada occidental, esta se presenta 
en las mismas fechas pero a las 4 P.M. En la fachada norte estamáxima 
radiación se presenta el 21 de junio a las 12 M. y en la fachada sur en 
diciembre 21 también a las 12 M. La máxima radiación solar por el techo 
varía de mes a mes según la latitud. Si tomamos la latitud norte, las 
máximas radiaciones sobre superficies horizontales se presentan a las 
12 M, en los siguientes meses:
• Ecuador en febrero
• 16 grados en marzo
• 20 grados en abril
• 28 grados en mayo
• 36 grados y más en junio
Una de las fuentes altas de calentamiento en cualquier edificación 
es la radiación solar que pasa a través del vidrio Este calor queda 
atrapado dentro del espacio donde se manifiesta como un aumento de 
temperatura. Esta carga calórica debe ser disipada por el sistema de aire 
acondicionado.
Es útil hacer cálculos preliminares para medir el impacto de 
vidrios reflectivos en el edificio, normalmente se analiza el uso de 
vidrio incoloro, bronce y otros tipos de vidrio reflectivo con diferentes 
coeficientes de sombra.
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 Ilustración 6 Rotación de la tierra alrededor del sol 
Tomado de ASHRAE Fundamentals 2001
Generalmente con vidrio reflectivo se logra una importante 
reducción de carga calórica, lo cual incide en un menor tamaño del 
sistema de aire acondicionado con un menor costo inicial y menor costo 
de operación. Estos resultados tendrían que ser evaluados teniendo 
en cuenta no solamente los costos sino el aspecto arquitectónico del 
edificio.
3.1.1.1.2 Por Conducción
Es el calor que pasa del exterior hacia el interior por diferencias 
de temperaturas. Se presenta en los techos, muros, vidrios, particiones, 
techos sin acondicionar y pisos sin acondicionar. Llamamos particiones 
aquellas separaciones verticales que hay entre un espacio acondicionado 
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y otro sin acondicionar, de cualquier material. Igualmente llamamos 
techos y pisos sin acondicionar aquellas superficies horizontales que 
separan espacios acondicionados de los que no lo son.
3.1.1.2 Internas
3.1.1.2.1 Ocupación
Cada uno de los ocupantes de un ambiente es una fuente de calor 
para el aire acondicionado, ya que se establece un paso entre el cuerpo 
más caliente (el ocupante a 37oC) y el ambiente acondicionado (entre 
22 y 24oC). A mayor grado de actividad, mayor transmisión de calor 
aportada por los ocupantes.
3.1.1.2.4 Aire exterior
A todos los ambientes acondicionados se les debe introducir cierta 
cantidad de aire del exterior, proporcional al número de ocupantes, con 
el fin mantener la calidad interior del aire y de diluir los olores que se 
presentan. La concentración de olores tales como perfumes y humo de 
cigarrillo hacen que la adición de aire exterior sea indispensable. En 
algunos casos se logra con la introducción de este aire exterior a partir 
del aparato de aire acondicionado, en otros, esta se hace por infiltración 
a través de imperfecciones en puertas y ventanas.
A raíz de la crisis energética se vio que el combustible requerido 
para enfriar en el verano o calentar en el invierno el aire exterior 
que exigían los códigos era demasiado grande. Se analizó que la 
cantidad de oxigeno necesario para mantener la vida, estaba muy por 
debajo de lo requerido y entonces se bajaron los estándares a niveles 
aproximadamente de una tercera parte de los exigidos anteriormente.
Al cabo de algún tiempo se detectó un efecto que hoy se conoce 
como el síndrome del edificio enfermo. Simplemente los ocupantes 
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del edificio sufrían una disminución en su capacidad de razonar. Esta 
disminución era temporal mientras las personas estaban dentro del 
edificio y no causaba daño permanente. Análisis de este fenómeno 
llevaron al conocimiento de que aunque este aire tenía suficiente 
cantidad de oxigeno para la vida del cerebro, también tenía otros gases 
que al llegarle no lo dejaban funcionar correctamente. Ya los códigos 
volvieron a aumentar los niveles mínimos de aire exterior por ocupante 
para evitar este problema.
3.1.1.1.2 Iluminación
Cada luminaria aporta una cantidad de calor al ambiente al 
hacerse la transformación de la energía eléctrica en energía lumínica y 
finalmente en energía calórica.
3.1.1.2.3 Equipos
Todos los equipos que hay dentro del ambiente que se quiere 
acondicionar convierten en calor la energía que utilizan para operar. 
Así, motores, resistencias, computadores, máquinas copiadoras, etc. 
son fuentes de calor.
3.1.2 Cargas Calóricas Latentes
3.1.2.1 Ocupación
También el vapor de agua que aportamos todos los ocupantes 
de un ambiente, especialmente a través de la respiración, es una carga 
calórica que hay que contabilizar.
3.1.2.2 Aire exterior
Al aire exterior que se introduce para dilución de olores, 
adicionalmente a la reducción de la temperatura, hay que quitarle 
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vapor de agua, ya que este aire es más húmedo que el que se tiene en el 
ambiente acondicionado.
3.2 ZONIFICACIÓN
En los sistemas de aire acondicionado se busca dar un enfriamiento 
acorde con la cantidad de calor que se recibe. Si todos los espacios de un 
edificio recibieran la misma cantidad de calor continuamente, entonces 
habría un equilibrio entre la capacidad de enfriar del equipo y las 
necesidades de enfriamiento.
En la vida real las cargas calóricas de los diferentes espacios están 
variando continuamente. La radiación solar varía hora a hora y mes a 
mes. La ocupación cambia según ciertos horarios. Un auditorio tiene 
una gran ocupación en ciertos períodos y está vacío en otros. En las 
oficinas y residencias la gente entra y sale de los diferentes ambientes. 
La iluminación se prende y apaga en respuesta a la falta de luz natural 
y a la actividad que se desarrolle.
Un espacio en un edificio igual a otro espacio pero en la fachada 
opuesta, se comportan de manera diferente desde el punto de vista de 
la radiación solar recibida. La fachada que recibe los rayos del sol en la 
mañana estará a la sombra en las horas de la tarde.
Los sistemas de aire acondicionado se calculan para que tengan 
capacidad suficiente para atender las necesidades de los ocupantes en 
el momento de máxima carga calórica. Como la carga calórica máxima 
no es permanente, el equipo debe tener la flexibilidad necesaria para 
variar el enfriamiento a medida que se cambia esta carga.
En un edificio es físicamente imposible que todas las fachadas 
estén recibiendo la máxima radiación solar al mismo tiempo.
Sería imposible darles confort a todos los ocupantes de un edificio 
con varias fachadas con un solo control de temperatura.
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Para lograr ese control de temperatura en cada ambiente, de 
manera que se pueda adecuar con las condiciones cambiantes, se hace 
una zonificación de los espacios acondicionados. Se busca agrupar 
aquellas zonas que tengan en común un horario de trabajo, un tipo de 
actividad y una exposición solar.
Si fuéramos a servir todas los ambientes de un edificio con una sola 
unidad, tendríamos una situación de incomodidad para los ocupantes 
de los diferentes espacios. Si el control de temperatura se ubicara por 
ejemplo en la fachada oriental tendríamos que la unidad funcionaría de 
acuerdo con los requerimientos de esa zona. En la mañana el termostato 
indicaría a la unidad que se requiere enfriar pues la máxima carga de 
esa zona se presenta en horas de la mañana. Las persona del costado 
oriental estarían satisfechas, pero las de las otras zonas se quejarían de 
frío pues para ellos la máxima carga no se ha presentado y estaríamos 
suministrando mayor enfriamiento que el requerido.
En horas del medio día o de la tarde, el control que asumimos 
estaría en el costado oriental, daría indicación a la unidad de que no 
hay mucha necesidad de enfriamiento y podría tener los compresores 
apagados mientras la zona occidental o la zona sur estarían requiriendo 
enfriamiento por tener la máxima carga.
Una sala de conferencias, por el hecho de tener horarios de 
trabajo diferentes y niveles de ocupación más elevadosque el resto 
de las oficinas merece un tratamiento especial ya que no se justifica 
enfriar todo el edificio cuando solamente está en uso este ambiente o 
mantenerla fría cuando está vacía.
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CAPÍTULO 4
4 ¿CÓMO SON LOS EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN 
MECÁNICA?
4.1 COMPRESORES
Básicamente hay dos tipos de compresores: los de desplazamiento 
positivo y los de desplazamiento dinámico.
Entre los primeros los hay reciprocantes o rotatorios e incluyen los 
de pistón, pistón rotatorio, vena rotatoria, tornillo, scroll y Wankel.
Los compresores centrífugos son compresores dinámicos que 
comprimen el refrigerante por centrifugación.
Los más comunes son los compresores de pistón, usados en 
equipos desde neveras hasta grandes enfriadores de agua. Aunque 
se han fabricado compresores de pistón de grandes capacidades, la 
tendencia hoy en día es la de limitarlos en capacidad hasta un máximo 
de 50 HP. Para sistemas de mayor capacidad generalmente se recurre a 
compresores múltiples.
En los compresores de refrigeración para aire acondicionado 
la demanda de enfriamiento no es constante. La carga calórica varía 
hora a hora y por lo tanto el equipo debe ser capaz de modificar su 
funcionamiento según las necesidades. Cuando se trata de compresores 
hasta de 7.5 HP, generalmente se recurre a funcionamiento intermitente. 
En los compresores de mayor capacidad se recurre a desconectar uno o 
varios pistones para acomodar el trabajo del compresor a lo requerido 
por el sistema. Esto se conoce como descargadores de capacidad.
Ya empiezan a verse aplicaciones en las cuales se varía la velocidad 
del motor para acoplarse a los requisitos de producción de frío.
Para aplicaciones de aire acondicionado y bombas de calor hasta 
de 5 TR se están utilizando compresores scroll con buena eficiencia y 
bajo nivel de ruido.
JOSÉ TOBAR ARANGO
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Los compresores centrífugos generalmente parten de capacidades 
superiores a 180 toneladas de refrigeración y se utilizan en enfriadores 
de agua.
Los compresores de tornillo se están produciendo a partir de las 
40 toneladas de refrigeración y se usan en sistemas de expansión directa 
o en enfriadores de agua.
Un compresor de tornillo o uno centrífugo tiene menos de la 
mitad de las piezas de uno de pistón. Adicionalmente los componentes 
del compresor de tornillo o del centrífugo no se tocan, por lo cual no 
hay desgaste de las piezas. Las posibilidades de falla se reducen a los 
rodamientos y a las tarjetas electrónicas. En el de pistón todas las piezas 
en movimiento sufren desgaste debido a que rozan unas con otras.
Ilustración 7 Compresores herméticos y semi herméticos
Tomado de catálogo comercial de Copeland
La eficiencia de los diferentes tipos de compresores ha mejorado 
mucho en los últimos años. La de los compresores de pistón está al 
rededor de 1 kilovatio por tonelada de refrigeración. Los compresores 
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de tornillo se consiguen comercialmente hasta de 0.6 kilovatios por 
tonelada de refrigeración. Los compresores centrífugos están llegando 
a 0.5 kilovatios por tonelada de refrigeración.
El uso de uno u otro tipo de compresor depende de la capacidad 
del equipo. Aunque hay una franja en la cual se consiguen más de un 
tipo de compresores, generalmente los costos dictan el que se debe usar 
en cada aplicación. Usualmente para capacidades hasta de 40 toneladas 
de refrigeración se usan compresores del tipo reciprocante o scroll. 
Compresores con capacidades entre 40 y 450 toneladas de refrigeración 
pueden ser del tipo de tornillo y los compresores centrífugos se usan 
en capacidades que sobrepasan las 180 toneladas de refrigeración en 
enfriadores de agua.
La manera como se acopla el compresor al motor también tiene 
varias configuraciones. En un principio todos los compresores, llamados 
de tipo abierto, eran de baja velocidad, con acople por medio de poleas 
y correas. El sello entre el bloque del compresor y el cigüeñal fue un 
punto débil de este tipo de compresor ya que por allí se presentaba 
escape del refrigerante.
Para evitar las molestias que implicaban tales escapes de 
refrigerante, especialmente en las neveras domésticas, se recurrió a la 
incorporación de los compresores y los motores dentro de la misma 
cubierta. Estos compresores, inicialmente para bajas capacidades, se 
llamaron compresores sellados o herméticos y el enfriamiento del motor 
se hacía con el mismo refrigerante.
Posteriormente, con compresores herméticos en capacidades 
mayores, se encontró la necesidad de dejar algunas tapas que 
pudieran permitir revisar el interior y hacer reparaciones. Este tipo de 
configuración se conoce como compresor semihermético.
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4.2 CONDENSADORES Y UNIDADES CONDENSADORAS
Anteriormente habíamos visto como los condensadores son los 
intercambiadores encargados de quitarle calor al refrigerante que viene 
caliente del compresor, de manera que se condense. Los condensadores 
del refrigerante pueden usar aire o agua para hacer su trabajo de 
transferir el calor tomado del espacio acondicionado al exterior. Cuando 
el medio usado para este fin es aire, entonces se llama condensador 
enfriado por aire. Si el medio usado para esta transferencia es agua, 
entonces se le llama condensador enfriado por agua. También existen 
unos condensadores que usan agua y aire para la condensación y se 
conocen como condensadores evaporativos. Estos últimos son de muy 
poco uso en nuestro medio para aplicaciones de aire acondicionado, 
pero en países con estaciones, son muy comunes, ya que desde mediados 
del otoño hasta mediados de la primavera trabajan solamente con aire, 
pero a medida que van subiendo las temperaturas exteriores funcionan 
con aire y con agua.
Cuando un compresor y un condensador se acomodan en un mismo 
gabinete, se dice que se tiene una unidad condensadora. Dependiendo 
del fluido usado, se tienen unidades condensadoras enfriadas por aire 
o unidades condensadoras enfriadas por agua. 
4.3 CONDENSACIÓN POR AIRE
El aire es uno de los elementos que tenemos disponible en 
abundancia en la naturaleza para la condensación del refrigerante. Si la 
temperatura del aire que se va a usar para la condensación es muy alta, 
se requieren áreas muy grandes de condensador. Con temperaturas de 
aire más bajas el área de los condensadores se disminuye. 
En cuanto a la configuración de los condensadores los hay de 
descarga vertical y descarga horizontal del aire. Dentro de los de 
descarga horizontal los hay que toman el aire en la parte posterior y lo 
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descargan por el frente y los que tienen toma y descarga del aire por la 
misma cara. Estos se pueden colocar sin sobresalir en un muro exterior 
y se conocen como condensadores “Thru the wall”.
 
Ilustración 8 Unidad condensadora, toma horizontal y descarga vertical. • 
Tomado de catálogo comercial de Industrias Páramo.•
 
Ilustración 9 Condensadores enfriados por aire de toma y descarga horizontal.
Tomado de catálogo comercial de York.
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Normalmente los condensadores enfriados por aire deben tener 
acceso al exterior, bien sea colocados en una terraza o en la fachada, 
con áreas libres al rededor para evitar recirculación de aire caliente. Sin 
embargo, para aplicaciones especiales, se consiguen condensadores que 
permiten la instalación en un lugar cubierto con conductos que lleven 
el aire al exterior.
 
Ilustración 10 Unidad condensadora “Thru The Wall”
Tomado de catálogo comercial de Equiprac.
4.4 CONDENSACIÓN POR AGUA
En este tipo de sistema se utiliza el agua como medio para efectuar 
la condensación del refrigerante. Los condensadores enfriados por 
agua generalmente se presentan en dos configuraciones: coraza y tubos 
y tubo en tubo.
El condensador de coraza y tubos está formado por una serie de 
tubos de diámetro relativamente pequeño, agrupados y cubiertos por 
un tubo de diámetro mucho mayor. En muchos de los condensadores