Curso Básico HVAC

AIRE ACONDICIONADO Nivel Básico

Cd. del Carmen, Campeche, México. Octubre. 2011

Curso de Aire Acondicionado Básico Ing. Jorge Agustín Herrera Castillo

CONTENIDO  1. Generalidades de los Sistemas HVAC  1.1 Conceptos fundamentales 

1.2 Unidades utilizadas

 1.3 Símbolos y abreviaturas utilizadas en los sistemas HVAC  1.4 Normas y Especificaciones Técnicas de los sistemas HVAC  2. Clasificación general de los Sistemas HVAC  2.1 Sistemas de Ventilación: Tipos de Ventiladores  2.2 Sistemas de Aire Acondicionado: Sistemas Convencionales, Sistemas Industriales  2.3 Sistemas Auxiliares  3. Características de la mezcla vapor-aire  3.1 Generalidades  3.2 Composición del aire  3.3 Propiedades del Aire 

4. Tablas y Cartas psicrométricas  4.1 Tablas psicrométricas.  4.2 Carta psicrométrica.  4.3 Propiedades psicrométricas a diferentes altitudes.

 5. Ventiladores y dispositivos de distribución de aire  5.1 Tipos de ventiladores.  5.2 Características de funcionamiento de los ventiladores.  5.3 Selección de ventiladores.  5.4 Condiciones de ubicación de equipos  5.5 Accesorios para los sistemas de ventilación

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 6. Sistemas y Equipo de Acondicionamiento de Aire.  6.1 Clasificación de sistemas.  6.2 Sistemas de solo aire.  6.3 Sistemas de zona única.  6.4 Sistemas de zona múltiple.  6.5 Sistemas de volumen variable de aire.  6.6 Sistemas de aire y agua.  6.7 Unidades de techo.  6.8 Dispositivos para limpieza del aire (filtros).  6.9 Tipos de limpiadores de aire.  6.10 Requisición de equipos  7. Planificación y Diseño del Sistema de Ventilación y Acondicionamiento de aire  7.1 Cálculo de carga térmica.  7.2 Tipo y ubicación de las unidades terminales.  7.3 Selección de las unidades terminales.  7.4 Ubicación de ductos.  7.5 Accesorios.  7.6 Controles.  7.7 Planos y especificaciones.  7.8 Dimensionamiento de ductos.

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CAPITULO 1: GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS HVAC

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1.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 

Psicrometría

Es la ciencia que estudia el aire y sus propiedades. 

Aire Acondicionado

Proceso del aire en un local cerrado donde se controlan los parámetros de temperatura, humedad, velocidad y pureza dentro de los límites establecidos. 

El Control de Temperatura:

El calor es una forma de energía relacionada directamente con la vibración molecular. Cuando calentamos una sustancia, sus moléculas se mueven rápidamente, generando así una energía: el calor. Si la enfriamos, el movimiento molecular se detiene, bajando así la temperatura. 

El Control de Humedad:

La humedad, se refiere a la cantidad de agua contenida en el aire y se registra por sensaciones de humedad. Este concepto está directamente relacionado con la sensación de confort. El aire ambiente se controla para mantener la humedad relativa preestablecida mediante la humidificación o deshumidificación del aire ambiente. 

Movimiento y Circulación del Aire:

Para obtener el confort deseado, es necesario que el aire sea distribuido y circule uniformemente por todo el recinto, sin producir corrientes desagradables. 

Filtrado, Limpieza y Purificación del Aire :

La eliminación de las partículas de polvo es fundamental para la salud. Conseguir un adecuado filtraje de aire es una labor básica de un equipo de aire acondicionado. A partir de estos conceptos, podrás conocer y entender la diferencia entre la refrigeración y la climatización. 

Ambiente

Medio circundante a una persona o cosas. 

Calor Latente Es el calor agregado a, o eliminado de, una sustancia provoca un cambio de estado



Calor Sensible Es el calor agregado a, o eliminado de, una sustancia provoca un cambio de temperatura.

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

Carga Térmica Cantidad de calor por remover (enfriamiento), adicionar (calefacción) o ambas.



Ciclo de refrigeración



Condensador

Intercambiador de calor en el que el refrigerante se condensa con ayuda de un medio externo (agua o aire). La etapa de condensación del ciclo se efectúa en una unidad llamada “condensador” que se encuentra localizado en el exterior del espacio refrigerado. Aquí el gas refrigerante a alta presión y alta temperatura, rechaza calor hacía el medio ambiente (es enfriado por una corriente de agua o de aire), cambiando de gas a liquido frío y a una alta presión. 

Evaporador

Intercambiador de calor en el que el refrigerante se evapora al absorber calor de otro fluido (agua o aire). En la etapa de evaporación el refrigerante absorbe el calor del espacio que lo rodea y por consiguiente lo enfría. Esta etapa tiene lugar en un componente denominado evaporador, el cual es llamado así debido de que en el refrigerante se evapora cambia de liquido a vapor. 

Compresión

Después de evaporarse el refrigerante sale del evaporador en forma de vapor a baja presión, pasa al compresor en donde se comprime incrementando su presión (este aumento de presión es necesario para que el gas refrigerante cambie fácilmente a liquido y lo bombea así a la etapa de condensación). Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores.

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Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. 

Control y expansión

Esta etapa es desarrollada por un mecanismo de control de flujo, este dispositivo retiene el flujo y expansiona al refrigerante para facilitar su evaporación posterior. Después de que el refrigerante deja el control del flujo se dirige al evaporador para absorber calor y comenzar un nuevo flujo. 

Condiciones Climatológicas

Condiciones del clima exterior de cada lugar donde se requiera el diseño, tales como: temperatura, humedad relativa, altura sobre el nivel del mar, velocidad y dirección del viento. 

Contaminantes en el aire del medio ambiente

Sustancias que existen en estado sólido, líquido o gaseoso, afectando externa o internamente a los equipos e instrumentos utilizados para el monitoreo y control de proceso. 

Documento Normativo Equivalente

Es la norma, especificación, método, estándar o código que cubre los requisitos y/o características físicas, químicas, fisicoquímicas, mecánicas o de cualquier naturaleza establecidas en el documento normativo extranjero citado en la norma de referencia (NRF). 

Ducto

Envolvente de un espacio por el cual es transportado aire, con sección transversal rectangular o circular. 

Presión Es la fuerza ejercida en dirección perpendicular por unidad de superficie.



Volumen Es el espacio ocupado por un cuerpo o sustancia.



Energía Interna Es la suma de la energía potencial y la energía cinética de un a molécula.

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

Filtros de aire

Elementos utilizados para remover partículas contaminantes (polvo, líquidos y algunos gases) que están suspendidos en el aire atmosférico, antes de ser este último introducido a un local. 

Humedad Relativa

La relación de la presión parcial del vapor de agua contenido en el aire con la presión de saturación del vapor correspondiente a la temperatura existente o la relación de la densidad del vapor de agua en el aire. 

Presurización

El proceso de suministrar aire a un espacio para aumentar la presión interna con respecto a la exterior con la finalidad de impedir la entrada de gas, vapores tóxicos, inflamables y/o explosivos. 

Refrigerante

Fluido con características propias de presión y temperatura de ebullición, usado para transferencia de calor en un sistema de refrigeración, el cual absorbe calor a baja temperatura y baja presión; rechaza calor mediante condensación a alta temperatura y alta presión. Actualmente se usan los refrigerantes ecológicos que no dañan la capa de ozono de la atmósfera terrestre, como el R-134a o R-407C o equivalentes que estén aceptados como ecológicos por EPA. 

Temperatura de Bulbo Húmedo (TBH)

La que indica un termómetro cuyo bulbo está cubierto por una media húmeda y expuesto a una corriente de aire por aproximadamente 30 a 35 segundos. 

Temperatura de Bulbo Seco (TBS) La indicada en un termómetro ordinario, aislado de los efectos de la radiación.



Tonelada de Refrigeración Cantidad de calor requerida para fusión de 1 tonelada de hielo sólido en 24 h.



Ventilación Mecánica Proceso de inyectar, recircular o extraer aire de un local, por medios mecánicos.

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

Entalpía Es el nombre dado a una función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación isobárica (es decir, a presión constante) en un sistema termodinámico. H= U+PV Donde: H= Entalpía U= Energía Interna P= Presión V= Volumen



Transferencia de Calor: Es el proceso por el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que tienen diferente temperatura. El calor se transfiere mediante conducción, convección y radiación.



Transferencia de Calor: Conducción. Se denomina conducción del calor a su transferencia desde un extremo a otro del mismo cuerpo o de un cuerpo o sustancia hacia otro. En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se tiene una varilla de metal, se puede someter al calor por uno de sus extremos. Al sujetarla por el otro extremo, la varilla se pone caliente.

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

Transferencia de Calor: Convección. Se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se clasifica en natural y forzada. En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador. En la convección natural el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de flotación, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frio.



Transferencia de Calor: Radiación. Transferencia de energía mediante ondas electromagnéticas emanados por cuerpos calientes y absorbidos por cuerpo fríos.



Termodinámica Es la ciencia que estudia las transformaciones e intercambios de la energía.

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1.2 UNIDADES UTILIZADAS LONGITUD  Sistema inglés: 12 in = 1 ft  Sistema métrico: 1 m = 100 cm = 1000 mm  Sistema inglés-métrico: 1 ft = 0.3048 m ÁREA  Sistema inglés: 144 /in2 = 1 ft2  Sistema inglés -métrico: 1 ft2 = 0.093 m2 VOLUMEN  Sistema inglés: 1728 in3 = 1 ft3 = 7.48 gal  Sistema inglés-métrico: 1 ft3 = 0.0283 m3 1 gal = 3.785 lt MASA  Sistema inglés: 1 lb = 16 oz = 7000 gr  Sistema métrico: 1 kg = 1000 gr

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 Sistema ingles-métrico: 2.2 lb = 1 kg FUERZA  Sistema inglés-métrico: 1 lb = 4.45 N VELOCIDAD  Sistema inglés: 1 ft/s = 0.68 mi/h  Sistema inglés-métrico: 1 ft/s = 0.3048 m/s =1.097 km/h DENSIDAD  Sistema inglés-métrico: 1 lb/ft3 = 16 kg/m3 PRESION  Sistema inglés: 1 psi = 2.3 ft de agua = 2.04 in Hg  Sistema métrico: 1 atm = 101.3 N/m3 = 101.3 Pa  Sistema inglés -métrico: 14.7 psi = 1 atm TEMPERATURA  Sistema inglés: ºF = ºR – 460  Sistema métrico: º C = º K - 273

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 Sistema inglés-métrico: º F = (9/5) ºC + 32 º C = (5/9) (º F - 32 ) ENERGÍA  Sistema inglés: 1 BTU = 778 ft-lb  Sistema métrico: 1 J = 1 w-s = 0.239 cal  Sistema inglés -métrico: 1 BTU = 1055 J = 252 cal CALOR ESPECÍFICO  Sistema inglés-métrico: 1 BTU/lb -º F = 1 cal/g ºC 1 BTU/lb -º F = 4.2 kJ/kg ºC POTENCIA (VALOR DE ENERGIA) 3410 BTU/h = 1 KW 1 T.R. = 12,000 BTU/h COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR  Sistema inglés -métrico: 1 BTU/h-ft2 -ºF = 5.68 W/m2 º C FLUJO VOLUMÉTRICO  Sistema inglés -métrico: 1 CFM = 1.70 m3/h 1 GPM = 500 lb/h

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1.3 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS UTILIZADAS EN LOS SISTEMAS HVAC A

Área.

a.s.

Aire seco.

BTU Unidad térmica británica. ºC

Grados Celsius

ºF

Grados Fahrenheit

GPM Galones por minuto Ft

Pies

Pa

Pascales

Lb

Libras

nr/h

Cambios por hora o número de revoluciones por hora.

dB (A) Decibelios ft/min

Pies por minuto.

kPa

Presión en Kilopascal.

mm c. a. Presión en milímetros columna de agua (25 mm = 1,0 pulgada columna de agua). PCM (CFM) Pies cúbicos por minuto (cubic feet per minute). 1 T. R. H/V

Tonelada de refrigeración (12 660 kJ/h = 12 000 BTU/h). Horizontal / Vertical.

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1.4 NORMAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS SISTEMAS HVAC ASHRAE American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros en Aire Acondicionado, Refrigeración y Calefacción). ASTM

American Society of Testing Materials (Sociedad Americana de Prueba de Materiales). EMA

Entidad Mexicana de Acreditación. EPA

Environmental Protection Agency (Agencia de Protección al Medio Ambiente de los Estados Unidos de Norteamérica). HVAC

Heating Ventilation and Air Conditioning (Aire Acondicionado, Ventilación y Calefacción). ISA

The Instrumentation, Systems and Automation Society (Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización). SMACNA Sheet Metal and Air Conditioning Contractor's National Association (Asociación de Contratistas de ductos de metal para Aire acondicionado). NFPA National Fire Protection Association (Asociación Nacional de Protección del Fuego). ARI Air Conditioning and Refrigeration Institute(Instituto de Aire Acondicionado y Refrigeración)

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2. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS HVAC

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2.1 SISTEMAS DE VENTILACIÓN: TIPOS DE VENTILADORES: Los ventiladores se pueden clasificar en dos grandes grupos: los ventiladores centrífugos y los ventiladores axiales, que difieren entre sí en la dirección del flujo de aire que pasa por ellos, ambos pueden funcionar como extractores de aire.

2.2 Sistemas de Aire Acondicionado: Sistemas Convencionales, Sistemas Industriales Sistemas convencionales: Equipo tipo ventana: La venta y distribución de los equipos de ventana en la actualidad es alta debido a los bajos costos del mismo. La evaluación de la capacidad y otros estándares técnicos están sujetos a las determinaciones del especialista HVAC, que con un conjunto de normas y estándares realiza la selección adecuada del equipo a instalar. El equipo de ventana satisface una necesidad muy precisa; el enfriamiento de un sitio reducido a un costo mínimo y con la posibilidad de cambio de sitio. Ambas condiciones eliminan totalmente la posibilidad de instalación de un sistema central.

Equipo Tipo Ventana

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Equipos Divididos Convencionales: Minisplit y Multisplit: La unidad formada por el compresor y el condensador está situada en el exterior. La unidad evaporadora se instala en el interior: Techo, uro o piso. Con una sola condensadora se puede instalar una o varias evaporadoras controladas de manera independiente.

Multisplit Minisplit tipo: Piso Techo

Minisplit tipo: Piso Muro

Equipos Portátiles: Los equipos de aire acondicionado portátil cuentan con la ventaja de que no requieren instalación. Además, cuenta con otra ventaja que es su movilidad lo que nos permite trasladarlo de una habitación a otra sin problemas para utilizarlo donde lo necesitemos en cada momento, una observación es que se debe tener una descarga para un ducto del aire caliente del recinto.

Equipo Portátil

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Sistemas Industriales: Equipo dividido 

Equipo de descarga indirecta mediante una red de conductos y emisión de aire a través de rejillas en pared o difusores en techo.



Equipo formado por dos unidades: Condensadora y Manejadora de Aire



La Condensadora y la manejadora de aire se interconectan y de la manejadora de aire salen la red de ductos, para ser distribuidos en el interior.

Equipo Dividido: Condensadora y Manejadora de Aire

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Equipos Paquetes de Aire: Los acondicionadores tipo paquete (unidad de condensación y manejadora en una sola unidad) son de fácil instalación ya que solo es necesaria la conexión de energía y ducteria, son la solución ideal para climatizar locales en una sola planta tales como tiendas de autoservicio, gasolineras, supermercados, naves industriales.

Equipos Paquete de Aire

Chillers: Estos equipos utilizan un sistema de agua helada el cual es transportado en una red de tuberías. Estos sistemas se utilizan después de 120 T.R. En donde la mayoría de los especialistas HVAC comúnmente suelen seleccionar equipos paquetes de aire para sustituir este diseño ya que su instalación es más compleja y su mantenimiento más costoso.

Chillers

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2.3 Sistemas Auxiliares Equipos auxiliares   

Unidad de Presurización Bomba de agua Unidades de filtración

Unidad de Filtración

Las características que comúnmente vienen en los equipos son:       

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Capacidad del motor (kW) Tensión operación (Volts) Corriente (Amperes) Factor de potencia (%) Año de inicio de operación Potencia medida (kW) Capacidad de flujo de aire del equipo

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CAPÍTULO 3. CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE

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3.1 GENERALIDADES Acondicionar el aire es controlar su temperatura, humedad, distribución y pureza. Su objetivo es procurar la comodidad de los ocupantes de residencias, teatros, escuelas, etcétera, o bien, en la industria, mantener productos alimenticios, productos químicos, etcétera, a muy bajas temperaturas para evitar que se contaminen. Antes de estudiar el acondicionamiento de aire es necesario conocer sus características y propiedades. 3.2 COMPOSICIÓN DEL AIRE La atmósfera que rodea la tierra es una mezcla de gases cuya composición es: Volumen en %

Peso en %

Nitrógeno

78.1

76.0

Oxigeno

20.9

23.1

Argón

1.0

0.9

3.3 PROPIEDADES DEL AIRE El aire contiene por lo general:

   

Nitrógeno Oxigeno Argón Bióxido de carbono

   

Hidrogeno Xenón Kriptón Otros

78.03 20.99 0.94 0.03

GASES EN %

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 Humos de sulfuros  Humos de ácidos  C O2      

IMPUREZAS

Polvo Cenizas Minerales Vegetales Animales Microorganismos

Calor especifico Cp Se define como la cantidad de calor en BTU necesaria para hacer cambiar la temperatura de 1 lb de ala sustancia a 1ºF. El calor específico del aire no es constante, sino que depende de la temperatura. Para fines prácticos se usa: Calor especifico: CP = 0.2415 o

0.24 BTU/lbºF

Para fines que requiere precisión: CP = 0.24112 + 0.000009T Peso específico W Peso del aire seco: 0.07496 lb/ pie3 (a 70ºF y 29.92 plg de Hg) Peso del aire seco contenido en un pie3 de aire saturado: 0.07309 lb/ pie3 (a 70ºF y 29.92 plg de Hg) Volumen especifico V El volumen específico es el recíproco del peso específico, ó sea: V=1/W Para T = 70 ºF y P = 29.92 plg de Hg: v = 13.34 pie3 / lb (aire seco)

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v = 13.68 pie3 / lb (aire seco contenido en una libra de aire saturado) Humedad absoluta o densidad dV El peso de vapor de agua expresado en libras o granos por cada pie cubico de espacio se llama “humedad absoluta” o “densidad del vapor de agua”, cuando el aire no está saturado y como d d Cuando sí lo está; en este caso se halla en las columnas 4 y 5 de las tablas de aire-vapor (Tablas Psicrométricas). 1 lb = 7000 granos Humedad específica o relación de humedad (W v) El peso de vapor de agua expresado en libras o granos por libra de aire seco se llama humedad específica, cuando la mezcla no está saturada, y como W d. Cuando si lo está; su valor se encuentra en las columnas 6 y 7 de las tablas aire-vapor (Tablas Psicrométricas) a diferentes presiones o temperaturas. Humedad relativa (Ø) Se define como la relación de la presión parcial de vapor en el aire con la presión de saturación del vapor correspondiente a la temperatura existente. O bien es la relación de la densidad del vapor de agua en el aire con la densidad de saturación a la temperatura correspondiente.

Otra fórmula muy útil que tenemos es:

Variación de la humedad relativa (Ø) a) La humedad relativa se puede aumentar de las siguientes formas: 1. Reduciendo la temperatura, sin variar la humedad absoluta. 2. Aumentando la humedad absoluta sin variar la temperatura. b) La humedad relativa se puede disminuir de las siguientes maneras: 1. Aumentando la temperatura, sin variar la humedad absoluta.

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2. Disminuyendo la humedad absoluta, sin variar la temperatura final. Temperatura de rocío (TW)  Indica la cantidad de humedad contenida en el aire.  Es la temperatura a la cual el aire se satura cuando se enfría, suponiendo que no hay aumento ni disminución de humedad, y esta expresada en grados Fahrenheit.  La temperatura de rocío no se puede cambiar, si no se aumenta o disminuye la humedad del aire, aunque se aumente o disminuya el calor.  Si el aire se enfría a una temperatura menor que la del rocío, empieza la condensación y se establece una nueva temperatura de rocío.  La temperatura del aire se puede disminuir, substrayendo humedad del aire, o sea, substrayendo vapor de agua de un peso dado de aire, y se puede aumentar añadiendo vapor de agua a un peso dado de aire. La temperatura de rocío de a cualquier mezcla de aire y vapor de agua se puede determinar de la manera siguiente: 1. Enfriando poco a poco un recipiente que contenga aire, la temperatura a la que la condensación empieza a aparecer en las paredes del recipiente es la temperatura de rocío. 2. La temperatura de rocío se puede encontrar psicrométricamente partiendo de la temperatura de bulbo húmedo y de bulbo seco.

CARACTERISTÍCAS DE LA TEMPERATURA DE ROCÍO

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 Medida de la humedad  Temperatura a la cual se satura el aire  Temperatura que no cambia sin cambiar la humedad  Si se enfría por debajo de esta ,empieza la condensación  Solo se reduce disminuyendo vapor  Solo aumenta añadiendo vapor

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Fórmulas experimentales de la presión parcial del vapor de agua

(Apjohn, 1837)

(Farrel, 1886)

(Carrier, 1911)

Presión actual del vapor de agua Presión de evaporación del líquido a Temperatura de bulbo seco Temperatura de bulbo húmedo Entalpía del aire La entalpía total del aire húmedo es igual a la suma de la entalpía del aire seco, más la entalpía del vapor de agua contenido en la mezcla.

Donde: ht entalpía total del aire en Btu/ lba hs entalpía del aire seco en Btu/ lba hL entalpía del vapor de agua en Btu/ lba A la entalpía del aire seco se le llama también calor sensible del aire y suele representar por la letra qs. Por lo tanto:

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hs= qs

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La entalpía de vapor de agua multiplicada por las libras de vapor se conoce como calor latente y suele representar por la letra qL

Por lo tanto:

hL= qL

Donde: Wv= Libras de vapor contenidas en 1 libra de aire seco. hv= Entalpía del vapor de agua en BTU/lbv tomados de las tablas psicrométricas (Columna 11) El calor total del aire viene dado por la suma del calor latente y el calor sensible, el cual la expresión es:

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CAPÍTULO 4. TABLAS Y CARTAS PSICROMÉTRICAS

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4.1 Tablas psicrométricas. Las tablas psicrométricas se tomaron del Heating, Ventilating and Air Conditioning Guide, Capitulo 1. En ellas se muestra las propiedades de la mezcla de aire con vapor saturado, desde -25 ºF a 164 ºF. (Reproducidas de Principles of Refrigeration por Roy J. Dossat, con autorización de John Wiley & Sons, Inc.) Problema 4.1.- Utilizando las tablas psicrométricas Se tiene aire cuya temperatura de bulbo seco es de 35 oF, y Φ=80 %, se calienta y se agrega agua, hasta que se tiene una TBS=70 oF, y una Φ=50 %; con ayuda de las tablas, calcule: 1. 2. 3. 4. 5.

El cambio de la presión parcial del vapor. La cantidad de agua que se agrega durante el proceso. El calor total agregado. El cambio de calor sensible. El cambio de calor latente.

Solución: 1.- El cambio de la presión parcial del vapor. De las tablas se tiene: Para TBS1=35 oF

De las tablas tenemos que:

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Para TBS2=70 oF

De las tablas tenemos que:

Por lo cual,

2.- La cantidad de agua agregada. Para calcular el agua agregada debemos hacer la diferencia de la humedad específica de la mayor temperatura con la de menor temperatura, lo cual indica que tenemos:

Para TBS1=35 oF

Tenemos que la fórmula de la humedad relativa de acuerdo a los datos que tenemos es:

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Para TBS2=70 oF

Por lo tanto, el agua agregada durante el proceso es:

3.- El calor agregado Para TBS1=35 °F

De las tablas obtenemos los siguientes datos

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Para TBS2=70°F

El calor agregado es:

4.- El cambio de calor sensible

5.- El cambio de calor latente

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4.2 Carta psicrométrica. Es la representación gráfica de las tablas y con ellas se pueden analizar gráficamente las propiedades psicrométricas y se facilita la solución de diferentes problemas.

La carta psicrométrica, básicamente, la relación entre las cinco siguientes propiedades del aire. 1. Temperatura de bulbo húmedo 2. Temperatura de rocío 3. Temperatura de bulbo seco 4. Humedad relativa 5. Humedad específica

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Problema 4.2.Utilizar la carta psicrométrica para sí tenemos cierta cantidad de aire, cuya temperatura de bulbo seco es de 70°F y la de bulbo húmedo de 61°F. De la carta psicrométrica obtenga los siguientes datos. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

La temperatura de rocío La humedad especifica La humedad relativa La presión parcial del vapor (fórmula). El volumen especifico El calor total por libra de aire

W

2 h=

7.1

/lb TU B 5 TBH= 61°F(DATO)

TW = 55.8°F

0.21 lb/plg Wv= 66 granos/lbas P= v

60 Ø=

%

3

V= 13.55 pie/lb

TBS= 70°F(DATO)

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2

TBS

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4.3 Propiedades psicrométricas a diferentes altitudes. La mayoría de las cartas psicrométricas se han hecho para presiones barométricas, al nivel del mar, Pb = 29.92 plg de Hg, sin embargo, hay cartas especiales para ciertos lugares que se encuentran a diferentes altitudes, como la carta para 7500 pies de altitud de la ciudad de México. Cuando se requieren hacer cálculos psicrométrica de un lugar cuya altitud es considerable y no se cuenta con una carta especial, se usa la carta estándar al nivel del mar, haciendo las correspondientes correcciones de humedad específica, entalpia y volumen. La carta psicrométrica estándar contiene las tablas necesarias para poder hacer dichas correcciones; por lo general, estas tablas de correcciones están localizadas en el margen izquierdo de la misma. Corrección de la humedad específica (Wc) Para obtener la corrección de la humedad específica se usa la tabla de correcciones que se muestra en el margen izquierdo superior de la carta psicrométrica. En las abscisas se entra con la altitud pies o bien con la diferencia de presiones ΔP en plg de Hg, entre la presión barométrica del lugar y la del nivel del mar, y en las ordenadas con la TBH, la lectura correspondiente es la corrección Δ . Este valor leído en la tabla debe reducirse en un 1% por cada 24 0F de diferencia entre la TBS y la TBH, o sea que la corrección final será:

Donde Corrección total de la humedad especifica en granos por lb de aire seco. Corrección tabulada en la tabla de la humedad especifica en granos/lb de aire seco. TBS

Temperatura de bulbo seco

TBH

Temperatura de bulbo húmedo

Corrección de la entalpia (h) Usando la tabla de correcciones de la misma manera que se explicó al hablar de la corrección de humedad específica, se encuentra la corrección de la entalpia Δh.

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Corrección del volumen específico (v) El volumen especifico de la mezcla aire vapor, basándose en la ecuación de los gases y en la ecuación de la humedad específica en función de la presión parcial puede encontrarse con la siguiente expresión:

Donde Volumen de una libra de mezcla en pies3 TBS

Temperatura de bulbo seco

Pb

Presión barométrica en plg de Hg Humedad especifica en granos/lb de aire seco.

Desviación de la entalpía La entalpia no es del todo constante e temperatura de saturación adiabáticas constantes (o a temperatura de bulbo húmedo), sino que aumenta ligeramente cuando se aproxima a la saturación. En las cartas se muestra las entalpias del aire saturado a distintas temperaturas; en varias se muestran también las curvas de deviación para condiciones no saturadas (consulte la carta psicrométrica).La desviación solo se usa cuando se requiere valores muy precisos, pero en problemas prácticos de ingeniería suele omitirse sin que los resultados varíen significativamente. Fórmula de la presión parcial de vapor en función de la humedad específica y presión barométrica:

Problema 4.3. La ciudad de Monterrey se encuentra a una altura de 1764 pies sobre el nivel del mar, la temperatura de bulbo seco promedio es de 72 0F y la temperatura de bulbo húmedo 57 0F. Encuentre las características del aire. Los valores de corrección, para una altitud de 1800 pies y una TBH= 57 0F, son:

Ahora bien, la carta, para P= 29.92 plg de Hg (nivel del mar) condiciones estándar se obtiene:

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Por lo tanto, haciendo las correcciones:

Por lo tanto la humedad específica corregida tenemos:

Para la entalpia corregida, tenemos de la lectura de la carta psicrométrica el valor de desviación de la entalpía -0.085 BTU/lba :

Calculo de la humedad relativa Φ La presión parcial de vapor Pv se calcula de la siguiente manera:

De las tablas, para T=72 0F;

Pd=0.791 plg de Hg

La temperatura de rocío para Pv=0.3206 plg de Hg es aproximadamente T=46.5 0F debido a que es un valor que se encuentra entre 46 ºF y 47ºF (de las tablas psicrométricas). El volumen específico del aire en ciudad de Monterrey es:

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Capítulo 5. Ventiladores y Dispositivos de Distribución de Aire

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5.1 Tipos de ventiladores. Ventilador: Es una máquina de fluido concebida para producir una corriente de aire mediante un rodete con aspas que giran produciendo una diferencia de presiones. Entre sus aplicaciones, destacan las de hacer circular y renovar el aire en un lugar cerrado para proporcionar oxígeno suficiente a los ocupantes y eliminar olores, principalmente en lugares cerrados; así como la de disminuir la resistencia de transmisión de calor por convección. Otra definición es turbomáquina que transmite energía para generar la presión necesaria con la que mantiene un flujo continuo de aire. Para Líquidos: Bombas Generadoras Turbomáquinas Máquinas de Hidráulicas Máquinas de Fluido

Para Gases: Ventiladores

Motoras: Turbinas Hidráulicas Máquinas de Desplazamiento Positivo

Máquinas Térmicas

Clasificación de las Máquinas

Máquinas-Herramientas

Máquinas Eléctricas

A continuación se muestra los tipos de ventiladores según su diseño:

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Ventilador Centrífugo

Tipos de aspas de impulsor para ventiladores centrífugos

Ventilador Axial

Ventiladores de flujo axial: a) De hélice b) Tuboaxial c) De aspas axiales.

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5.2 Características de funcionamiento de los ventiladores. La característica de funcionamiento de los ventiladores se le llama al flujo de volumétrico de aire que sale, y la presión que crea el ventilador. Otras características de funcionamiento importantes:  La eficiencia.  La potencia al freno o potencia consumida (BHP, brake horsepower, caballos de potencia al freno). La potencia consumida de un ventilador es siempre mayor que la potencia entregada, debido a la fricción y otras pérdidas. Un parámetro importante que tenemos es la relación de eficiencia energética (Energy Efficiency Ratio, EER), Se define así:

La EER se ha establecido porque es de uso y compresiones más fácil para el consumidor. Ya es requisito legal el que los fabricantes de determinados equipos de acondicionamiento identifiquen la EER de sus productos. Ejemplo.Una persona va a comprar un aire acondicionado tipo minisplit, y ve que la capacidad de una unidad en el aparador tiene marcada la EER de 6.2. Otra unidad no tiene la EER en su etiqueta, pero un folleto menciona que la capacidad de enfriamiento es de 9200 BTU/hr. y el consumo de potencia es de 1200 Watts, en condiciones normales. ¿Cuál unidad será más eficiente en cuanto al uso de energía? Calculando el EER

La segunda unidad tiene una eficiencia considerablemente mejor en el uso de la energía. El consumo de potencia de la primera unidad, a plena carga sería.

Y por lo tanto sería menos conveniente este equipo.

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5.3 Selección de ventiladores. La selección del mejor tipo de ventilador para determinada aplicación depende de las características de funcionamiento y de otras particularidades, que se describirán a continuación. Ventiladores de hélice No pueden crear altas presiones, y por lo mismo se usan cuando no hay nada de ductería. Su costo es bajo, y sus aplicaciones típicas son como ventiladores de escape de pared o de ventana.

Ventiladores Centrífugos Son los que se usan con más frecuencia en los sistemas de acondicionamiento de aire con ducteria.

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Ventiladores Tuboaxiales y de aspas axiales Se pueden usar en los sistemas con ductos. La distribución del aire en los primeros es dispareja, por lo que no son adecuados para los sistemas de acondicionamiento de aire. Los ventiladores de aspas axiales si son adecuados. En general producen un mayor ruido que los ventiladores centrífugos, por lo cual podría necesitar de mayores medidas de ruido.

Clasificación por Presión Ventiladores de Baja Presión.- Se llaman así a los que no alcanzan 70 Pa (0.01015 Psi). Ventiladores de Mediana Presión.- Se encuentran entre 70 Pa (0.01015 Psi) y 3000 Pa (0.435113 Psi). Ventiladores de Alta Presión.- Cuando la presión alcanza más de los 3000 Pa (0.435113 Psi).

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5.4 Condiciones de Ubicación de Equipos Los equipos de ventilación se pueden instalar de acuerdo al acabado de la instalación el cual puede ser en techo, muro o plafón. La ubicación de los dispositivos de distribución de aire en el recinto es muy importante para lograr una buena distribución.  Alto en la pared  En cielo raso  Bajo en la pared  En piso  Alto en la pared Es un buen lugar para el enfriamiento, porque el aire frio desciende en forma natural y se tendrá una circulación adecuada de aire por la zona ocupada. No es buena ubicación para la calefacción, porque el aire caliente se eleva y deja una zona sin movimiento en el área ocupada.

Ubicación de la salida alta en pared

 En cielo raso Es una ubicación excelente para el enfriamiento. No es muy buena ubicación para la calefacción, porque el aire caliente se eleva, a menos que se le fuerce hacia abajo a alta velocidad.

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Ubicación de la salida de cielo raso; es buena distribución para el enfriamiento

 Bajo en la pared Es buena ubicación para la calefacción, porque el aire caliente se eleva en forma natural, pero el aire frio tendera a permanecer cerca del piso.

Ubicación de piso; da buena distribución de aire para calefacción

 En piso Es una excelente ubicación para la calefacción, si se ubica bajo las ventanas, porque contrarresta el tiro descendente de aire frio que resultaría cerca del vidrio. También se puede usar para enfriamiento si se logra una velocidad adecuada de salida, forzando al aire frio a elevarse y a circular.

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5.5 Accesorios para los sistemas de ventilación Hay cuatro tipos de dispositivos de suministro de aire que se usan para crear una buena distribución de aire en el espacio acondicionado: a)

Parrillas

b)

Difusores de cielo raso

c)

Difusores de ranura

d)

Cámaras plena de cielo raso a) Parrillas

Estos dispositivos consisten de un marco y barras paralelas, que pueden ser fijas o ajustables. Las barras sirven para desviar el suministro de aire en la dirección en la que disponga, y si son ajustables, para el alcance y dispersión del aire.

Parillas

b) Difusores de cielo raso Consisten, en general, de una serie de anillos concéntricos separados, o persianas con un collarín o cuello para conectarlas con el ducto. Pueden ser redondos, cuadrados o rectangulares. Además de los que distribuyen el aire por igual en todas direcciones, se pueden diseñar para distribuirlo en una dirección determinada. Se consiguen también difusores de cielo raso en forma de tableros perforados. A veces se usa este tipo porque combina arquitectónicamente con la apariencia de un cielo raso de tableros suspendidos.

Difusores de cielo raso

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c) Difusores de ranura Es una salida larga en forma de banda con una o más abertura angosta, dependiendo del número de barras o persianas.

Difusor de ranura

d) Cámaras plena de cielo raso Estas unidades de techo se consiguen con ranuras o perforaciones en la mayor parte o en totalidad del cielo raso. El espacio sobre el cielo se usa con una gran cámara a través de la cual se suministra el aire

Empleo de difusores de salida de 1, 2 y 3 direcciones

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Los componentes de una instalación de ventilación: 1. 2. 3. 4.

Ventiladores: máquinas que hacen moverse el aire al generar una presión. Conducciones: por donde circula el aire de un local a otro. Elementos de difusión: rejillas o bocas de entrada y salida de aire. Elementos accesorios: compuertas, mandos, reguladores.

Instalaciones de ventilación Las instalaciones de ventilación se encargan de extraer o introducir aire del exterior en un ambiente o zona interior. La ventilación es necesaria en los recintos para:   

Aportar aire nuevo con oxígeno para la respiración de las personas. Extraer el aire viciado producido por la respiración, humos, gases, etc. Rebajar la temperatura interior en locales no climatizados.

La ventilación también se realiza en las zonas de trabajo para extraer gases o apartarlos de la respiración del operario.

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Ejemplo de usos de la ventilación:      

Extracción de humos en cocinas. Extracción de humos en garajes de automóviles. Extracción de gases en zonas de pintura. Extracción de aire en zonas de soldaduras. Renovación de ambientes en locales cerrados, cines, auditorios, discotecas. Ventilación en granjas para rebajar la temperatura del ambiente.

Cálculo de la selección de un equipo de ventilación: Para el cálculo de la ventilación necesaria en un local depende de actividad física de los ocupantes, ya que al realizar ejercicio físico, como bailar, o caminar, se consume más oxígeno que si se permanece sentado en reposo. También depende del tipo de local, ya que la ventilación necesaria es distinta en una tienda, bar, bodega, baño, etc. El concepto de renovaciones/hora se refiere a una extracción capaz de aportar varias veces el volumen del local, es decir renovamos su aire completamente varias veces cada hora. Fórmulas para la selección: V=AxH Donde: V = volumen del espacio en m³ A = área en m² H = altura en m Q = (nr/hr) x V Donde: Q= caudal de aire que se requiere desplazar en m³ x hr V= volumen del espacio que se requiere ventilar en m³ nr / hr = número de renovaciones por hora

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Renovaciones por hora

Caudal extraído del recinto

Volumen del local

Tipos de ventilación: Impulsión y Extracción Muchas veces al instalador se la presenta la duda entre extraer al aire del local o impulsar al mismo aire del exterior. En general podremos pensar que si un local está en sobrepresión respecto a otro o al exterior, la posibilidad de introducir contaminantes del segundo al primero se reduce. Hay que tener en cuenta que en recinto cualquiera no se fabrica ni se destruye aire. Para extraer aire por una abertura, tendrá que entrar el mismo caudal por otra.

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Por sobre-presión En locales o zonas donde impulsamos aire del exterior al local ocurre que el aire interior saldrá por rejillas o puertas.

Sobrepresión

Muchas veces la presión del aire en el local provocará que las puertas cuesten de abrir y que cierren violentamente. Por depresión Si instalamos un extractor, el local estará en depresión. Si sacamos aire del local, el aire exterior puede entrar dejando alguna ventana entreabierta, o colocando rejillas de entrada de aire.

En ambos casos deberemos asegurar otra abertura para la entrada o salida libre del aire, o la instalación no realizará su cometido. En grandes locales de reunión, se debe instalar un extractor y un impulsor, para asegurar con exactitud la circulación de aire bajo cualquier supuesto.

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Es este caso lo llamamos extracción completa. Extracción localizada En muchos locales industriales se realizan procesos que generan emisiones de gases u olores. Si estos procesos se realizan en una zona concreta, lo mejor es realizar una extracción localizada, para evitar que se expandan por todo el recinto. La extracción localizada consiste en arrastrar la contaminación mediante una velocidad mínima del aire, y para ello deberemos de calcular el caudal en función de la superficie de la campana, con la fórmula del caudal:

Extracción localizada

Instalación de una campana de extracción

Q = caudal del ventilador en m3/s S = superficie de la campana en m2 V = velocidad mínima en m/s (cocinas = 1 m/s, Otros gases = 1,5 m/s)

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Extracción centralizada En caso de edificios divididos en estancias separadas y algunas de las cuales no tienen ventanas, caso de edificios de oficinas, o centros comerciales, se instala un sistema de ventilación para todo el edificio, que llamaremos ventilación centralizada. Mediante una red de conductos comunicaremos con todos los locales, asegurándonos de que también el aire pueda salir mediante otra red al exterior.

Extracción centralizada

Recomendaciones:  En locales con muchas personas es mejor impulsar aire del exterior, para asegurar que el aire que aportamos es nuevo.  En locales con peligro de incendio es mejor extraer (garajes, almacenes).  Siempre que haya un foco de contaminación, humos, etc., es mejor una extracción localizada.  Si los locales adyacentes pueden ser peligrosos o sucios, es mejor ventilar por sobre-presión.

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CAPÍTULO 6. Sistemas y Equipo de Acondicionamiento de Aire

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6.1 Clasificación de sistemas. Un sistema de acondicionamiento de aire consiste básicamente de una fuente de enfriamiento o en su caso calefacción, un dispositivo para impartir movimiento a un fluido, el sistema de distribución del fluido y las unidades terminales. Su clasificación general:     

Sistemas de solo aire Sistemas de zona única. Sistemas de zona múltiple. Sistemas de volumen variable de aire. Sistemas de aire y agua.

6.2 Sistemas de solo aire. La esencia de estos tipos de sistemas es que solo distribuye aire a los recintos. El único fluido que entra en el espacio acondicionado es el aire. Este aire, proviene del exterior y está ya tratado, es decir, filtrado, enfriado y deshumidificado, según las necesidades. El aire puede provenir de una manejadora que a su vez recibe el frio de un productor central que incluye en su interior el sistema de tratamiento de aire y el equipo productor de frío, o incluso puede ser una manejadora atendida desde un equipo partido.

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6.3 Sistemas de zona única. Son los sistemas más sencillos de solo aire. Una unidad primero acondicionada y después distribuye un volumen constante de aire por un ducto a un grupo de recintos. Por lo tanto no se pueden controlar por separado las condiciones en cada uno de ellos.

Disposición del equipo en un sistema de zona única para acondicionamiento de aire. 6.4 Sistemas de zona múltiple. Este sistema usa una unidad de manejadora de aire que tiene un serpentín de calentamiento (calefacción) y un serpentín de enfriamiento. 6.5 Sistemas de volumen variable de aire. En estos sistemas se tiene un solo ducto principal que parte de la unidad manejadora de aire, al igual que en un sistema de zona única. Sin embargo, la cantidad de aire que se suministra a cada ramal varía como se muestra en la figura. Un termostato de recinto hace trabajar una compuerta u otro dispositivo de control que regula el flujo de aire volumétrico a la zona, en respuesta a la carga.

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6.6 Sistemas de aire y agua. Los sistemas combinados de aire-agua distribuyen tanto agua helada y/o caliente, y aire acondicionado desde un sistema central, hasta los recintos individuales. Las unidades terminales en cada recinto enfrían o calientan el recinto. Los sistemas aire-agua emplean las mejores características de los sistemas de solo aire y de solo agua. La mayoría parte de la energía la transporta solo el agua. En general, las cantidades de aire que se distribuyen solo son las suficientes para ventilación. Por lo tanto, el espacio total necesario de entrepiso y cielo rasos es pequeño. Además el aire en general se maneja a grandes velocidades. 6.7 Unidades de techo Este tipo de equipo unitario está diseñado para instalarse en el exterior y generalmente se instala en los techos. Con frecuencia, todo el equipo de refrigeración, enfriamiento y manejo de aire se arman juntos, aunque el compresor y el condensador pueden estar alejados. Las unidades de techo se pueden usar con ducteria y salida de aire. Deben tener características impermeables, que no se necesitan en el equipo que trabaja en los interiores. Las ventajas de las unidades de techo son que no ocupan espacio en la construcción.

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6.8 Dispositivos para limpieza del aire (filtros). Los dispositivos que hacen circular el aire en general tienen la posibilidad de eliminar algunos de los contaminantes. La mayor parte de los sistemas cuentan con dispositivos que eliminan las partículas de polvo o tierra, que se originan principalmente por la contaminación industrial. Es necesaria la limpieza del aire por las siguientes razones: La limpieza del aire con frecuencia se trata casuísticamente cuando se diseña y se opera un sistema de acondicionamiento de aire.  Protección de la salud y el confort humano Las partículas de polvo se relacionan con serios padecimientos respiratorios (enfisema y asma).  Mantenimiento de la limpieza de las superficies y muebles del recinto  Protección del equipo de acondicionamiento de aire. Algunos equipos no trabajan correctamente o se gastan con mayor rapidez sin la limpieza adecuada.  Protección de la maquinaria de acondicionamiento de aire El polvo que se acumula en los serpentines aumenta se resistencia a la transferencia de calor. Los limpiadores de aire pueden eliminar el polvo de tres formas principales:  Impacto Las partículas de polvo en la corriente de aire chocan con el medio filtrante y se detienen.

Método de impacto  Colado Las partículas de polvo son mayores que el espacio entre fibras adyacentes y por lo tanto no pasan a la corriente de aire.

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Método de colado

 Precipitación electrostática A las partículas de polvo se les comunica una carga eléctrica. Al medio filtrante se le comunica la carga opuesta, y por lo tanto las partículas son atraídas hacia el medio.

Método de precipitado electrostático

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 Tipo de medio filtrante El filtro de impacto viscoso tiene medio de fibras gruesas recubiertas con un adhesivo viscoso. Se usan en general fibra de vidrio y pantallas metálicas. Las velocidades del aire van de 300 a 600 ft/min. La caída de presión cuando están limpios es baja, de aproximadamente 0.1 in de agua; se debe dar servicio al filtro cuando la resistencia alcanza 0.5 in de agua. Este filtro elimina satisfactoriamente las partículas mayores de polvo, pero no las pequeñas. Su costo es económico.

Filtro desechable de impacto viscoso

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6.9 Tipos de limpiadores de aire El filtro de aire tipo seco usa colchoneta de fibra sin recubrir. Los materiales que mas utiliza son fibra de vidrio y papel. Los medios pueden fabricarse gruesas distribuidas toscamente, o fibras finas empacadas densamente. El filtro es de muy alta eficiencia, tipo seco, para eliminar partículas extremadamente pequeñas. Que resisten lavados repetidos, pero su costo es más elevado que los del tipo desechable.

Filtro seco tipo alta eficiencia (HEPA)

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 Estacionarios renovables Se fabrican en forma de tableros rectangulares que se colocan o apilan a lo largo, y se reemplazan, o se limpian, cuando están sucios. Consisten en un rollo montado en un carrete, que se mueve a través de la corriente de aire. Con frecuencia se controla el movimiento del medio mediante un interruptor de presión que siente la caída de presión a través del medio.

Filtro renovable automático

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 Limpiadores electrónicos de aire En este tipo no hay material fibroso que atrape al polvo. Mediante una malla electrizada se comunica un alto voltaje a las partículas de polvo. A una electricidad opuesta. Cuando la corriente de aire cargado pasa entre las placas, las partículas son atraídas hacia ellas. Estas pueden estar cubiertas con un material viscoso para detener el polvo. Después de determinado tiempo se debe quitar el limpiador para limpiar las placas y eliminar el polvo. Los limpiadores electrónicos son muy costosos, pero son muy eficientes para eliminar partículas tanto grandes como pequeñas.

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6.10 Requisición de equipos Para la requisición de los equipos es necesario seleccionar un fabricante recomendado de acuerdo a las condiciones del ambiente en donde se va a instalar el equipo. Algunas marcas que fabrican equipos residenciales: LG, Samsung, Prime, York, Carrier, etc. Algunas marcas que fabrican equipos industriales: Marc Climatic, Specific Systems. Scientific Systems, York, Carrier, etc. Características generales:  Capacidad de enfriamiento  Tipo suministro  Marca  Modelo  Tipo de refrigerante  Voltaje  Tipo de fase  Características detalladas del equipo  Flujo de Aire Un parámetro importante que tenemos es la relación de eficiencia energética (Energy Efficiency Ratio, EER), Se define así:

La EER se ha establecido porque es de uso y compresiones más fácil para el consumidor. Ya es requisito legal el que los fabricantes de determinados equipos de acondicionamiento identifiquen la EER de sus productos.

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Ejercicio 6.1.Una persona va a comprar un aire acondicionado tipo minisplit, y ve que la capacidad de una unidad en el aparador tiene marcada la EER de 6.2. Otra unidad no tiene la EER en su etiqueta, pero un folleto menciona que la capacidad de enfriamiento es de 9200 BTU/hr. y el consumo de potencia es de 1200 Watts, en condiciones normales. ¿Cuál unidad será más eficiente en cuanto al uso de energía? Calculando el EER

La segunda unidad tiene una eficiencia considerablemente mejor en el uso de la energía. El consumo de potencia de la primera unidad, a plena carga sería.

Y por lo tanto sería menos conveniente este equipo.

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CAPÍTULO 7. Planificación y Diseño del Sistema de Ventilación y Acondicionamiento de Aire

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7.1 Cálculo de Carga Térmica. Las cargas térmicas serán calculadas con temperaturas extremas para instalar equipos de aire acondicionado que reduzca con eficiencia las cargas térmicas de diseño y las condiciones de servicio sea satisfactorio. A continuación se detallan las consideraciones para el cálculo de carga térmica por enfriamiento de un recinto: 

Área de Muros: Se considera el grosor del muro así como su composición si es macizo o hueco o de materiales combinados o en su caso del material del que este fabricado.

 Área de Techo: Se considera el grosor del techo así como su composición de materiales combinados o con plafón.  Altura del Nivel de Piso Terminado al Plafón o Losa: El área a considerar en la transferencia de calor se considera del piso terminado al plafón.  Puertas y Ventanas: Se calcula el número de ventanas y puertas que haya en cada lado del recinto y se calcula se área.  Número de Ocupantes y Actividad a Desarrollar: Se considera el número de personas, la actividad que vayan a realizar y el tiempo de estancia de acuerdo al espacio a acondicionar.  Carga de Alumbrado: De acuerdo a la norma de alumbrado se consideran los DPA permitidos en el recinto para encontrar los watts permitidos y seleccionar la lámpara adecuada así como la cantidad de ellas, o en su caso ver la cantidad de lámparas que se instalaran.  Equipo Misceláneo: Cualquier equipo conectado a la toma de corriente: Computadora, Copiadoras, Cafeteras, etc.  Infiltración y/o Ventilación: Se considera el número de puertas así como el número de personas que estarán dentro del recinto para encontrar la filtración de aire por las puertas.  Orientación del Edificio: Este se obtiene para saber los lados del recinto donde estará expuesto a incidencia solar o transmisión de calor.

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Las fórmulas empleadas son las siguientes: 

Carga Térmica por Transmisión a Través de Muros, Techos y Cristales

QS = A x U x ∆T Donde: ∆T =15°F En donde ∆T = 13ºF-17ºF es De acuerdo al criterio del diseñador Donde: QS = A= U= ∆T =

Carga Térmica por Transmisión (BTU/hr) Área de Muros / Techo ( ft² ) Coeficiente de Transmisión de Calor (BTU/hr-ft²-ºF) Temperatura de Diseño (ºF)

Cristal Templado Claro

De datos del fabricante se tienen: Coeficientes de Transmisión de Calor (U) y Factor de Corrección por Sombreado (f) del cristal templado claro usado en puertas; de 12 mm de espesor.

U CRISTAL = 0.979 BTU/hr-ft² - °F = 10.53 BTU/h-m² - °F f = 0.94

Cristal Tintex Color Verde

De datos del fabricante se tienen: Coeficientes de Transmisión de Calor (U) y Factor de Corrección por Sombreado (f) del cristal tintex color verde usado en ventanas; de 9 mm de espesor.

U CRISTAL = 1.032 BTU/hr-ft² - °F f = 0.97 Cristal Claro

De datos del fabricante se tienen: Coeficientes de Transmisión de Calor (U) y Factor de Corrección por Sombreado (f) del cristal claro usado en puertas y ventanas de 6 mm de espesor. U CRISTAL = 1.08 BTU/hr-ft² - °F f = 0.94

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

Carga Térmica por Incidencia Solar en Cristales

QS = A x f x F x qS Donde: QS = A= f= F= qS = 

Carga Térmica por Incidencia (BTU/hr) Área de Cristales Expuestos al Sol ( ft² ) Factor de Corrección por Sombreado en Cristales Factor de Corrección en Ventanas y/o Puertas de Cristal cuando este Ocupa más del 85% del Área Total de la Ventana y/o Puerta (1.17) Calor Sensible por Unidad de Área (BTU/hr-ft²) (Ver Anexo 4)

Carga Térmica por Incidencia en Muros Expuestos al Sol

QS = A x U x T Donde: QS = A= U= T= 

Carga Térmica por Incidencia (BTU/hr) Área de Muros Expuestos al Sol (ft² ) Coeficiente de Transmisión de Calor (BTU/hr-ft²-ºF) Temperatura Diferencial Equivalente de Muros ( ºF ) (Ver Anexo 5)

Carga Térmica por Incidencia en Techos Expuestos al Sol

QS = A x U x T Donde: QS = A= U= T=

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Carga Térmica por Incidencia (BTU/hr) Área de Techos Expuestos al Sol (ft² ) Coeficiente de Transmisión de Calor (BTU/hr-ft²-ºF) Temperatura Diferencial Equivalente de Techos ( ºF ) (Ver Anexo 6)

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

Carga Térmica por Ocupantes QT = QS + QL = No. personas x qt QS = No. personas x qS QL = No. personas x ql Donde: QT = QS = QL =

Calor Total (BTU/hr) Calor Sensible (BTU/hr) Calor Latente (BTU/hr) Calor Sensible por Persona (BTU/hr-PERS.) (Ver Anexo 9) Calor Latente por Persona (BTU/hr-PERS.) (Ver Anexo 9)

qS = ql =



Carga Térmica por Alumbrado y Equipo Misceláneo

QS = No. Lamp. x F.U. x Pot. (w) x F.C. Donde: QS = No. Lamp. = F.U. = POT.(w) = F.C. = FC = 4.10 FC = 3.41 

Calor sensible Número de Lámparas Factor de Utilización (1.00) Potencia de las Lámparas (Watts) Factor de Corrección Para Lámparas Fluorescentes Para Lámparas Incandescentes Consuma Energía Eléctrica.

y/o

Equipo

/Aparato

que

Carga Térmica por Infiltración o Ventilación QS = FCCS x CFM QL = FCCL x CFM Para Aire Acondicionado: Factor de Carga de Calor Sensible (FCCS) = 32.40 Factor de Carga de Calor Latente (FCCL) = 29.24 Para Refrigeración: Factor de Carga de Calor Sensible (FCCS) = 25.27 Factor de Carga de Calor Latente (FCCL) = 35.36

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Donde: QS = QL = FCCS = FCCL = CFM =

Calor Sensible (BTU/hr) Calor Latente (BTU/hr) Factor de Carga de Calor Sensible Factor de Carga de Calor Latente ( ft³ por minuto ) (Ver Anexo 7 y 8)

Nota: Se calculan los CFM de infiltración y de ventilación; y el que resulte mayor es el que se utiliza para efecto del cálculo de la carga térmica. CFMinfilt.= No. Personas x No. Puertas x ft³/min. CFMvent = No. Personas x CFM/Persona 

Coeficiente de Transmisión Térmica

U

1 1



hi

x1

xn 1 R   n kn he k1

Donde: U= hi = he = x1, xn = k= Rn

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Coeficiente de Transmisión Térmica (BTU/hr – ft2 – ºF) Coeficiente de Película Interior o Coeficiente de Convección del aire Interior (BTU/hr – ft2 – ºF) Coeficiente de Película Exterior ó Coeficiente de Convección del aire Exterior (BTU/hr – ft2 – ºF) Espesor del Material 1 y de n Materiales ( in ) Factor de Conductividad Térmica del Material (BTU in/hr – ft2 – ºF) Resistencia Térmica de un Material n (hr – ft2 – ºF/BTU) (Ver Anexo 10)

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Cálculo del Coeficiente de Transmisión Térmica

1

2 3

4 5

Descripción Coeficiente interior ó Coeficiente aire Interior R block Coeficiente exterior ó Coeficiente aire Exterior Mortero Mortero

película

de

aire

de Convección del

1.65 BTU/hr ft2 ºF 1.52 hr–ft2 ºF/BTU

de película de aire de Convección del

6

BTU/hr ft2 ºF

5 BTU-in/hr-ft² -ºF 5 BTU-in/hr-ft² -ºF

X=0.59 in X=0.59 in

Cálculos de Coeficiente de Transmisión Térmica para materiales comunes:

Material: Muro exterior de block con mortero 0.59 in:

Material: Muro interior de block con mortero de 0.59 in :

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Ejemplo: En la siguiente área se debe seleccionar el equipo de aire acondicionado tipo minisplit y el sistema de ventilación a instalar. A continuación se detallan: Acabado del cuarto, número de ventanas, puertas, así como la orientación del mismo. Materiales: Muro de block hueco de concreto de 15 x 20 x 40 cm. Aplanado fino a base de mortero cemento-arena con un espesor de 0.59 in. Alumbrado 4 lámparas de 32 W y Equipo misceláneo una computadora: 100 W.

Planta Arquitectónica de la Instalación

Corte A-A’

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Dimensiones de Puertas y Ventanas:

Ventana V-01

Puerta PI-1

Puerta PE-2

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Puerta PI-3

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Cálculo de la Ventilación: El objetivo de la ventilación es definir el tipo y capacidad del extractor de aire, necesario en el baño para mantener una atmósfera limpia y proporcionar un ambiente fresco y saludable. Las dimensiones se consideran de paños de muros interiores.

Calculando el área tenemos: A= 2.80 m x 1.35 m = 3.78 m2 Tenemos que la altura se considera del Nivel de Piso Terminado a la Losa: H= 2.54 m Calculando el volumen del cuarto del baño tenemos: V= A X H = 3.78 m2 x 2.54 m = 9.60 m3 El volumen de aire a remover requerido a la disposición del número de cambios, es de 10 cambios por hora por medios mecánicos. Entonces calculando el caudal a remover del baño es: Q = V x (nr/h) = 9.60 m3 x 10 nr/h = 96 m3/h De acuerdo a los datos obtenidos en el cálculo de aire a remover, se determina que se requiere instalar un extractor tipo axial con capacidad de 95 m³/hr.; Modelo DECOR 100 Marca S&P o similar (Ver Anexo 11).

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Análisis de Cálculo de la Carga Térmica: El objetivo es definir la capacidad del equipo de aire acondicionado tipo mini-split a instalar en el cuarto de operadores es con la finalidad de que aseguren su eficiencia del equipo y que su funcionamiento sea satisfactorio.

1.- Calculando los Coeficientes de Transmisión de Calor de los materiales de la Instalación

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Muro Exterior:

Muro Interior:

Techo de Losa Maciza de 10 cm:

2.- Calculado las áreas Tenemos que la altura se considera del Nivel de Piso Terminado a la Losa: 2.54 m Áreas (Muros, Ventanas, Puertas y Techo) Muros: Muro Norte MN= [(3.85 m x 2.54 m) – 2(0.90 m x 2.10 m)] = 5.99 m² = 64.47 ft² PN1= 0.90 m x 2.10 m = 1.89 m2= 20.34 ft2 PN2= 0.90 m x 2.10 m = 1.89 m2= 20.34 ft2 Muro Sur MS= [(3.85 m x 2.54 m) – (0.90 m x 2.10 m)] = 7.89 m² = 84.93 ft² PS= 0.90 m x 2.10 m = 1.89 m2= 20.34 ft2

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Muro Este ME= [(2.85 m x 2.54 m) – (1.60 m x 1.10 m)] = 5.48 m² = 58.99 ft² VE=1.60 m x 1.10 m= 1.76 m² = 18.94 ft² Muro Oeste MO = 2.85 m x 2.54 m = 7.24 m² = 77.93 ft² Techo T = 3.85 m x 2.85 m = 10.97 m² = 118 ft² 3.- Analizando la Carga Térmica en el Cuarto:  Carga Térmica por Transmisión en Cristales No aplica  Carga Térmica por Transmisión en Muros QS = A x U x ∆T QMN = (64.47 ft²)(0.395 BTU/hr- ft²-ºF)(15 ºF) = 381.98 BTU/hr QMO = (77.93 ft²)(0.395 BTU/hr- ft²-ºF)(15 ºF) = 461.73 BTU/hr  Carga Térmica por Incidencia Solar en Cristales QS = A x f x F x qs Tomando los valores de (qs) en el anexo 4 tenemos:

79

ORIENTACIÓN

AREA (ft2)

VENTANA ESTE

18.94

qs (BTU / h-ft)

QS=AxfxFxqs

SOMB.

F.C

f

F

8:00

10:00

12:00

0.94

1.17

164

106

14

8:00

10:00

12:00

3416.15 2208.00

291.62

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 Carga Térmica por Incidencia Solar en Muro QS = A x U x T Tomando las temperaturas para incidencia solar en muros del anexo 5 tenemos:

QS=AxUxT [BTU/hr]

T

ORIENTACIÓN

AREA (ft2)

U

MURO ESTE

58,89

0,395

8:00

10:00

12:00

8:00

10:00

12:00

2

30

31

46,52

697,85

721,11

 Carga Térmica por Incidencia Solar en Techo QS = A x U x T Tomando los valores del anexo 6 tenemos:

80

ORIENTACIÓN

AREA (ft2)

U

TECHO

118

0,909

QS=AxUxT [BTU/hr]

T 12:00 14:00 38

50

16:00

12:00

14:00

16:00

52

4075,96

5363,10

5577,62

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 Carga Térmica por Ocupantes QT = QS + QL = No PERSONAS x qt QS = No PERSONAS x qs QL = No PERSONAS x ql Tomando los valores del anexo 9 tenemos:

 Carga Térmica por Alumbrado y Equipo Misceláneo QS = No. LAMP. X F.U. x POT. (w) X F.C.

qt = qs + ql

QT = Qs+ QL (BTU/hr)

ALUMBRADO Y APARATOS

CANTIDAD

F.U.

P (w)

F.C

LAMPARAS FLUORESCENTES

4

1,00

32

4,10

524,80

EQUIPO DE COMPUTO

1

1,00

200

3.41

682,00

qs

ql

TOTAL

81

Qs

QL

1206,80

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 Carga Térmica por Infiltración o Ventilación Tomando los CFM del anexo 7(infiltración) y los CFM por persona del anexo 8 (ventilación) tenemos :

CFMinfilt. = No. PUERTAS x No PERSONAS x 6.50 ft³/min. CFMinfilt. = 2 x 2 x 6.50 = 26 ft³ /min. CFMvent. = No. PERSONAS x CFM/PERSONA

DONDE CFM/PERSONA= 10 ft³/min.

CFMvent. = 2 x 10.00 ft³/min. = 20.00 ft³/min CFMinfilt.

FCCS

FCCL

CALOR SENSIBLE QS=FCCS x CFM

CALOR LATENTE QL=FCCL x CFM

26.00

32.40

29.24

842.40

760.24

Resumen de Cargas Térmicas: Cuarto de Operadores

TIPO DE CARGA TÉRMICA

CALOR SENSIBLE

CALOR LATENTE

TRANSMISIÓN EN CRISTALES TRANSMISIÓN EN MUROS

843,71

INCIDENCIA SOLAR EN CRISTALES

3416,15

INCIDENCIA SOLAR EN MUROS Y TECHO

6298,73

POR OCUPANTES

490,00

POR ALUMBRADO Y EQUIPO MISCELÁNEO

410,00

1206,80

POR INFILTRACIÓN O VENTILACIÓN

TOTAL

842,40

760,24

13097,79

1170,24

QT = (13097.79 + 1170.24) 1.10 = 15694.83 BTU/hr QT = 1.30 T.R. De los datos obtenidos en el cálculo de cargas térmicas se tiene un total de 15694.83 BTU/hr (1.30 T.R.), por lo tanto se requiere instalar un equipo tipo mini-split de 18,000 BTU/hr (1.5 T.R.) para acondicionar el módulo: Cuarto de Operadores (Ver Anexo 11 para seleccionar el equipo).

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7.2 Tipo y ubicación de las unidades terminales.

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A

Montaje de Unidad Paquete de Aire en Muro.

B

Montaje en Unidad Paquete de Aire en Techo.

C

Montaje de Unidad de Aire Tipo Minisplit.

D

Montaje de Unidad Paquete de Aire con sistemas de ductos.

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Ejemplo de una instalación típica de un minisplit

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7.3 Selección de las unidades terminales. Tipo residenciales Estos equipos son para recintos que no excedan las 5 T.R.

Tipo industriales Estos equipos son para recintos que requieren más de 5 T.R.

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Curso de Aire Acondicionado Básico Ing. Jorge Agustín Herrera Castillo Equipos para áreas clasificadas

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7.4 Ubicación de ductos. Se debe conocer el recorrido físico de los ductos, incluyendo todos los cambios de dirección y otros accesorios en las ductos, para calcular la perdida de presión del sistema. A continuación se usa esta información para calcular la carga necesaria del paquete de aire. A continuación presentaremos algunas sugerencias para la localización de los ductos: 1. En general, los ductos corren paralelos o perpendiculares a la instalación. 2. Usar el número mínimo de cambios en dirección, que sean consistentes con el punto 1. 3. La ubicación debe reducir al mínimo las dificultades de instalación, por ejemplo evítese ubicar la ductos en recintos atestados en los cuales no pueda trabajar con facilidad el técnico. 4. El proyecto debe dar facilidad de mantenimiento. Los ductos no se deben ubicar donde interfieran con el acceso al equipo que necesita de servicio o de cambios. 5. La ubicación no debe interferir con el uso normal del recinto. Por este motivo los tramos horizontales corren en lo alto y cerca de las paredes. No pueden ubicarse donde bloqueen o desplacen el mobiliario o las aberturas. 6. La ubicación no debe interferir físicamente con, o perturbar las instalaciones propuestas de otros servicios: eléctrico y de plomería. Por ejemplo, si la ducteria corre directamente bajo una unidad de alumbrado, bloquearía algo de luz. Los proyectistas de acondicionamiento de aire deben coordinar sus reparticiones con las de los demás servicios para evitar posibles interferencias. Esto necesita del estudio de sus planos. 7. Evitar la penetración de elementos estructurales (columnas o vigas). Si parece inevitable lo anterior, se debe obtener el permiso del ingeniero de estructuras. 8. La ubicación debe ser conforme a las necesidades estéticas y arquitectónicas. Un ejemplo obvio es que el ducto deben quedar ocultos sobre los cielos rasos suspendidos, o detrás de las paredes en muchos tipos de recintos. 9. La ubicación debe cumplir con los requisitos de todas las normas y reglamentos aplicables.

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7.5 Accesorios Tal como lo piden los reglamentos se necesitarían compuertas de incendio y detectores de humo en la ducteria. Por lo tanto se tendrán rejillas de control, compuertas de balanceo en el collarín y en cada difusor. También se deben de tener compuertas de retorno, de escape y de aire exterior. Toda la ducteria de suministro estará aislada con material cubierto con barrera de vapor.

Compuertas Motorizadas

Detectores de Gas Tóxico y Gas Combustible

7.6 Controles Los controles en las unidades paquete vienen generalmente en una opción entre pocas como disposición programada. Esto es, los sistemas de enfriamiento se especificaran como sigue: 1. Un termostato modulara las compuertas de aire exterior y de retorno para dar enfriamiento cuando se necesite. 2. Debe incluirse un sensor de presión diferencial y un sensor de humedad en el cual ambos se representen en un monitor de corrosión ambiental. Todos estos elementos son incluidos cuando se requiere la climatización y presurización de un cuarto. Todos los elementos de los sistemas HVAC tendrán que tener una interconexión con los sistemas de seguridad industrial (Gas y Fuego) en la cual existe una lógica de control para este proceso.

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Unidad Paquete de Aire Tipo Muro con Compuertas Motorizadas

Monitores de Corrosión Ambiental

7.7 Planos y especificaciones Para un proyecto de la especialidad HVAC es necesario emitir planos y especificaciones terminados del sistema. Los planos deben tener una escala cómoda de fácil lectura. Se hace un plano para cada piso, y los detalles de conexión con el equipo se muestran por separado.

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Unidad Paquete de Aire de 30 T.R

Detalle de Paso de Tubería en Muro

CONECTOR GLÁNDULA, TIPO CGB MACHO DE 3/4"Ø CON CONTRATUERCA

CORDÓN USO RUDO U.C.A. TUBERÍA DE REFRIGERANTE, DE COBRE FLEXIBLE TIPO "L" CON AISLAMIENTO TIPO ARMAFLEX.

CONEXIÓN ABOCINADA 45° TIPO FLARE.

TUBERÍA DE REFRIGERANTE LÍQUIDO DE COBRE FLEXIBLE TIPO "L"

BASE DE CONCRETO f'c = 150 kg/cm²

JUNTA DE NEOPRENO DE 2.1 cm. DE ESPESOR

TAQUETE DE EXPANSIÓN HILTI HLC-6.5 x 40.

Detalle de Interconexión de la Unidad Condensadora Corte Seccional de Instalación de Aire Acondicionado Tipo Minisplit

Extractor de Aire Tipo Axial Modelo DECOR-100 Fijado en Muro

UCA 01 1.40 N.A.(+) 7.05

ABRAZADERA TIPO OMEGA

PLAFÓN MURO

TUBERÍAS DE REFRIGERANTE Y CABLEADO ELÉCTRICO

2.40

CAJILLO DE TABLA ROCA

CINTA DE VINILO

RECURSOS FINANCIEROS

N.P.T.(+)4.05 ABRAZADERA TIPO TAQUETE DE EXPANSIÓN

OMEGA DE 2"Ø

HLC-6.5 x 25 PLAFÓN 2.06

ARCHIVISTAS RECURSOS FINANCIEROS

2.40

CAJILLO DE TABLA ROCA

N.P.T.(+) 1.05

N.J.(+) 0.50 N.B.(+) 0.15 N.C.(+) 0.00

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Las especificaciones deberán incluir descripciones de materiales y equipos. Para que el lector se familiarice con la forma la que están escritas dichas especificaciones. Mucha de la información se prepara con la ayuda de las especificaciones del fabricante del equipo. 7.8 Dimensionamiento de ductos Para el dimensionamiento de ductos, se hace la conversión de las T.R. a CFM, esto es: 1 T.R. = 400 CFM Con la cantidad total de aire de suministro se hace las consideraciones encontrar el dimensionamiento del ducto el cual está en función del caudal y la velocidad del aire y se dimensionaran por el método de caída de presión constante. USO TOMAS DE AIRE EXTERIOR Y RETORNO FILTROS LAVADORAS DE AIRE CONEXIONES DE SUCCIÓN SALIDA DEL VENTILADOR DUCTOS PRINCIPALES RAMALES

VELOCIDADES RECOMENDADA Pies/min. 700 - 1000 250-350 500 700-1000 1000-2000 700-1500 600-800

EL método de caída de presión constante se utiliza la tabla de pérdida de fricción en ductos de aire

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En el cual se supone la velocidad del aire de la salida del ventilador; con esta velocidad se calcula la pérdida de presión, que se conserva constante en todo el resto del sistema. El control de flujo en los ramales se lleva a cabo con la ayuda de compuertas. Existen ductos de aire acondicionado circulares y rectangulares, para esto tenemos la tabla de equivalentes circulares de ductos rectangulares para fricciones y capacidades iguales

Todos los sistemas de ductos de aire acondicionado deben cumplir con las normas vigentes y los parámetros recomendados de diseño para que el sistema tenga un funcionamiento eficiente con las pérdidas de fricción menos posibles. Este análisis de dimensionamiento de ductos se considera a parte de las cargas térmicas ya que se necesitan conceptos de mecánica de fluidos para el diseño de arreglos y considerar parámetros de pérdidas de carga por accesorios.

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Anexos

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Anexo 1 Anexo 2 Anexo 3 Anexo 4 Anexo 5 Anexo 6 Anexo 7 Anexo 8 Anexo 9 Anexo 10 Anexo 11 Anexo 12 Anexo 13

96

Tablas Psicrométricas de las Propiedades de la Mezcla de Aire y Vapor de Agua Carta Psicrométrica Ventilación Recomendada para Diferentes Lugares Ganancia de Calor a Través de Cristales Temperatura Diferencial Total Equivalente, para Calcular la Ganancia de Calor a Través de Paredes. Temperatura Diferencial Total Equivalente para Calcular la Ganancia de Calor a Través de Techos. Tabla de Valores de Infiltración debido a las Aperturas de Puertas para Locales. Tabla de Valores de Ventilación debido a las Aperturas de Puertas para Locales. Calor Producido por las Personas Conductividades Térmicas y Valores de Resistencia Térmica de algunos Materiales Hoja de Datos de Extractores de Soler & Palau Serie: DECOR YCFP Hoja de Datos de Equipos de Aire Acondicionado Problema de Práctica

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Anexo 1. Tablas Psicrométricas de las Propiedades de la Mezcla de Aire y Vapor de Agua.

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Anexo 2. Carta Psicrométrica

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Anexo 3. Ventilación Recomendada para Diferentes Lugares APLICACIÓN

RENOVACIONES POR HORA

Cuarto del generador de emergencia Cuarto de maquinas, cuarto de baterías, cocina. Subestación eléctrica

45

Talleres, almacenes, vestidores y sanitarios. Cuarto de charolas (racks), lavandería, cuarto de UPS, almacenes de residuos peligrosos y no peligrosos.

20

Campana de extracción sólo en Laboratorios químicos Bodegas con montacargas, eléctricos. Bodegas en General. Baños o Lavabos Industriales. Baños o Lavabos Públicos. Mercados. Salas de Espera. Taller de Cocina. Tortillerías.

10 a 12 3 a 10 10 a 15 6 a 12 4a8 15 a 30

Datos obtenidos del Manual de Refrigeración y Aire Acondicionado Autor: Air-Conditioning and Refrigeration Institute

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Anexo 4. Ganancia de Calor a Través de Cristales

Tiempo solar

6

7

8

Ganancia de calor a través de cristales BTU por hora por pie cuadrado 9 10 11 12 1 2 3

4

5

6

Fachada del Edificio Norte Noreste Este Sureste Sur Suroeste Oeste Noroeste

Tiempo Solar Fachada del Edificio

1 1 1 1 1 1 1 1

6 89 130 97 6 6 6 6

11 103 164 127 13 11 11 11

13 80 151 122 19 13 13 13

14 45 106 94 24 14 14 14

14 17 47 56 27 14 14 14

14 14 14 21 28 21 14 14

14 14 14 14 27 56 47 17

14 14 14 14 24 94 106 45

13 13 13 13 19 122 151 80

11 11 11 11 13 127 164 103

6 6 6 6 6 97 130 89

1 1 1 1 1 1 1 1

Sur Sureste Este Noreste Norte Noroeste Oeste Suroeste

Tomado de Modern Air Conditioning, Heating, and Ventilating, 3ª edición, por Willis H. Carrier, Realto E. Cherne, Walter A. Grant y Wiliam H. Roberts, con autorización de Pitman Publishing Corporation

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Anexo 5. Temperatura Diferencial Total Equivalente, para Calcular la Ganancia de Calor a Través de Paredes.

NORESTE ESTE SURESTE SUR SUROESTE OESTE NOROESTE NORTE

8:00 22 30 13 0 0 0 0 0

TEMPERATURAS A TRAVÉS DE PAREDES MULTYMURO 10:00 12:00 14:00 16:00 24 14 12 14 36 32 12 14 26 28 24 16 4 22 30 26 2 6 26 40 2 6 20 40 2 6 12 24 2 4 10 14

18:00 14 14 14 16 42 48 40 12

Tomado, de Air Conditioning and Refrigeration, 4ªEdición, por Burgess H. Jennings y Samuel R. Lewis, con autorización de International Textbook Company.


8:00 0 2 2 0 0 0 0 0

TEMPERATURAS A TRAVÉS DE PAREDES MURO DE BLOCK DE 15 cm 10:00 12:00 14:00 16:00 24 20 10 12 30 31 14 12 20 28 26 18 -2 12 24 26 0 2 12 32 0 4 10 26 -2 2 8 12 -2 0 6 10

18:00 14 14 14 20 36 40 30 12


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8:00 4 6 6 2 6 6 4 0

TEMPERATURAS A TRAVÉS DE PAREDES MURO DE BLOCK DE 20 cm 10:00 12:00 14:00 16:00 4 16 14 10 14 24 24 18 6 16 18 18 2 4 12 16 4 6 8 14 6 6 8 12 4 4 4 6 0 0 2 4

18:00 12 14 14 18 22 20 12 6



8:00 6 10 8 6 8 10 6 0

TEMPERATURAS ATRAVES DE PAREDES CONCRETO O PIEDRA DE 12 " 10:00 12:00 14:00 16:00 6 6 14 14 8 10 18 18 8 6 14 16 4 4 4 10 8 6 6 8 8 8 10 10 6 6 6 6 0 0 0 2

18:00 10 16 14 16 18 16 10 6


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Anexo 6. Temperatura Diferencial Total Equivalente para Calcular la Ganancia de Calor a Través de Techos. TIEMPO SOLAR DESCRIPCION DE LOS MATERIALES DEL TECHO 8

AM 10

PM 12

2

4

6

8

10

12

50

26

10

4

0

50

32

14

6

2

0 20 38 50 52 TECHOS ESPUESTOS AL SOL. CONSTRUCCION PESADA

40

22

12

6

TECHOS EXPUESTOS AL SOL. CONSTRUCCION LIGERA MADERA DE 1 PLG MADERA DE 1 PLG Y AISLAMIENTO DE 2 PLG

12

38

54

62

TECHOS EXPUESTOS AL SOL. CONSTRUCCION MEDIA CONCRETO DE 2 PL MADERA DE 2 PLG CONCRETODE 4 PLG

6

30

48

58

CONCRETO DE 6 PLG

4

6

24

35

46

44

32

18

12

CONCRETO DE 6 PLG Y AISLAMIENTO DE 2 PLG

6

6

20

34

42

44

34

20

14

TECHOS EN LA SOMBRA CONSTRUCCION LIGERA -4 0 6 12 14 12 8 2 0 CONSTRUCCION MEDIA -4 -2 2 8 12 12 10 6 2 CONSTRUCCION PESADA -2 -2 0 4 8 10 10 8 4 Tomado, de Air Conditioning and Refrigeration, 4ªEdición, por Burgess H. Jennings y Samuel R. Lewis, con autorización de International Textbook Company.

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Anexo 7. Tabla de Valores de Infiltración debido a las Aperturas de Puertas para Locales. Infiltración por personas en un cuarto (pies³/min) APLICACIONES

Puerta giratoria

Puerta oscilatoria

Bancos Peluquerías Oficinas

7.5 3.5 5

10 4.5 6.5

Fuente de sodas Tabaquería Tienda de ropa

5 15 5

6.5 20 6.5

Tienda de vestidos Farmacias Peletería

2 10 2

2.5 13 2

Comedor Tiendas de ropa

5 3.5

6.5 4.5

Despacho Restaurantes Zapaterías

2.5 2 3.5

3 2.5 4.5


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Anexo 8. Tabla de Valores de Ventilación debido a las Aperturas de Puertas para Locales.

Ventilación por personas en un cuarto (pies³/min) APLICACIONES

Puerta giratoria

Puerta oscilatoria

Bancos Peluquerías Oficinas

6.5 3 4

6 2.5 10

Fuente de sodas Tabaquería Tienda de ropa

7 18 7

6.5 25 8

Tienda de vestidos Farmacias Peletería

4 12 5

4.5 13 4

Comedor Tiendas de ropa

7 4.5

7 5.5

Despacho Restaurantes Zapaterías

3.5 4 4.5

4 3.5 5.5


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Anexo 9. Calor Producido por las Personas

GRADO DE ACTIVIDAD

APLICACION TIPICA

TEMPERATURAS DEL CUARTO (ºF, BS) o o o o o O o O o O 82 F(27.7 C) 80 F(26.6 C) 78 F(25.5 C) 75 F(23.8 C) 70 F(21.1 C) Btu/h Btu/h Btu/h Btu/h Btu/h Sens. Lat. Sens. Lat. Sens. Lat. Sens. Lat. Sens. Lat.

Sentado

Teatro

175

175

195

155

210

140

230

120

260

90

Sentado; trabajo ligero

Escuela

180

220

195

205

215

185

240

160

275

125

Trabajo de oficina, actividad moderada

Oficinas, hoteles departamentos

200

270

200

250

215

235

245

205

285

165

Parados; caminando despacio

Tienda de ropa, almacenes

200

270

200

250

215

280

245

205

285

165

Caminando; sentado, de pie; caminando despacio

Cafeterías, banco

180

320

200

300

220

280

255

245

290

210

Trabajo sedentario

Restaurantes

190

360

220

330

240

310

280

270

320

230

Trabajo ligero

Fabrica, trabajo ligero

190

560

220

530

245

505

295

455

365

285

Baile moderado

Salas de baile

220

630

245

605

275

575

325

525

400

450

Caminando, 3 mph

Fabrica, trabajo algo pesado

270

730

300

700

330

670

380

620

460

540

Jugando

Boliche

450

1000

465

985

485

965

525

925

605

845


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Anexo 10. Conductividades Térmicas y Valores de Resistencia Térmica de algunos Materiales

K FIBRA DE VIDRIO = K PLAFÓN = K POLIESTIRENO =

2

1.65 BTU/in/hr-fr - ºF

X = 1.00 X = 0.75

2

X = 1.73

2

X = 1.50

0.26 BTU/in/hr-ft -ºF

K POLIURETANO =

0.15 BTU/in/hr-ft -ºF

K LÁMINA =

42.18 BTU/in/hr ft -ºF

K PLACA =

111

0.25 BTU/in/hr-ft² -ºF

2

X = 0.038

2

X = 0.236

42.18 BTU/in/hr ft -ºF 2

K CONCRETO

12 BTU/in/hr ft -ºF

hi aire =

1.65 BTU-in/hr-ft² -ºF

he aire =

6 BTU-in/hr-ft² -ºF

K MORTERO =

5 BTU-in/hr-ft² -ºF

R BLOCK =

1.52 hr-ft² -ºF/BTU

R PLAFÓN=

2.60 hr-ft² -ºF /BTU

K MULTYMURO =

0.132 BTU-in/hr-ft² -ºF

R PANEL W-3 PULG

2.60 hr-ft² -ºF /BTU

X = 2.00

X = 0.59

X = 4.00

Octubre 2011


Anexo 11.- Hoja de Datos de Extractores de Soler & Palau Serie: DECOR y CFP

112

Octubre 2011


113

Octubre 2011


Anexo 12.- Hoja de Datos de Equipos de Aire Acondicionado

114

Octubre 2011


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Anexo 13. Problema de Práctica En la siguiente área se debe seleccionar el equipo de aire acondicionado tipo minisplit. A continuación se detallan: Acabado del cuarto, ventana, puerta, así como la orientación del mismo. Materiales: Muro de block hueco de concreto de 15 x 20 x 40 cm. Aplanado fino a base de mortero cemento-arena con un espesor de 0.40 in. Nivel de piso Terminado a Losa 2.60 m.

Planta Arquitectónica

Ventana V-01 Puerta PE-01

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Curso Básico HVAC

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