INSTITUTO INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN
SEMINARIO DE TITULACIÓN “ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS”
TESINA “ DISEÑO DEL DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DE UNA SAL A DE QUIRÓFANOS UBICADA EN LA CIUDAD DE MÉXICO, REGIDO POR LA NORMATIVIDAD DEL S.S. (IMSS) (IMSS)””
QUE PRESENTAN PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO
HERNÁNDEZ LÓPEZ GUILLERMO SABAS JUÁREZ HERNÁNDEZ DANIEL MORENO SOTELO MARTÍN ENRIQUE
IPN ESCUELA SUPERIOR SUPERIOR DE INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRIC EL ÉCTRICA A UNIDAD CULHUACAN TESINA QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO POR LA OPCIÓN DE SEMINARIO DE TITULACIÓN: “ ADMINISTRACIÓN ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS” PROYECTOS” VIGENCIA DES/ESIME-CUL/5062005/25/10 DEBERÁN DESARROLLAR:
HERNÁNDEZ LÓPEZ GUILLERMO SABAS JUÁREZ HERNÁNDEZ DANIEL MORENO SOTELO MARTÍN ENRIQUE SANDOVAL VELÁZQUEZ JOSUÉ
NOMBRE DEL TEMA: “ DISEÑO DISEÑO DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DE UNA SAL A DE QUIRÓFANOS UBICADA EN LA CIUDAD DE MÉXICO, MÉXICO, REGIDO REGIDO POR LA NORMATIVIDAD DEL S.S. (IMSS)” (IMSS)” INTRODUCCIÓN EL PRESENTE TRABAJO COMPRENDE EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO DE UNA SALA DE QUIRÓFANOS, EN ÉL SE INCLUYEN LOS SIGUIENTES PUNTOS: UNA PEQUEÑA INTRODUCCIÓN DEL TEMA, LOS CRITERIOS GENERALES DE ACONDICIONAMIENTO SEGÚN LA NORMA DEL IMSS, DATOS FÍSICOS REALES DEL LEVANTAMIENTO DE LA SALA. EN CUANTO A LOS CÁLCULOS SE REFIERE, SE MUESTRA EL BALANCE TÉRMICO PARA VERANO E INVIERNO, CÁLCULOS PSICROMÉTRICOS, ANÁLISIS DEL SERPENTÍN DE ENFRIAMIENTO Y CALEFACCIÓN, ASÍ COMO DEL HUMIDIFICADOR Y EXTRACTORES DE AIRE. SE PRESENTA LA DISTRIBUCIÓN DEL AIRE A TRAVÉS DE LAS SALAS QUE CONFORMAN LOS QUIRÓFANOS Y EN BASE A ÉSTA, SE REALIZA EL ANÁLISIS Y CÁLCULO DE LAS REJILLAS DE INYECCIÓN Y EXTRACCIÓN, DE IGUAL FORMA SE INCLUYE LA CANTIDAD, TIPOS Y UBICACIÓN DE LOS
Agradecimientos
AGRADECIMIENTOS. Al término de esta etapa de mi vida, quiero expresar un profundo agradecimiento a quienes con su ayuda, apoyo y comprensión me alentaron en la conquista de esta meta: A mi mamá, porque no me equivoco al decir que eres la mejor mama del mundo, gracias por todo tu esfuerzo, tu apoyo y por la confianza depositada en mi. Gracias porque siempre has estado a mi lado. A mi papá, porque éste es un logro que quiero compartir contigo, gracias por tu comprensión y ayuda en esos momentos de incertidumbre A mi hermano y hermana, porque ellos siempre han estado conmigo apoyándome y alentándome en esos momentos que sentía desistir. A la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN por acogerme entre sus aulas y hacerme parte de esta gran institución. A todas aquellas personas que han contribuido, con sus sabios consejos, a mi
AGRADECIMIENTOS. A DIOS: Por acompañarme a lo largo de mi vida, dándome fuerza y sabiduría a lo largo de la carrera y darme la dicha de compartir estos momentos con las personas que aprecio.
A MIS PADRES: Por servirme como ejemplo de honradez y lucha constante para conseguir lo que se quiere, por el gran apoyo incondicional en todas las circunstancias, sus desvelos, sus consejos y los ánimos con los que me alientan a seguir adelante.
Al INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.
Josué Sandoval Velázquez: Agradecimientos: A mis padres, el Sr. Pedro Sandoval Casales y la Sra. Ma. Guadalupe Velázquez Flores, y a mi hermana Gabriela Sandoval Velázquez Gracias por estar conmigo en las ocasiones de felicidad en mi vida, también en los momentos tristes, ustedes son el pilar de mi vida y los que me han impulsado a ser una persona de bien. Cada logro y cada fracaso en mi vida lo he vivido a su lado, es por eso que en esta ocasión tan importante para mi quiero agradecerles por todo el cariño, todos los consejos que me han dado, a mis padres les agradezco la educación que me han dado desde niño que han creado inquietudes desde la niñez que han contribuido a mi superación personal y profesional. A mi Novia Miriam Orozpe Herrera Gracias por tu apoyo en la realización de cada proyecto en mi vida, ahora que comienza nuevos retos en mi vida eres una parte muy importante en ella ya que con tu apoyo seguiremos cosechando buenas cosas aprendiendo juntos y superándonos cada día más. A Eduardo Olguín Santana Te agradezco por todo el conocimiento que regalas a las personas que te rodean, ingenieros como tú, que se desarrollan ampliamente en su área de trabajo, son
AGRADECIMIENTOS. La culminación de la carrera de Ingeniero Mecánico con la realización de esta tesis profesional, ha estado llena de retos y logros, pero he sido afortunado al estar siempre acompañado por las personas que amo y que me han acompañado en este recorrido, sin olvidar a las que con su apoyo han sido parte de mi formación profesional A mis padres, mis hermanos, profesores, amigos, y todos aquellos que han estado siempre apoyándome. Porque gracias a su cariño, guía y apoyo he llegado a realizar uno de mis anhelos más grandes de mi vida, fruto del inmenso apoyo, amor y confianza que en mi se depositó y con los cuales he logrado terminar mis estudios profesionales que constituyen el legado más grande que pudiera recibir y por lo cual les viviré eternamente agradecido.
Índice
Introducción
A. B. C. D. E. F. G. H.
Pág. 1
Presentación del Proyecto Planteamiento del Proyecto Justificación Objetivo General Objetivos Específicos Alcance Metas Misión
Capitulo 1. Marco Marco de Referencia Referencia
Pág. 4
Introducción Introducc ión
Pág. 5
1.1 Acondicionamiento Acondici onamiento del aire
Pág. 5
1.2 Ciclo básico de refrigeración
Pág. 8
1.3 Aplicaciones Aplicaci ones del aire acondicionado
Pág. 11
1.3.1 Casos típicos de comodidad humana 1.3.2 Casos típicos de conservación y proceso industrial
Capitulo 3. Planeación Planeación del Proyecto
Pág. 20
Introducción Introducc ión
Pág. 21
3.1 Actividades Actividade s a realizar
Pág. 21
3.1.1 Encuesta y detección de necesidades 3.1.2 Propuesta y definición de proyecto 3.1.3 Recolección, tratamiento y análisis de la información 3.1.4 Levantamiento físico 3.1.5 Memoria de cálculos 3.1.6 Selección de equipo y cotización 3.2 Ruta crítica
Pág. 23
3.3 Gráfica de Gantt
Pág. 26
3.4 Conclusión
Pág. 27
Capitulo Capitulo 4. Ejecución Ejecución y Control del Proyecto
Pág. 28
4.12 Cálculo psicrométrico para invierno
Pág. 58
4.13 Cálculo del serpentín de enfriamiento
Pág. 60
4.14 Cálculo del humidificador humidificador
Pág. 60
4.15 Cálculo del serpentín serpentín de calefacción
Pág. 61
4.16 Cálculo del humidificador humidificado r para invierno
Pág. 62
4.17 Cálculo del extractor de aire
Pág. 62
4.18 Selección Selecc ión del equipo a utilizar
Pág. 64
4.19 Distribución Distribuc ión del aire en el área de quirófanos
Pág. 66
4.20 Cálculo de ductos
Pág. 67
4.21 Difusión del aire por medio de rejillas
Pág. 75
4.22 Cálculo de rejillas de inyección para pasillo central
Pág. 80
4.23 Cálculo de rejillas de inyección para pasillo exterior
Pág. 82
4.24 Cálculo de rejillas de inyección para sala de quirófanos
Pág. 84
4.25 Cálculo de rejillas de extracción
Pág. 87
4.26 Cálculo de rejillas de extracción para pasillo central
Pág. 87
4.27 Cálculo de rejillas de extracción para el pasillo exterior
Pág. 91
4.28 Cálculo de rejillas de extracción para sala de quirófanos quirófanos
Pág. 92
Introducción
INTRODUCCIÓN A. Presen Pre sen tac ió n
En los quirófanos, las infecciones pueden darse por trabajar con heridas expuestas durante periodos de tiempo prolongados en áreas donde la concentración de personas es alta, con pacientes que en general sus defensas se encuentran disminuidas. La falta de ventilación adecuada en estas áreas contribuye muy a menudo al problema de la infección en el paciente. Es por eso que se hace comprensible la necesidad de contar con adecuadas renovaciones de aire, esto a través de un sistema de acondicionamiento de aire capaz de eliminar las partículas portadoras de microorganismos. B. Planteamiento del proyecto
Este proyecto pretende realizar el diseño de un acondicionamiento de aire para una sala de quirófanos en la Ciudad de México cumpliendo con las especificaciones requeridas por la normatividad del IMSS. C. Justificación
El diseño de acondicionamiento de aire en quirófanos, gracias al avance tecnológico, brindará confiabilidad en su uso, seguridad en su operación, ahorro de energía debido a su gran eficiencia, así como un bajo impacto ambiental. D. Objetivo general
c) Transportar y distribuir distribuir el aire: Se llevará a cabo la correcta correcta distribución distribución del aire mediante el diseño de la ducteria adecuada, la cual nos proporcionará el confort deseado dentro de los quirófanos. d) Filtrar el aire para una pureza alta: Se realizará la ‘limpieza’ del aire mediante distintos filtros (metálicos, de bolsa y absoluto), los cuales tienen la función de retener las distintas partículas provocadoras de enfermedades existentes en el medio ambiente, propiciando un área estéril. e) Controlar el nivel de ruido: Se introducirá y extraerá el adecuado volumen de aire mediante las rejillas y difusores, previamente seleccionados, el cual nos proporcionará el mantener un nivel de ruido de 6 dB por debajo del nivel permitido (40 dB) Los anteriores objetivos específicos definen las etapas que tendrá el proyecto, con el cumplimiento de estos objetivos se asegura la terminación del proyecto ya que estos parámetros son los que marca la norma para un sistema de aire acondicionado acondicionado optimo. F. Alcances
El proyecto contempla el diseño del acondicionamiento de aire de una sala de quirófanos ubicada en la Ciudad de México, tomando como referencia la normatividad establecida por el IMSS la cual nos indica los parámetros necesarios para su implementación.
Capitulo 1.
Marco de Referencia
INTRODUCCIÓN El propósito de este trabajo es el de calcular y diseñar todo un sistema de acondicionamiento de aire para el área de quirófanos de un hospital localizado en la ciudad de México, con la finalidad de brindarle a este espacio todos los requerimientos en cuanto a las condiciones especificas del local sig uiendo la norm atividad establecida establecida por el Instituto Mexicano Mexicano del Seguro Seguro Social y así poder ofrecer el servicio para el el cual ha s ido pr oyectado. Cabe mencionar que esta es una de las áreas en la cual el aire acondicionado tiene una de sus más grandes aplicaciones y en donde el diseñador enfrenta numerosos retos, que tienen que ver con lo más importante para el sector salud que son las vidas humanas, ya que este espacio debe de contar con una temperatura, humedad, presión y pureza en el aire adecuada para llevar a cabo las intervenciones quirúrgicas, esta última es de vital importancia ya que de ella depende que el local se mantenga estéril, limpia de bacterias y virus . 1.1 ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE.
Al empezar el estudio del tema acondicionamiento del aire, será conveniente saber qué es lo que se entiende por tal expresión. Muchos consideran el acondicionamiento del aire como una de nuestras industrias nuevas más importantes. Una industria que se desarrolla con una rapidez extraordinaria y que proporciona trabajo a miles de hombres con la instrucción adecuada y más
Si reflexionamos sobre las posibilidades del acondicionamiento del aire, es fácil de ver el enorme efecto que puede tener sobre nuestra comodidad, nuestra eficiencia y nuestra salud en la vida diaria del hogar y del trabajo, si lo realizamos dentro de locales cerrados. Es fácil ver porque el acondicionamiento del aire ha interesado a gentes de todos los países y porque tiene ante sí un porvenir tan extraordinario. Para que un sistema de acondicionamiento lleve a cabo su función en forma adecuada debe operar en forma simultánea y continúa sobre las magnitudes siguientes: a) Temperatura :
Calefacción, Refrigeración.
b) Humedad :
Humidificación, Humidificación, Deshumidificación.
c) Velocidad :
Ventilación mecánica, Extracción del aire.
d) Pureza :
Filtrado, Esterilizado.
En instalaciones modernas se añade un termostato, el cual desconecta el motor
La proporción de humedad del aire se denomina” humedad relativa”, significando este término el porcentaje de humedad en proporción a la cantidad total que el aire puede retener cuando está saturado. El punto de saturación dependerá de su temperatura. Cuando más caliente esté el aire, tanto más humedad contendrá antes de estar saturado o de alcanzar el “ punto de rocío”, en el cual la humedad empieza a caer o a desprenderse del aire. Durante los meses de invierno cuando el aire exterior está frío y seco, esto es, tiene una humedad relativa baja, y se seca aún más a consecuencia del funcionamiento funcionamiento de las instalaciones de calefacción de los edificios, la humedad del aire interior es a menudo demasiado baja para que resulte confortable, saludable o eficiente en la fabricación de diversos artículos. Ese aire seco, o sediento, absorbe con gran rapidez humedad de los tejidos de la boca, la garganta, la nariz y los pulmones y hace que sus superficies se sequen y se irriten, quedando en un estado muy susceptible para que penetren en el organismo los microbios que producen las enfermedades. Muchos casos de resfriados gripe bronquitis, y otras enfermedades por el estilo pueden evitarse humedeciendo correctamente el aire de los edificios durante los meses de invierno. El humedecimiento, o sea, la adición de humedad al aire, puede realizarse haciéndolo pasar a través de chorros muy finos de agua o a través de chorros de vapor. El algunos casos, se realiza haciendo pasa el aire sobre telas o
1.2 CICLO BÁSICO DE DE REFRIGERACI REFRIGERACIÓN. ÓN.
Para nuestro estudio y para efectos prácticos se analizará el sistema de refrigeración por compresión de vapor. El sistema consiste básicamente en cuatro dispositivos indispensables para conseguir un ciclo termodinámico cerrado y varios equipos auxiliares sin ser absolutamente absolutamen te necesarios. La figura siguiente representa el diagrama de flujo de todos los componentes del sistema, así como también ilustra el proceso de condensación y el reciclado total de la sustancia de trabajo, llamado refrigerante. Vamos a explicar de la forma más sencilla y breve y sin entrar en detalles de precisión y el recorrido que realiza el refrigerante a lo largo de un ciclo completo en una máquina de refrigeración. Comenzaremos cuando el refrigerante es aspirado por el compresor. En ese instante los gases son comprimidos a alta presión recibiendo una energía mecánica y pasando a la cámara de descarga. El gas recalentado pasa así al condensador donde se enfría al ceder calor al medio que lo rodea, normalmente agua y/o aire, hasta llegar a la temperatura a la cual se condensa pasando así al estado líquido. La temperatura a la cual se produce este cambio depende de la presión existente en esos momentos en el condensador y de la naturaleza del refrigerante refrigerante que utilice el sistema.
Fig. 1. 1. - ubicación de las partes princ ipales del sis tema de refrigeración refrigeración
1.- Válvul Válvula a de Expansió n
Es un dispositivo de diseño especial que dosifica y controla automáticamente el flujo del refrigerante en la línea del líquido al evaporador, haciendo la que la presión del refrigerante disminuya 2.2.- Evaporador
La forma y el modelo de serpentín dependen del tipo de enfriamiento deseado, ya que en su interior circula el refrigerante el cual mediante la absorción del calor del medio que lo rodea se transforma del estado líquido al estado de vapor. 3.- Compreso r
El compresor puede ser de tipo reciprocarte, centrifugo o rotatorio, el cual tiene por objetivo elevar la temperatura del gas refrigerante a un valor tal que su punto de condensación sea superior a la temperatura de los medios disponibles para que se realice la condensación. condensación. La construcción y aplicación de este compresor también está en función del refrigerante manejado. 4.- Condensador
Consta de un serpentín destinado a transformar el vapor refrigerante de alta presión, que proporciona el compresor, en líquido refrigerante a la misma presión,
1.3 APLICACIONES APL ICACIONES DEL AIRE ACONDICIONADO. ACONDICIONADO.
El uso del aire acondicionado tiene dos motivos:
Mantener la comodidad del ser humano
Controlar un proceso industrial
Las condiciones que deben mantenerse en un proceso industrial dependen de la naturaleza del mismo o de los materiales que se manejan, mientras que en un sistema para la comodidad humana, las condiciones son dictadas por las demandas del cuerpo y por tanto, es necesario conocer las funciones esenciales de este para saber lo que es requerido de un sistema para el acondicionamiento de aire. El acondicionamiento de aire en casas particulares, que antiguamente se consideraba un lujo exorbitante, es hoy una necesidad en todos los lugares con climas extremos. Las necesidades básicas para una instalación de aire acondicionado son pues, equipo fácilmente accesible, simplicidad de diseño y facilidad de instalación. •
1.3.1 CASOS TIPICOS DE COMODIDAD HUMANA.
En residencias
•
1.3.2 CASOS TIPICOS DE CONSERVACIÓN Y PROCESO INDUSTRIAL.
Hospitales (áreas (áreas especiales especiales como quirófanos quirófanos y laboratorios) laboratorios)
Centros de cómputo
Industrias textiles
Industrias farmacéuticas
1.4 CLASIFICACIÓN A LAS L AS INSTALACIONES INSTAL ACIONES DE AIRE ACONDICIONADO. ACONDICIONADO. 1.4.1 INSTALACIONES CENTRALES E INDIVIDUALES. INDIVIDUALES.
Las instalaciones para el acondicionamiento del aire son de dos tipos generales, a saber: instalaciones de acondicionamiento centrales y refrigeradores individuales de habitaciones. Las centrales de acondicionamiento del aire en las casas, las oficinas, las fábricas, los teatros, etc., tienen las unidades calentadoras, refrigerantes, filtrantes, el humidificador y el ventilador para la circulación en un grupo compacto en el sótano o en una habitación apropiada de la que parten conductos que llevan el aire acondicionado acondicionado a las diferentes habitaciones o a los distintos departamentos. Los refrigeradores individuales para las distintas habitaciones tienen, por lo
El sistema indirecto es más seguro en las instalaciones grandes, porque el evaporador que contiene en refrigerante químico no está colocado en el conducto del aire, y si se produce un escape refrigerante éste no puede ser arrastrado por la corriente de aire. Sin embargo, en las unidades pequeñas, como las empleadas en los refrigeradores individuales de las habitaciones, es el sistema directo el que se emplea por lo general.
1.5 DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO DE CIRUGIA Y SALA DE EXPULSIÓN.
Es el servicio auxiliar de tratamiento encargado de otorgar la atención adecuada a los pacientes que para su tratamiento requieren que les practiquen una intervención quirúrgica, mismo que requiere de una atmosfera interior totalmente estéril, por lo que las condiciones de diseño tanto de temperatura, humedad, calidad del aire distribución y gradientes de presión, contenidos bajo la norma deberán obligatoriamente que ser mantenidos antes, durante y después de cada operación. El personal médico y paramédico que interviene en estos servicios, deberá seguir los lineamientos que para circulación hacia y de los diferentes locales se debe implantar, con el objeto de no crear alteraciones en las aéreas estériles, y utilizar la ropa, protección instrumental y medicamentos que de la central de esterilización y equipos les entreguen. Para esta necesidad se han realizado a través de los años muchos estudios, investigaciones y experimentos para dar a este tipo de locales las condiciones tan
Capitulo 2.
Estudio de Mercado
INTRODUCCIÓN
El estudio de mercado es una iniciativa mediante la cual se tiene como objetivo obtener información para poder saber las inquietudes y/o necesidades que tienen las personas sobre un producto o, en este caso, sobre un servicio. 2.1 ESTUDIO DE MERCADO (ENCUESTA)
El presente estudio de mercado tiene como propósito recabar información que nos permita conocer estas necesidades referentes a las condiciones adecuadas de operación que debe tener un quirófano con respecto al acondicionamiento de aire, en el cual se deben considerar las siguientes especificaciones: •
Control de Temperatura
•
Control de Humedad
•
Calidad del Aire
•
Control del nivel de ruido
En el presente estudio de mercado se realizó una encuesta dirigida al personal que labora en el área a acondicionar, la sala de quirófanos. Esta encuesta nos permitirá conocer las condiciones en las cuales los usuarios les son más agradables y por consecuencia, mayor desempeño en la elaboración de sus actividades. El personal contemplado es el siguiente:
k : es una constante que depende del nivel de confianza que asignemos. El nivel de confianza indica la probabilidad de que los resultados de nuestra investigación sean ciertos.
Los valores ‘k’ más utilizados y sus niveles de confianza son: k 1.15 1.28 1.44 1.65 1.96 2 2.58 Nivel de confianza 75% 80% 85% 90% 95% 95.5% 99% e: es el error muestral deseado. El error muestral es la diferencia que puede haber entre el resultado que obtenemos preguntando a una muestra de la población y el que obtendríamos si preguntáramos el total de ella. p: es la proporción de individuos que poseen en la población la característica de estudio. Este dato es generalmente desconocido y se suele suponer que p = q = 0.5 que es la opción más segura. q: es la proporción de individuos que no poseen esa característica, es decir, 1-p. n: es el tamaño de la muestra (número de encuestas que vamos a hacer).
Datos: N: 64 personas
A continuación, se presenta una tabla en donde se muestra los resultados obtenidos de la encuesta.
ENCUESTA Personas encuestadas: 60 MUCHO SUFICIENTE REGULAR NADA 1. Tiene información sobre el tipo de aire acondicionado que existe en su área de trabajo.
7
3
16
34
2. ¿El confort que existe en su área de trabajo en verano es?
16
13
7
24
3. ¿El confort que existe en su área de trabajo en invierno es?
26
19
9
6
4. ¿Qué tan importante i mportante es el el acondicionamiento de aire en su área de trabajo?
43
15
2
0
5. ¿Con que frecuencia utiliza el aire acondicionado en su área de trabajo?
41
15
4
0
A continuación se presenta de forma visual cada una de las preguntas que conforman la encuesta mediante el uso de gráficas tipo pastel, de esta manera los resultados son presentados de forma porcentual, lo que facilita su lectura. Se ha incluido un breve comentario a pie de cada gráfica con el fin de resaltar la necesidad o inquietud de los encuestados. 1. Tiene Tiene informa informació ción n sobre el tipo tipo de aire acondicionado que existe en su área de trabajo.
12%
5%
MUCHO
3. ¿El confo confort rt que que exist existe e en su área área de trabajo en invierno es?
10%
SUFICIENTE
56%
27%
MUCHO
15%
43% 32%
REGULAR
REGULAR
NADA
NADA
1. Las 1. Las personas indican no tener algún conocimiento acerca del aire acondicionado que climatiza su área de trabajo. 2. ¿El confo confort rt que exis existe te en su su área de de trabajo en verano es?
27% 40%
SUFICIENTE 22%
11%
MUCHO
3. Esta 3. Esta gráfica nos indica que no existe el suficiente confort que debería haber dentro del recinto durante la temporada de invierno. 4. ¿Qué tan importa importante nte es el acondicionamiento de aire en su área de trabajo?
25%
3% 0%
REGULAR NADA
SUFICIENTE
72%
MUCHO SUFICIENTE REGULAR NADA
2. Esta 2. Esta gráfica nos indica que no existe el suficiente confort que debería haber dentro del recinto durante la temporada de verano.
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4. En 4. En la gráfica podemos observar que es muy importante contar con un acondicionamiento de aire para el área de trabajo, en este caso, los quirófanos.
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5. ¿Con que que frecue frecuencia ncia util utiliza iza el aire aire acondicionado en su área de trabajo?
25%
7%
0% MUCHO SUFICIENTE 68%
REGULAR NADA
5. Como 5. Como se puede observar en la gráfica, el aire acondicionado prácticamente esta encendido todo el tiempo.
6. ¿Tiene ¿Tiene import importanci ancia a para para usted usted la realización de proyectos que mejoren las instalaciones de aire acondicionado?
22%
5% 0%
MUCHO SUFICIENTE 73%
REGULAR NADA
6. Mediante 6. Mediante la gráfica, podemos observar que el aire acondicionado que actualmente se encuentra instalado, no produce un confort, ya que las personas indican que les sería de su agrado el instalar un mejor m ejor aire acondicionado.
2.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS Como se puede apreciar en las graficas, la mayor parte del personal encuestado presenta un interés en la realización del proyecto ya que consideran que la instalación de un sistema de aire acondicionado eficiente propicia un gran desempeño en sus labores cotidianas, además de ser vital para la pronta recuperación del paciente. 2.3 CONCLUSIÓN Se ha llegado a la conclusión de que el proyecto del diseño de un sistema de acondicionamiento de aire para una sala de quirófanos es factible ya que es un instrumento de primera necesidad para las personas que se encuentran laborando día con día en el área. El ambiente que genera el acondicionamiento de aire mejora las condiciones de trabajo provocando en las personas una sensación de confort lo cual incide en su productividad.
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Capitulo 3.
Planeación del Proyecto
INTRODUCCIÓN
Esta etapa se refiere a todas aquellas actividades necesarias para organizar y ordenar adecuadamente el proyecto, implica que cada una de las tareas o actividades que componen este proyecto deben estar muy bien definidas con el fin de identificar y conocer todos los aspectos y elementos importantes, y a su vez poder aplicar buenos métodos de control que permitan llevar a cabo el proyecto de la mejor manera. Mediante el uso del diagrama de Gantt nos apoyaremos para programar las actividades de tal forma que nos permita conocer el tiempo que nos llevará realizar cada actividad que conforma el proyecto, así como, determinar cuáles actividades se pueden llevar a cabo simultáneamente o cuales necesitan que otras actividades se realicen antes.
3.1 ACTIVIDADES ACTIVIDADES A REALIZAR. REAL IZAR.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Estudio de mercado Detección de necesidades necesidades Propuesta y definición definición del proyecto proyecto Recolección Recolecc ión de información Tratamiento, análisis y selección selecc ión de la información Levantamiento físico del lugar a acondicionar
3.1.2 PROPUESTA Y DEFINICIÓN DEL PROYECTO
La propuesta y definición del proyecto se realizara en base a los resultados arrojados en el estudio de necesidades, en este punto se analizaran los diferentes caminos y opciones para resolver de la mejor manera el diseño y acondicionamiento del quirófano, y así contar con una buena adecuación de las necesidades presentadas.
3.1.3 RECOLECCIÓN, RECOLECCIÓN, TRATAMIENTO Y ANÁL ISIS DE LA INFORMACIÓN. INFORMACIÓN.
La información constituye la base de nuestro proyecto, se requiere información de diversas áreas de estudio como la psicrometría (estudio del aire y composición), mecánica de fluidos (comportamiento del aire), Química (ley de los gases), Termodinámica (Balances (Balances térmicos y transferencia de calor), Datos de condiciones climatológicas del Distrito Federal, Ingeniería civil (materiales usados en la construcción del quirófano, así como los planos arquitectónicos), Administración (organización (organización y planeación de tiempos). Nos auxiliaremos auxiliaremos de diversos manuales y tablas técnicas proporcionadas por fabricantes de equipos como es la compañía Carrier e Industrias Gilvert. Una vez que se reúna toda la información posible, ésta se va a ir seleccionando, desechando aquella que no incida sobre nuestro tema de interés o que se considere de poca relevancia y ayuda, tratando de no tener excesiva e innecesaria
3.1.5 MEMORIA MEMORIA DE CALCULOS CAL CULOS
Para la realización de la memoria de cálculo seguiremos los siguientes pasos generales (no necesariamente en este orden): -
Condiciones Interiores y Exteriores del proyecto. Cálculo de coeficientes totales de transmisión de calor. Cálculo de pérdidas de calor por transmisión, si se trata de calefacción, calefacci ón, o ganancias si se trata de un enfriamiento en verano. Calculo de cargas variables en verano e invierno. Carga térmica del sistema.
De esta manera se lograra resolver el problema y se tiene la información necesaria para la elaboración de planos, especificaciones y equipos (cuantificación).
3.1.6 SELECCIÓN DE EQUIPO Y COTIZACIÓN.
Se realizara en base a los resultados obtenidos del Balance Térmico, pero siempre orientándonos por el equipo que nos ofrezca la mayor eficiencia en cuanto al ahorro de energía, bajo impacto ambiental, costo final y además de un aceptable factor de seguridad de uso en condiciones extremas. Se revisaran los catálogos proporcionados por los principales fabricantes, y de ser necesario se
c. Actividades que no son críticas. críticas. Estas actividades pueden pueden retrasarse (si existen razones) sin que afecten la terminación del proyecto. d. Saber si el proyecto está al día, retrasado o adelantado. e. Conocer la manera más adecuada para reducir la duración estimada del proyecto. La ruta crítica es la trayectoria que necesita el mayor tiempo para recorrer la red. El campo de acción de este método es muy amplio, dada su gran flexibilidad y adaptabilidad a cualquier proyecto grande o pequeño. Para obtener los mejores resultados debe aplicarse a los proyectos que posean las siguientes características: 1. Que el proyecto sea único, no repetitivo, en algunas partes o en su totalidad. 2. Que se deba ejecutar todo el proyecto o parte de él, en un tiempo mínimo, sin variaciones, es decir, en tiempo crítico.
A continuación, se enuncian las distintas actividades a realizarse en la ruta crítica, así como su respectivo diagrama: Actividad A: Estudio de mercado Actividad B: Detección de necesidades necesidades
DIAGRAMA DE LA RUTA CRÍTICA.
El diagrama de flechas o red de actividades, arriba mostrado, se refiere a la ilustración gráfica del conjunto de operaciones de este proyecto y de sus interrelaciones. La red está formada por flechas que representan actividades y nudos o uniones que simbolizan eventos. Como se puede apreciar existen varias flechas conectadas una tras otra, esto es debido a que existe una secuencia entre cada una de las actividades que integran este proyecto; esa es la manera de ilustrar dicha dependencia. Los nudos o uniones de flechas, denominados eventos, se representan en la gráfica en forma de óvalos y significan la terminación de las actividades que culminan en un evento determinado y la iniciación de las subsecuentes. El número debajo de la flecha representa la duración sobre la actividad, los números en color azul, ubicados en la parte inferior izquierda del óvalo, representan los tiempos primeros de ocurrencia hacia adelante para los eventos y los números mostrados en color rojo, ubicados en la parte inferior derecha, representan los pasos de regreso a través de la red para calcular el tiempo último de ocurrencia para cada evento. CONCLUSIONES: 1. La secuencia de actividades es de forma consecutiva. 2. No es posible realizar una nueva actividad sin antes terminar con la que se esté ejecutando en ese momento. 3. El tiempo de holgura de las actividades que que se encuentran en ésta ruta crítica crítica es cero. 4. El tiempo de terminación total de este proyecto es de 60 días.
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3.3 GRAFICA DE GANTT
Ésta grafica fue desarrollada desarrollada por Henry Gantt y consiste, esencialmente, esencialmente, en en relacionar el tiempo de la actividad planificada con el tiempo que realmente se demoró en su ejecución. La carta Gantt comenzó aplicándose en el área de producción de las empresas y desde ahí se extendió a todo tipo de actividades. Se usa en la programación (candelarización) (candelarización) de proyectos, es esencialmente una gráfica en donde las barras representan cada tarea o actividad. La longitud de cada barra representa la longitud relativa de la tarea. En la actualidad el método de Gantt de prueba y error provee de un medio para organizar nuestro pensamiento, pero no satisface la necesidad de buscar optimalidad en nuestras soluciones; sin embargo éste método no ha sido olvidado y ahora forma parte de los programas por computadora para la planeación, programación programación y control de proyectos. Las actividades se alistan en el eje vertical y el tiempo en el horizontal. La siguiente metodología sirve para el desarrollo de una grafica de Gantt: 1. 2. 3. 4.
Listar en columna las actividades actividade s que que se quieran programar. Determinar el tiempo disponible e indicarlo en el eje horizontal. Calcular el tiempo necesario para realizar cada una de las actividades. Señalar estos tiempos en la gráfica respetando la secuencia tecnológica.
DIAGRAMA DE GANTT
Esta gráfica de Gantt muestra la duración de las actividades individuales puestas en marchas y la duración total, para su elaboración no se consideraron los días sábado y domingo como días hábiles laborables, ya que ése es el calendario utilizado en dependencias gubernamentales, y al cual pertenece éste proyecto. La puesta en marcha como se puede apreciar inicia el día viernes 30 de Abril del 2010 y finaliza el día jueves 22 de Julio del mismo año, teniendo así, una duración total de 60 días. Las flechas rojas que aparecen al término de cada actividad ubicadas en las barras horizontales (las cuales muestran el tiempo de duración) indican que cada actividad va precedida de otra en estricto orden lineal. 3.4 CONCLUSIONES. La administración de tiempos de este proyecto a través de la planeación, fue posible gracias a la ayuda del diagrama de Gantt, mediante el cual se detectaron los indicios de atrasos que se presentaron durante el desarrollo de las actividades, actividades, los cuales no afectaron de forma significativa el tiempo de duración prevista del proyecto total, y que, apoyados en la ruta crítica, ésta no nos permitía una holgura dadas las características de este proyecto.
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Capitulo 4.
Ejecución y Control del
4.1 TRATAMIENTO DE AIRE Y VENTILACIÓN PARA UNIDADES MÉDICAS Y DE PRESTACIONES SOCIALES.
La ingeniería tiene entre sus especialidades la referencia al acondicionamiento de aire, misma que para su implementación, requiere de personal técnico especializado con el conocimiento y experiencia en la aplicación de criterios normativos con tecnología de punta y ahorro de energía en sistemas y equipos electromecánicos, que en esta disciplina requiere el sector salud para atender a los derecho habientes con calidad y excelencia. Este punto tiene como objetivo proporcionar los lineamientos generales y criterios normativos de observación obligatoria para los proyectos de acondicionamiento de aire y ventilación en las áreas que integran las unidades médicas y no médicas (administrativas, (administrativas, y de prestaciones sociales) del sector salud. El campo de aplicación son las acciones de anteproyecto para los inmuebles y unidades medicas, no médicas, administrativas y de prestaciones sociales nuevas y existentes, que el sector salud proyecta, construye, remodela, amplía, opera y conserva. El acondicionamiento de aire en unidades médicas y no médicas del sector salud tiene como finalidad cumplir con los siguientes siguientes objetivos específicos: 1. Control de temperatura. 2. Control de humedad.
A continuación se indican los criterios y lineamentos que requiere el proyectista de esta especialidad para ubicación y acomodo de sus equipos, sistemas y accesorios. 4.2 CRITERI CRITERIOS OS GENERALES GENERALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONAMIENTO DE AIRE Y VENTILACIÓN EN EL AREA A REA DE QUIRÓFANO QUIRÓFANO BAJO BA JO L A NORMA DEL IMSS
El acondicionamiento de aire en unidades médicas y no médicas del IMSS tiene como finalidad cumplir con los siguientes objetivos específicos.
Control de temperatura. Control de humedad. Transportación Transport ación y distribución distribuci ón del aire. Calidad del aire. Control de de nivel de ruido.
De los cinco factores enunciados, los tres primeros infieren directamente en el cuerpo humano, el cual experimenta la sensación de calor o frío cuando actúan de una manera directa en el mismo, especialmente cuando el organismo tiene una alteración causada por alguna enfermedad y se encuentra postrado en los diferentes servicios del hospital, según el tipo de enfermedad, las condiciones ambientales interiores de los locales de las Unidades médicas, deberán tener diferentes combinaciones de temperatura y humedad para el tratamiento y propiciar una pronta recuperación del paciente.
La tabla anterior muestra algunos de los principales factores que afectan a sus ocupantes en el interior de los espacios acondicionados. Aunque conviene mencionar que a estos factores habrá que adicionar los referentes a los problemas fisiológicos, psicológicos y al contexto social de cada paciente. Por otro lado algunos tratamientos utilizan medicamentos con sustancias químicas que alteran todos estos índices, lo cual no se pueden predecir para continuar o no con su aplicación. (Norma ASHRAE 55-1981). 55-1981). En cuanto a la calidad del aire, este factor adquiere gran importancia en determinados locales por lo delicado de los tratamientos médicos que se llevan a cabo, mismos que demandan atmósferas interiores muy limpias y en algunos casos estériles. De acuerdo con índices y estudios efectuados en diferentes servicios de las unidades médicas, se ha encontrado que el control bacteriano inadecuado en el interior de los locales del hospital y debido a la sensibilidad de recién nacidos, parturientas, postoperados y enfermos graves, propicia una alta incidencia de infecciones que, en algunos casos llega a prolongar la estancia de los pacientes, con la consecuente carga moral de los mismos, e incremento en el costo de operación de la unidad.
Por lo anterior, en todos los servicios médicos que requieren acondicionamiento de aire, se instalan bancos de filtros de baja, media y alta eficiencia, según el o los locales de que se trate; complementariamente, se deberá vigilar el diseño y balanceo de los sistemas de acondicionamiento de aire para crear y mantener presiones positivas y negativas en un área determinada con respecto a las adyacentes a ella, porque lo anterior constituye un medio efectivo para controlar el movimiento y dirección del aire. Por P or ejemplo: en áreas altamente contaminadas se debe mantener una presión negativa con respecto a las áreas circunvecinas; esta condición se logra extrayendo aire para inducir una corriente siempre hacia el interior, evitando que el aire viaje en dirección opuesta a la requerida. En las salas de operaciones se requiere el efecto contrario al mencionado, en otras palabras, habrá que mantener una sobrepresión en el interior de este local con respecto al área gris, extrayendo menos aire del que se inyecta. Las inyecciones de aire en áreas ultra sensitivas (Salas de Operaciones, Salas de Expulsión, etc.), se deben realizar en las partes altas y las extracciones en las partes bajas y opuestas a las anteriores, con objeto de inducir una corriente descendente de aire limpio y/o estéril, manteniéndolo a la altura del área de trabajo. 4.3 CONDICIONES DE DISEÑO INTERIORES.
La tabla que se muestra a continuación indica la Temperatura de bulbo seco (Tbs) y la Humedad relativa (%), de acuerdo al tipo de uso del local, son condiciones
4.4 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO.
A) Deberá utilizarse Unidad Manejadora de Aire tipo Multizona con Bancos de Filtros Metálicos, Filtros de Bolsa o Cartucho y Filtros Absolutos de 30, 60 y 99.997 % respectivamente de eficiencia según Norma ASHRAE 52-1-92. B) Deberá utilizarse Unidad Manejadora de Aire tipo Multizona con Bancos de Filtros Metálicos, Filtros de Bolsa o Cartucho y Filtros Absolutos de 30, 60 y 99.997 % respectivamente de eficiencia según Norma ASHRAE 52-1-92. C) En los locales que se anotan, se deberán conservar los siguientes gradientes de presión: Área Blanca + 20 % Sala de Operaciones y Expulsión + 10 % Área Gris y/o Negra - 10 % D) El número máximo de zonas aprobado para las Unidades Manejadoras de Aire es de seis. E) Las tolerancias aceptadas a las condiciones de diseño interior en los locales de estos servicios son como sigue:
Temperatura de Bulbo seco: +/- 2° C Humedad Relativa: +/- 5 %
F) La ubicación de los bancos de filtros absolutos deberá ser en la parte positiva de la Unidad Manejadora de Aire.
4.5 BALANCE TÉRMICO
El cálculo de la carga de verano e invierno de un acondicionamiento de aire de un local es un problema complejo por la diversidad de factores variables a tener en cuenta. Todo condicionamiento de aire es un proceso a seguir para tratar ese aire a fin de conseguir un grado de confort en las personas que ocuparán el local acondicionado. Esa sensación de confortabilidad varía, indudablemente, según las personas, su metabolismo, edad, sexo, estado físico, ropa que usan, actividad que desarrollan en el local, condiciones atmosféricas exteriores de la localidad, estación del año, características de edificación del local, etc. El acondicionamiento lleva implícito el suministrar o extraer el calor del aire, por lo tanto, nos interesa conocer cómo se gana o pierde ese calor del local en estudio. A continuación se nombran las causas por las cuales ocurren estas ganancias o pérdidas: a. La relación solar que en todos los casos (invierno y verano) se traduce en un flujo de calor entrante (entrada de energía térmica). b. La transferencia de calor entre el interior y el exterior, que en invierno, (climatológicamente considerado) constituirá una salida de energía térmica, mientras que en verano constituirá una entrada de energía térmica. c. La infiltración infiltración del aire exterior, exterior, que en invierno, estando estando más frío que que el aire exterior, significa una pérdida (salida) de energía térmica. En verano, el aire
El objeto de una instalación de aire acondicionado es mantener un cierto espacio en condiciones particulares, diferentes de las exteriores. Básicamente hablamos de condiciones de temperatura y humedad. Para mantener esas condiciones será necesario un intercambio energético, realizado por medio de un equipo acondicionador, que agregará o extraerá calor del ambiente. Para determinar la capacidad de los equipos y desarrollo de la instalación de aire acondicionado, se realizará el cálculo del balance térmico. El balance térmico es la cuantificación de la cantidad de calor que se necesita absorber o suministrar a un espacio a acondicionar. acondicionar. Es la relación entre entradas y salidas de energía térmica para mantener en el ambiente interior del lugar unas condiciones de temperatura y humedad definidas para dar comodidad o para un proceso industrial. industrial. El balance térmico general de cualquier lugar, se calcula sumando las entradas y salidas de energía térmica totales producidas por la transmisión de calor a través de paredes, calor generado por iluminación artificial y equipo, número de ocupantes, infiltración y radiación solar cada uno de estos factores se calcula individualmente individualmente y al final se suman todos los valores obtenidos. Antes de realizar los cálculos requeridos para el balance térmico, debemos conocer las condiciones ambientales en las que se encuentra el recinto, en este caso una sala de quirófanos de un hospital en la ciudad de México. Así mismo debemos saber las condiciones que son requeridas por el IMSS para acondicionar
Datos de Diseño: Diseño: Condiciones Exteriores: DATOS DE VERANO DATOS DE INVIERNO Temp. Temp . Max. Ext. Ext . = 33.8°C Temp. Temp . Min. Min . Ext. Ext . = -4.8°C Temperatur Temperatur as de Cálcu Cálculo lo Temperatur Temperatur as de Cálcu Cálculo lo TBS (°F) TBH (°F) HR (%) TBS (°F) TBH (°F) HR (%) 86 62.6 25 32 32 40 NOTA: los valores de diseño para invierno se toman como de 32 °F, ya que si la temperatura fuese menor, se estaría calculando como si fuera para hielo. Condiciones Interiores: DATOS DE VERANO DATOS DE INVIERNO TBS (°F) HR (%) TBS (°F) HR (%) 71.6 50 71.6 50 NOTA: la temperatura y la humedad relativa para el interior del quirófano son tomados de la norma de instalaciones de aire acondicionado del seguro social que son las recomendadas recomendadas para este tipo de locales.
4.7 MATERIALES UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓ CONSTRUCCIÓN N DEL LUGAR L UGAR Techo:
Muros exteriores e interiores:
Materiales: 1. Aplanado cemento arena
x (in) 0.5
Conductividad (K)
Conductancia (C)
8.0
----
2 ℎ °
2 ℎ °
Tolerancia Tolerancia por radiación solar:
Grados Fahrenheit que deben agregarse a la diferencia normal de temperatura en cálculos de carga térmica generada por efecto solar para diseños de aire acondicionado. Tipo de superficie Pared este Pared sur Pared oeste Techo plano Superficies color oscuro tales como: Losas de techos. Techos impermeabilizados. Pinturas negras. 8 5 8 20 Superficies color medio tales como: Madera sin pintar. Ladrillo. Teja roja. Cemento oscuro. Pintura roja, gris o verde. 6 4 6 15 Superficies color ligero tales como: Piedra blanca. Cemento color ligero. Pintura blanca. 4 2 4 9 ARSE Data Book
Vidrio:
Radiación solar a través de vidrio factores de ganancia máxima de calor solar para vidrio. BTU/hr ft 2
Coeficientes Coeficientes de sombr eado eado p ara vidrio sencill o.
Espesor nominal Tipo de vidrio de cada vidrio Transmisión solar claro Claro 3/32 a 1/4 0.87-0.80 Claro ¼a½ 0.80-0.71 Claro 3/8 0.72 Claro ½ 0.67 Claro con figuras 1/8 a 9/32 0.87-0.79 Absorbente de 1/8 calor Absorbente de 3/16 a 1/4 0.46 calor Absorbente de 3/16 a 1/4 calor con figuras Coloreado 1/8 a 7/32 0.59-0.45 Absorbente de ½ 0.24 calor o con figuras Vidrio recubierto reflector
Sin sombreado interior h0 = 4.0 1.00 0.94 0.90 0.87 0.83 0.83 0.69 0.69 0.69 0.30 0.40
ASHRAE Hamdbook & Product Directory
4.8 BALANCE TÉRMICO PARA VERANO.
= 1 1 11 2 … ℎ + ℎ + 1 + 2 + … Donde: hi = coeficiente de película interior para aire quieto (Btu/ft 2hr°F) ho = coeficiente de película exterior para aire en movimiento (15 mph).
(Btu/ft2hr°F)
x=espesor del material que constituye la barrera (in) k=conductividad térmica del material de la barrera (Btu in/ft 2hr°F) Sustituyendo datos obtenemos: Pared Poniente: Altura=3.17m Longitud=21.0m Área=60.57m 2=651.99ft 2 ∆T=86-71.6=14.4°F
Techo: Área = 492.47m 2 = 5301.11ft 2 ∆T = 86-71.6 = 14.4°F
En el caso del techo, el coeficiente de conductividad térmica es distinto ya que el techo cuenta con impermeabilizante y plafón.
= 1 1 1 1 2 1 1 ℎ + 1 + 1 + 2 + 2 + ℎ Donde: C1 y C2= coeficientes de conductancia del impermeabilizante y plafón respectivamente.
=
1 = 0.0019 1 1 5 78.74 1 1 + + + + + 1.645 6.5 12 .156 2.25 6.004
/ℎ 2°
Por lo tanto: )(5301.11 )(14.4 = (0.0019 0.0019)( 5301.11)( 14.4)) = 145.038 /ℎ = (
Vidrio:
=
1 = 0.622 1 1 0.5 4 0.5 + + + + 1.645 1.645 8.0 15.0 8.0
/ℎ2°
En este caso, hi y ho son iguales ya que ambos se encuentran dentro del recinto, por lo tanto:
1 = (0.622)(3.6)(716.576) = 1609.014 /ℎ Pared 2: Área = (16.42m)(3.17m) = 52.05m 2=560.29 ft2 )(3.6 )(560.24 = (0.622 0.622)( 3.6)( 560.24)) = 1258.086 /ℎ 2 = (
Pared 3: Área= es la misma área que Pared 1 Por lo tanto:
3 = 1690.014 /ℎ 4.8.2 CARGA TÉRMICA GENERADA POR OCUPANTES
La ganancia de calor producida por los ocupantes del espacio a enfriar esta
HS = calor sensible (Btu / hr). HL = calor latente (Btu / hr). En este caso el número de ocupantes son 8. HS=285.714 Btu/hr HL=166.66 Btu/hr
= (285.714)(8) = 2285.712 /ℎ ( 166.66)( )(8 8) = 1333.28 /ℎ = (166.66 4.8.3 CARGA TÉRMICA TÉRMICA DEBIDO AL ALUMBRADO AL UMBRADO Y EQUIPO.
Todos los sistemas de iluminación, ya sean incandescentes o fluorescentes, básicamente transforman la energía eléctrica que reciben para su operación en calor, el cual se desprende en su totalidad y se disipa en el interior del espacio que se desea refrigerar, por lo tanto, el siguiente modelo matemático permite calcular la ganancia de calor generado por alumbrado y equipo. La ecuación para calcular la ganancia de calor debida al alumbrado es: QA = FB x W x 3.42
La ganancia de calor debida al equipo se puede calcular en ocasiones en forma directa consultando al fabricante o a los datos de placa, tomando en cuenta si su uso es intermitente. Algunos equipos producen tanto calor sensible como latente. La ecuación para calculara la ganancia de calor por equipo es: QE = Watts x 3.42 En el área de quirófanos se encuentran los siguientes equipos que son los que producirán la carga térmica por este concepto:
120 Lámparas fluorescentes fluorescen tes de 40 watts. 16 Lámparas quirúrgicas de 220 watts. 8 Electrocauterios Electroca uterios de 600 watts. 8 Cunas radiantes de 430 watts. 8 Maquinas de monitoreo de signos vitales de 450 watts. 1 Monitor de operaciones auxiliar para el Médico de 80 watts.
LAMPARAS FLUORESCENTES.
= (1.25)(120)(40)(3.42) = 20520 /ℎ LÁMPARAS INCANDESCENTES (QUIRURGICAS).
= (1)(16)(220)(3.42) = 12038.4 /ℎ EQUIPO ELECTRÓNICO Y ELÉCTRCO.
4.8.4 CARGA TÉRMICA GENERADA POR INFILTRACIÓN.
En este caso la norma del Instituto Mexicano del Seguro Social nos dice que la sala de operaciones necesita una presión doble positiva, lo cual significa que debemos tener dos veces la presión atmosférica dentro de nuestro espacio, por lo tanto no se presenta la infiltración a través de puertas y ventanas, ya que este concepto está diseñado para espacios con presión negativa; y esto nos lleva a que la ganancia de calor por infiltración sea nula.
4.8.5 CARGA TÉRMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR.
Esta es debida a la incidencia de los rayos solares sobre el techo y las paredes expuestas al sol. Por lo que procedemos a calcular la ganancia térmica por este concepto aclarando antes que la ciudad de México está ubicada en un lugar templado y que las paredes exteriores están pintadas de colores claros (blanco): QES = A U ΔT´ (Btu/hr)
Áreas de los diferentes elementos: elementos: Área de techo:
492.47 m 2
(5301.11 ft 2)
Área de paredes oriente:
60.57 m 2
(651.99 ft 2)
Área de paredes
7.4178
2
(79.84 ft 2)
Temperatura exterior corregida para techo claro: De la tabla obtenemos que para techos impermeabilizados se tiene un incremento de 20 °F, por lo tanto tenemos.
= 86° + 20° = 106° ∆ = − = 106° − 71.6° = 34.4° ′
Temperatura corregida para pared exterior oriente: De la tabla obtenemos que para paredes claras al oriente se tiene un incremento de 4 °F, por lo tanto tenemos:
= 86° + 4° = 90° ∆ = − = 90° − 71.6° = 18.4° ′
Para la pared norte se sabe que no existe algún tipo de incremento, por lo tanto solo se toma en cuenta la carga térmica calculada anteriormente. Teniendo los datos requeridos para la realización de los cálculos para la carga térmica por efecto solar, se procede de la siguiente manera. Carga térmica por efecto solar a través del techo:
= (5301.11)(0.0019)(34.4) = 346.480 /ℎ
4.9 BAL ANCE TÉRMICO PARA INVIERNO INVIERNO 4.9.1CARGA TÉRMICA GENERADA A TRAVÉS DE LAS PAREDES, TECHO Y VENTANA.
Para el balance térmico en invierno, las áreas y los coeficientes globales de transmisión de calor permanecen iguales, cambiando únicamente los diferenciales de temperatura, puesto que en esta temporada del año las condiciones climáticas exteriores cambian. Mediante la Ecuación de Fourier y los coeficientes globales de trasmisión de calor, las áreas de transmisión, las diferencias de temperatura obtenidos anteriormente, calculamos la ganancia de calor para invierno: Pared Poniente:
= (651.94)(0.857)(−7.6) = −4246.51 /ℎ Pared Norte: )(0.857 )(−7.6) = (79.84 79.84)( 0.857)( 7.6) = −520.013 /ℎ = (
Techo: )(0.0019 )(−7.6) = (5301.11 5301.11)( 0.0019)( 7.6) = −16.548 /ℎ = (
Ventana:
4.9.3 CARGA TÉRMICA TÉRMICA DEBIDO AL ALUMBRADO AL UMBRADO Y EQUIPO.
La cantidad de calor generado por alumbrado y equipo se mantiene igual que en verano, por lo tanto tenemos: )(3.42 = (11920 11920)( 3.42)) = 73724.8 /ℎ = ∗ 3.42 = (
4.9.4 CARGA TÉRMICA GENERADA POR INFILTRACIÓN.
En este caso la norma del Instituto Mexicano del Seguro Social nos dice que la sala de operaciones necesita una presión doble positiva, lo cual significa que debemos tener dos veces la presión atmosférica dentro de nuestro espacio, por lo tanto no se presenta la infiltración a través de puertas y ventanas, ya que este concepto está diseñado para espacios con presión negativa; y esto nos lleva a que la ganancia de calor por infiltración sea nula.
4.9.5 CARGA TÉRMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR.
En invierno la cantidad de calor producida por incidencia de los rayos solares es mínima y es por eso que para efecto de cálculo este valor se considera como cero, por lo tanto no influye en el balance térmico. N, CARGA TÉRMICA TOTAL
La psicrometría resulta resulta útil en el diseño y análisis de sistemas de almacenamiento almacenamiento y procesado de alimentos, diseño de equipos de refrigeración, estudio del secado de alimentos, estudios de aire acondicionado y climatización, torres de enfriamiento, y en todos los procesos industriales que exijan un fuerte control del contenido de vapor de agua en el aire. En esta sección hablaremos principalmente de las características del aire seco y sus mezclas con c on vapor de agua, calores específicos, volumen y temperaturas. temperaturas.
4.10.1 AIRE
El aire normal, conocido como aire húmedo en psicrometría está constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua. El aire seco es una mezcla de varios gases, siendo la composición general la siguiente: • • •
Nitrógeno 77% Oxígeno 22% Dióxido de carbono y otros gases: 1%
El aire tiene la capacidad de retener una cantidad variable de vapor de agua en relación a la temperatura del aire. A menor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura, mayor cantidad de vapor de agua; a presión atmosférica
4.10.3 TEMPERATURA TEMPERATURA DE BULB B ULBO O HÚMEDO.
Es la temperatura medida por un termómetro cuyo bulbo está cubierto por una tela mojada, expuesto a una corriente de aire que se mueve rápidamente (aproximadamente (aproximadamente 900 ft/min). La temperatura de bulbo húmedo es influida por la humedad, no es una medida directa de la humedad debido a que está influida también por la temperatura de bulbo seco. Puesto que la temperatura de bulbo húmedo es el efecto combinado del contenido de humedad (calor latente) y la temperatura de bulbo seco (calor sensible), el bulbo húmedo mide el calor total.
4.10.4 TEMPERATURA O PUNTO DE ROCÍO.
Es la temperatura por debajo de la cual comienza la condensación de humedad. También es el punto máximo de humedad. La temperatura de punto de rocío del aire es una medida del contenido de humedad o humedad absoluta del aire. Esto se debe al hecho de que la cantidad de vapor de agua en el aire es siempre la misma para el punto de rocío dada.
4.10.5 HUMEDAD HUMEDAD RELATIVA
4.10.6 VOLUMEN ESPECÍFICO EN PSICROMETRÍA.
Se refiere a los pies cúbicos de la mezcla por libra de aire seco. Tomando en cuenta el contenido de vapor de agua.
4.10.7 USO DE LA CARTA PSICROMÉTRI PSICROMÉTRICA CA
Con dos propiedades del aire, se pueden localizar sus condiciones en la Carta Psicométrica y todas las otras propiedades pueden ser encontradas con la lectura en la escala apropiada. Figura 1 ilustra el trazo de una condición localizada en la intersección de las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco. La temperatura de bulbo seco está representada en la carta por las líneas verticales con su escala al fondo de la carta. La temperatura de bulbo húmedo es leída a lo largo de la línea de saturación y está representada en la carta por las líneas diagonales sólidas. La entalpía de saturación, para una temperatura de bulbo húmedo dada es leída de la escala diagonal a la izquierda usando las líneas diagonales que se extienden desde la línea de saturación.
Figura 2 Ilustra el trazo de una condición en la intersección de la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa. La humedad relativa está representada en la carta por las líneas curvas que están marcadas en por ciento de humedad relativa.
Fig. 2 BULBO SECO Y HUMEDAD RELATIVA
Figura 3 Ilustra el trazo de una condición en la intersección de la temperatura de bulbo seco y la temperatura de rocío. La temperatura de rocío es leída a lo largo de la línea de saturación que intercepta la línea horizontal de humedad específica. El valor de la humedad específica es leída de las escalas a la derecha en libras o granos de humedad por libra de aire seco mediante la selección de la escala
Figura 4 Ilustra la determinación del volumen especificó desde la carta. El volumen especificó está representado por las líneas diagonales punteadas marcadas en pies cúbicos por libra del aire seco. Los puntos intermedios son leídos por la interpolación entre las líneas.
Fig. 4 VOLUMEN ESPECÍFICO
Figura 5 Ilustra el uso del factor calor sensible para determinar las condiciones del aire requerido para satisfacer un espacio con una temperatura especificada y una condición de carga. El factor de calor sensible es la relación del calor sensible interno a la carga de calor total interna del espacio que está siendo acondicionado. El aire suministrado al espacio a cualquier condición de temperatura localizada
4.11 CÁLCULO CÁLCUL O PSICOMÉ PSICOMÉTRICO TRICO PARA VERANO. 4.11.1 Cálculo del volumen de aire requerido, es decir, el volumen de la manejadora d e aire.
Fórmula.
= (/)(60 )(60)( )(∆) Donde: V= Volumen de la manejadora de aire. En unidades CFM (Pie cubico por minuto.) Qst = Calor sensible total. Valor obtenido del balance térmico y que en este caso corresponde a 226566.7 Btu/hr. Cp/Cv = relación de calor especifico y calor variable. Para el caso de la Cd. de México a 2,249 m.s.n.m. corresponde el valor de 0.015. temperatura. a. El valor seleccionado seleccionado de 15°F 15°F ∆T= Diferencial ó variación de temperatur corresponde a que es una instalación de alta calidad y en consideración con el confort de los usuarios. Sustituyendo datos:
De donde: m= masa del aire. (Lb/hr) V= Volumen de la manejadora de aire. (CFM) 60= factor de conversión. v= volumen especifico. De acuerdo a la tabla psicrométrica el valor
corresponde a 13.55 pies 3 /lb. Sustituyendo valores. )(60) = 74314.618 /ℎ = (16782.718 (13.55)
Calculando Calculando la variación variación de calor sensible: = 3.066 / ∆= = 227899.98 74314.618
Calculando el calor sensible en el interior del quirófano.
= 1.005 / ° 1KJ/Kg °k = 0.23885 Btu/lb, por lo tanto Cp aire = 0.24 Btu/lbm °F Fórmula.
Calculando Calculando el calor sensibl e en la inyección.
Fórmula. = ( − ∆ ) = (
Sustituyendo los valores obtenidos anteriormente: 3.060) = 14.124 / ℎ1=(17.184 − 3.060)
Calculando la temperatura de bulbo seco en la inyección. En esta parte se obtendrá la temperatura de bulbo seco en la inyección pero de forma empírica, esto es, el resultado es meramente teórico (es por eso que el valor de la masa es considerado como uno) y nos servirá para posteriormente recalcular el volumen de la manejadora de aire, con valores corregidos y cercanos a las condiciones reales. Fórmula.
1 = ℎ1 Sustituyendo: = 58.85 ° 1 = ((14.124) 0.24) 0.24)(1)
Cálculo d el volum en de manejadora de aire. (226566.7) 226566.7) = 19216.853 = (0.015 )(60)(13.1)
Calculando la masa en el interior y el volumen específico a través de la carta psicrométrica. V= 19216.853 CFM (volumen de la manejadora de aire) 3
v = 13.55 ft /lb. (Volumen especifico). 19216.853)(60) = 85093.076 /ℎ = (19216.853) (13.55) Variación de calor sensible (∆h ). 226566.7) = 2.6625 / ∆ℎ = = ((85093.076) 85093.076) s
Calor sensible en el interior del quirófano.
ℎ2 = ()�(2) = (1)(0.24)(71.6) = 17.184 /
Variación del calor del aire al pasar al quirófano. = 2.678 / ∆ℎ = = (227899.98) (85093.076)
Con el valor de T BS de diseño interior y la humedad relativa (ambos valores especificados en la norma del IMSS) se calcula la cantidad de calor en el interior con ayuda de la carta psicrométrica, quedando el valor siguiente:
ℎ2 = 26.3 / Con los datos obtenidos podemos obtener el calor total de inyección.
ℎ1 = (ℎ2 − ∆) = (26.3 − 2.678) = 23.622 / 4.12 CÁLCULO PSICROMETRICO PARA INVIERNO.
Para el cálculo en invierno se utilizaran los valores de calor total (Q T), Calor Sensible Total (Q st) y Calor Latente Total (Q lt) obtenidos anteriormente en el cálculo del Balance Térmico para Invierno. QT= 101183.471 Btu/hr Qlt= 1333.58 Btu/hr
Variación de calor sensible del aire en el lugar a condicionar. = 1.171 / ∆ℎ = = (99688.605) (85093.076)
Calor Sensible en el interior del quirófano.
ℎ2 = ()�(2) = (1)(0.24)(71.6) = 17.184 / Calor Sensible en el punto de inyección. = ( ℎ2 − ∆ ) = ( = (17.184 17.184 − 1.171) 1.171) = 16.013 / ℎ1 = (
Calculo de temperatura de Bulbo seco en inyección.
1 = �(ℎ1() ) = ((16.013) = 66.72° 0.24)(1) A continuación se obtendrá la variación de calor sensible, el valor de la masa será la misma. (19216.853) 19216.853)(60) = = 85093.076 /ℎ = (()(60) ) (13.55)
(101183.471)
4.13 CÁLCULO CÁL CULO DEL SERPENTÍN SERPENTÍN DE ENFRIAMIENTO ENFRIAMIENTO
Considerando el valor del calor sensible hs 1 que corresponde a las características de inyección en verano es: hs1=14.52 BTU/lb El valor de calor sensible hs 3 correspondiente a las características del exterior y calculadas de la tabla psicrométrica con los valores de las condiciones de exterior es: Condiciones exteriores en verano Tbs3 = 86°F Hr 3= 25% En la tabla nos da un valor Hs3=28.2Btu/lb Masa de aire m = 85093.076 (lb/hr) QS = (hs1-hs3) m Q = (14.52-28.2) (85093.076)
Y para ha 3 hs3 = 28.2zxBTU/lb Tbs3 = 86°F Ha3 = .0063 lb de humedad / lb aire seco Así que: Ha = (ha1-ha3) m Ha = (.0002-.0063) (85093.076) Ha = -519.071 lb de humedad/ hr El signo negativo nos indica que es un deshumidificador
4.15 CÁLCULO DEL SERPENTÍN DE CALEFACCIÓN
Utilizaremos ahora los datos de hs 1 para invierno hs1 = 16.013 Btu/lb m= 85093.076 (lb/hr)
4.16 CÁLCULO CÁLCUL O DEL HUMIDIFICADOR HUMIDIFICADOR PARA INVIERNO INVIERNO
Ahora se tendrán en cuenta las humedades absolutas de invierno. Para calcularlas utilizaremos la carta psicrométrica. Teniendo Tbs 1 = 66.72 °F Y el valor de hs 1 = 16.013 Ha1 = .0002 lb de humedad / lb aire seco Y para ha 3 hs3 = 9.2BTU/lb Tbs3 = 32°F Ha3 = .0014 lb de humedad / lb aire seco Así que: Ha = (ha1-ha 3) m Ha = (.0002-.0014) (85093.076) Ha = -102.11.071 lb de humedad/ hr El signo negativo nos indica que es un deshumidificador
Con el valor obtenido se seleccionó el extractor marca Soler and Palau que tiene las siguientes especificaciones:
Ventilador Ventilador Centrífugo Centrífugo
Vent-Set de
extracción simple modelo CMI-710
4.18 SELECCIÓN SELECCIÓN DEL EQUIPO EQUIPO A UTILIZAR UTILIZAR
La normatividad del IMSS nos indica que el equipo apropiado para ser utilizado es una manejadora de aire tipo multizona, este equipo acondicionara el aire de los pasillos y, al mismo tiempo y siendo lo más importante, la sala de quirófanos.
AE
AIRE EXTERIOR
RE
REJILLA DE EXTRACCIÓN
TC
TABLILLA DE CONEXIÓN EN UNIDAD CONDENSADORA
NOTA: para asegurar el correcto funcionamiento, estos equipos deberán ser instalados por personal especializado. 4.18.1 UBICACIÓN DEL EQUIPO
La localización de cuartos de equipos para alojar las Unidades Manejadoras de Aire debe ser preferentemente al centro de carga de las áreas o servicios que van a acondicionar, procurando que estas no excedan de 750 m 2 por unidad y evitar recorridos de ductos mayores de 50 m. Para determinar las dimensiones de un cuarto o caseta de equipos, se deberán utilizar los siguientes criterios: -
Considerar áreas de de servicio servicio común con con otras otras instalaciones, instalaciones, cuando cuando las haya. Las Unidades Manejadoras de Aire, requieren espacios de 1.5 veces el largo y 2 veces el ancho de las dimensiones de las mismas, para áreas de servicio de flechas, serpentines, motores modulantes (para unidades multizonas), filtros y toma de aire exterior.
4.19 DISTRIBUCIÓN DISTRIBUCIÓN DEL DEL AIRE EN EL ÁREA DE QUIRÓFANO
Para la distribución y extracción del aire en las diferentes salas del quirófano, se necesitara para el transporte del aire de una serie de ductos interconectados, el aire al fluir por estos ductos tiene un roce con las paredes del ducto provocando que el motor que acciona el ventilador o extractor necesite de más energía energía para su manejo esto debido a que en el interior del ducto se forman remolinos por los continuos cambios de dirección un buen proyecto trata de minimizar la energía utilizada por los motores y contribuir al ahorro de energía. En condiciones ideales si el aire fluye uniformemente y las líneas de trayectoria que describe son paralelas y bien definidas se llama flujo laminar, cuando el flujo es irregular como en el caso del aire acondicionado se le llamara flujo turbulento. Como primera etapa para la instalación de ductos procederemos al cálculo de las dimensiones. Como primer punto tenemos la siguiente tabla que nos indica los tipos de instalaciones clasificadas de acuerdo a la velocidad del aire.
Tipo de instalación instalaci ón
Velocidad del aire (ft/min)
Instalación muy silenciosa silencios a
700 a 800
Instalación
Ahora necesitamos saber el caudal de entrada por sala, el caudal del pasillo central y del pasillo exterior. CFM Totales
19216.85
Local
volumen por área en m 3
CFM
8 Salas
733.60
10075.24
Pasillo exterior
481.52
6613.18
Pasillo central
184.10
2528.42
volumen total
1399.22
m3/h volumen por sala
1259.41
CFM
Estas pérdidas son de dos tipos:
Pérdidas por rozamiento, debido a la viscosidad viscosid ad del fluido. Dependen de la geometría, la rugosidad interna de los conductos y el régimen de movimiento del aire. Pérdidas dinámicas, causadas causadas por las perturbaciones de velocidad, por cambios direccionales o por variaciones bruscas de la temperatura.
4.20.1 PÉRDIDAS DE CARGA POR ROZAMIENTO
Se deben a la viscosidad del fluido, y a las variaciones de dirección y choques de las partículas de aire dentro del régimen de turbulencia, en las condiciones habituales para la climatización. Las pérdidas se producen a lo largo de toda la extensión lineal del conducto, y se expresan en valores de pérdidas de la presión total por unidad de longitud del conducto considerado: (Pa/m) ó (mm.c.a./m). El cálculo de pérdidas de carga mediante formulación es complicado, ya que depende de un número de factores considerable en forma de ecuaciones exponenciales, establecidas por Darcy-Weisbach y Colebrook. Únicamente es posible la utilización de estas fórmulas con métodos informáticos, mediante el software adecuado. Otro método más práctico, si no se dispone de software, es la utilización de Gráficos de Rozamientos, que se establecen para una geometría del conducto,
La presión total Pt es la suma de Ps + Pd; Pt es negativa en aspiración y positiva en impulsión.
= + La presión se mide en N/m 2 = Pa en calculo de aire acondicionado se utiliza en mm.c.a que es igual 9.81Pa
4.20.2 SELECCIÓN DE DUCTOS
El procedimiento para la selección de ductos consistió en la utilización de un software de computadora de la marca McQuay (Ductsizer by McQuay Air Conditioning) tomando en cuenta que la norma tiene un parámetro de caída de presión de 0.1 in. WC/100ft e introduciendo el cálculo a 71.6 °F de aire equivalentes a 22°C que es la condición optima requerida por la norma del IMSS. En la herramienta para el diseño de ductos se introducen las siguientes variables: a) Medición de flujo en CFM b) Caída de presión de 0.1 in. WC/100ft WC/100ft c) Ve flujo = Variable al cambio de CFM
Los resultados obtenidos mediante el ductulador, insertando las variables mencionadas anteriormente, son los siguientes: Tramo de duc tos Ducto de inyección principal Ducto de inyección principal pt2 Ducto de inyección principal pt3 Ducto de inyección principal pt4 Ducto de inyección p or difus or (8 pzs) Ducto de inyección en pasillo central Ducto de inyección en pasill o central pt2 Ducto flexible con r ecubrimiento fib ra de vidrio (2pzs) (2pzs) Ducto de inyección en pasill o lateral lateral Ducto de inyección en pasillo pt2 Ducto de inyección en pasillo pt3 Ducto de inyección en pasill o lateral lateral Ducto de inyección en pasillo pt2 Ducto de inyección en pasillo pt3 Ducto de retorno principal Ducto de retorno principal pt2 Ducto de retorno principal pt3 Ducto de retorno principal pt4 Ducto de retorno principal pt5 Ducto de retorno p or difu sor (4pzas) (4pzas) Ducto de retorno de pasillo central Ducto de retorno de pasillo central pt2 Ducto de retorno de pasillo central pt3
Medida (in)
CFM
Long itud (m)
30"x30" 30"x26" 30"x18 30"x12" 14"x14" 18"x16" 18"x12" 16" 22"x18" 18"x16" 14x12 22"x18" 18"x16" 14x12 20"x20" 16"x16" 14"x14" 14"x10" 10"x8" 10"x8" 10"x14" 10"x10" 8"x8"
10080 7560 5040 2520 1260 2530 1260 1260 3300 2200 1100 3300 2200 1100 3360 1680 1260 840 420 420 840 560 280
5.5 5.5 7 5.5 2.5 11 7 3 19 13 11 19 13 11 5.5 11 10 1.5 12 1.5 8 7 7
Se utilizaran dos ramales principales, uno de inyección y otro de extracción. De estos ramales principales se derivan ductos hacia las zonas a acondicionar, tanto de inyección como c omo de retorno.
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4.20.3 CUANTIFICACIÓN CUANTIFICACIÓN DE LÁMINA LÁ MINA EN EL SISTEMA DE DUCTOS
Los ductos son fabricados de lámina galvanizada. Para determinar la cantidad de lámina a utilizar seguiremos el siguiente método, el cual se basa en el uso de tablas (localizadas en anexos). Paso 1.1.- Selecci Selección ón del d el calibr e adecuado
La siguiente tabla muestra los calibres de lámina existentes en el mercado. Para seleccionar el calibre adecuado se tomará como referencia el lado más largo del ducto y se selecciona el calibre correspondiente.
Calibre de Lámina Lado mayor del ducto calibre calibre calibre calibre calibre
#26 #24 #22 #20 #16
Hasta 30 cm (12") De 33 cm hasta 76cm (13"--30") De 79 cm hasta 152cm (31"--60") De 155cm hasta 229cm (61"--90") De 231cm (91") en adelante
Diámetro 0" 13" 31" 55"
.---------. .---------. .---------. .---------.
12" 30" 54" 84"
Calibre 26 Calibre 24 Calibre 22 Calibre 20
Tramo de ductos Ducto de inyección principal Ducto de inyección principal pt2 Ducto de inyección principal pt3 Ducto de inyección principal pt4 Ducto de inyección por difusor (8 pzs) Ducto de inyección en pasillo central Ducto de inyección en pasillo central pt2 Ducto flexible con recubrimiento fibra de vidri o (2pzas) (2pzas) Ducto de inyección en pasillo lateral Ducto de inyección en pasillo pt2 Ducto de inyección en pasillo pt3 Ducto de inyección en pasillo lateral Ducto de inyección en pasillo pt2 Ducto de inyección en pasillo pt3 Ducto de retorno principal Ducto de retorno principal pt2 Ducto de retorno principal pt3 Ducto de retorno principal pt4 Ducto de retorno principal pt5 Ducto de retorno por difusor (4pzas) Ducto de retorno de pasillo central Ducto de retorno de pasillo central pt2 Ducto de retorno de pasillo central pt3
30"x30" 30"x26" 30"x18 30"x12" 14"x14" 18"x16" 18"x12" 16"
Longitud (m) 5.50 5.50 7.00 5.50 2.50 11.00 7.00 3.00
22"x18" 18"x16" 14x12 22"x18" 18"x16" 14x12 20"x20" 16"x16" 14"x14" 14"x10" 10"x8" 10"x8" 10"x14" 10"x10" 8"x8"
19.00 13.00 11.00 19.00 13.00 11.00 5.50 11.00 10.00 1.50 12.00 1.50 8.00 7.00 7.00
Medida (in)
Semiperimetro
60.00 56.00 48.00 42.00 28.00 34.00 30.00 .---------------. 22.00 34.00 26.00 40.00 34.00 26.00 40.00 32.00 28.00 24.00 18.00 18.00 24.00 20.00 16.00
Calibre utilizado 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00
24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 24.00 26.00 26.00 24.00 26.00 26.00
18.89 17.85 15.17 13.24 8.85 8.85 10.71 9.52
kg por ducto 103.90 98.18 106.19 72.82 177.00 117.81 66.64 0.00
6.96 10.71 8.25 12.64 10.71 8.25 12.64 10.11 8.85 7.58 5.68 5.68 5.68 7.58 6.32 5.05
132.24 139.23 90.75 240.16 139.23 90.75 69.52 111.21 88.50 11.37 68.16 68.16 60.64 44.24 35.35
Factor kg/m
Kg totales Desperdicio Kg reales
2132.04 10% 2345.24 2345.24
Tabla 4.20. 4.20.3.2 3.2 Cálculo Cálculo to tal de duc tos en kg.
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4.20.4 AISLAMIENTO EXTERIOR DE DUCTOS
Es de vital importancia que los ductos tanto de inyección como de extracción se mantengan aislados térmicamente del ambiente exterior para evitar pérdida de energía (calor o frio) a través de ellos viéndose reflejado en el aumento de consumo de energía eléctrica. Para el aislamiento de los ductos de Aire Acondicionado, se utiliza la colchoneta de fibra de vidrio con una densidad de 16 Kg/m 3 (1 libra por pie cúbico). Si la dimensión del lado mayor del ducto excede los 100 cm se deberán utilizar accesorios de fijación (clips) ó placas de una densidad de 24 Kg/m 3 (1.5 Lb/ft 3) de densidad para evitar el abultamiento del aislante. •
•
Aislamientos Aislamie ntos para aire caliente.- Los ductos que conducen aire caliente para calefacción se deben aislar con colchoneta de fibra de vidrio y cubiertos con papel kraft para proteger su superficie. Aislamientos Aislamie ntos para aire frío.- Los ductos que conducen aire frío se deben aislar con colchoneta de fibra de vidrio y recubrir con una barrera de vapor de papel kraft y aluminio de 0.025 mm (0.001”) de espesor con un traslape de 50 mm sellado en sus juntas. Es recomendable el uso de la colchoneta de fibra de vidrio integrada con el papel kraft y el papel aluminio reforzado, con cinta en sus uniones, pues es más económica, resistente, fácil de aplicar y tiene una apariencia más uniforme.
Tramo de ductos Ducto de inyección principal Ducto de inyección principal pt2 Ducto de inyección principal pt3 Ducto de inyección principal pt4 Ducto de inyección por difusor (8 pzs) Ducto de inyección en pasillo central Ducto de inyección en pasillo central pt2 Ducto flexible con recubrimiento fibra de vidrio (2pzas) (2pzas) Ducto de inyección en pasillo lateral Ducto de inyección en pasillo pt2 Ducto de inyección en pasillo pt3 Ducto de inyección en pasillo lateral Ducto de inyección en pasillo pt2 Ducto de inyección en pasillo pt3 Ducto de retorno principal Ducto de retorno principal pt2 Ducto de retorno principal pt3 Ducto de retorno principal pt4 Ducto de retorno principal pt5 Ducto de retorno por difusor (4pzas) Ducto de retorno de pasillo central Ducto de retorno de pasillo central pt2 Ducto de retorno de pasillo central pt3
60.00 56.00 48.00 42.00 28.00 34.00
Espesor del recubrimiento 1" 1" 1" 1" 1" 1"
Factor m 2/m 3.10 2.90 2.50 2.20 1.50 1.80
m 2 de fibra por ducto 17.05 15.95 17.50 12.10 30.00 19.80
7.00
30.00
1"
1.60
11.20
16"
3.00
.---------------.
1"
22"x18" 18"x16" 14x12 22"x18" 18"x16" 14x12 20"x20" 16"x16" 14"x14" 14"x10" 10"x8" 10"x8" 10"x14" 10"x10" 8"x8"
19.00 13.00 11.00 19.00 13.00 11.00 5.50 11.00 10.00 1.50 12.00 1.50 8.00 7.00 7.00
22.00 34.00 26.00 40.00 34.00 26.00 40.00 32.00 28.00 24.00 18.00 18.00 24.00 20.00 16.00
1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1" 1"
Medida (in) 30"x30" 30"x26" 30"x18 30"x12" 14"x14" 18"x16"
Longitud (m) 5.50 5.50 7.00 5.50 2.50 11.00
18"x12"
Semiperimetro
0.00 1.20 1.80 1.40 2.10 1.80 1.40 2.10 1.70 1.50 1.30 1.00 1.00 1.30 1.10 0.50
22.80 23.40 15.40 39.90 23.40 15.40 11.55 18.70 15.00 1.95 12.00 6.00 10.40 7.70 3.50
m2 totales Desperdicio m 2 reales
350.70 10% 385.77 385.77
Tabla 4.20.5 4.20.5.1 .1 Recubrimiento para ducto s (aislante)
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4.21 DIFUSIÓN DIFUSIÓN DEL AIRE POR MEDIO MEDIO DE REJILLA REJIL LAS S
La difusión de aire acondicionado sirve para la introducción del aire en los diferentes locales a acondicionado, homogenización del aire en el interior, evitar estratificaciones estratificaciones y compensación de cargas térmicas. La difusión del aire es de vital importancia ya que gracias a ella se mantiene la temperatura deseada, en una habitación puede haber variaciones de temperatura, pero solo en un rango de 1 °C entre diferentes punto en ella, en un grupo de habitaciones hasta 1.7 °C preferentemente. TIPOS DE REJILL AS DE INYECCIÓN INYECCIÓN
•
Rejilla de inyección de simple deflexión.
Características: Aletas horizontales, orientables independientemente. Construcción: En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado. •
•
•
Rejilla de inyección de simple deflexión con regulador de
•
Rejilla de inyección de doble doble deflexión con regulador de caudal
Características: - Aletas horizontales, orientables independientemente. - Con regulación de caudal. Construcción: - En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado.
TIPOS DE REJIL REJILLA LAS S DE EXTRACCIÓN
•
Rejillas de extracción de aletas fijas a 45°
Características: - Aletas horizontales fijas a 45º. Construcción: - En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado.
TIPOS DE DIFUSORES •
Difusor de conos fijos múltiples
Características: - Difusor de conos fijos. Construcción: - En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado. •
Difusor de conos múltiples de alto flujo
Características: - Difusor de conos fijos de alta inducción. Construcción: - En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado. •
Difusor de conos móviles
Características: - Difusor de conos regulables. Construcción: - En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado.
Los difusores son instalados en el techo para así evitar corrientes de aire molestas para las personas.
4.21. 4.21.1 1 Distanc Distanc ia de propul sió n
Elegir difusores de techo de alcance moderado, generalmente menor o igual al 75% del valor indicado en las tablas. Una distancia de propulsión excesiva puede plantear problemas en muchas instalaciones, lo que no suele ocurrir con distancias cortas.
4.21.2 Disposición del difusor
Un criterio importante para el buen funcionamiento del difusor es su correcta disposición. Esto significa o bien un cuello por lo menos cuatro veces el diámetro del conducto, o bien buenas guías giratorias. Si se emplean paletas o guías, deben estar colocadas perpendicularmente al flujo de aire en la parte superior del cuello y separados 5 cm.
4.21. 4.21.3 3 Obstruc cio nes
Cuando el flujo del aire del difusor se encuentra obstáculos, se tapa una pequeña
Fig. 4.21 4.21 Valores Valores máximos admis ibles de ni veles sonoro s para el ambiente interior
4.21.5 4.21.5 Selecc Selecció ión n
La selección debe tener en cuenta para un caudal determinado, el nivel sonoro y el alcance para una velocidad terminal deseada. Los alcances que aparecen en la tabla corresponden a una velocidad en zona ocupada de 0.25 m/s.
4.22 CÁLCULO DE REJILLAS DE INYECCIÓN PARA PASILLO CENTRAL
Caudal del aire de entrada en pasillo central= 2528 CFM. Haciendo la conversión a m 3/h queda como sigue: Q pasillo central= 4295 m 3/h V= 1200 ft/min = 6.096 m/s. Instalaremos dos rejillas a lo largo del pasillo central así que calcularemos el caudal por rejilla en el pasillo. Q por rejilla en pasillo central = 2147 m 3/h El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB. Para la selección del difusor tendremos en cuenta la siguiente simbología y tabla
Se escogió la rejilla de 600 x 600 mm tipo 24 x 24, esta tiene las siguientes características:
El hueco en el plafón seria de 675 x 675 mm sumándole los 75mm como marca el diagrama siguiente: 50-FR-4
Difusor cuadrado de cuatro direcciones. Cuello normalizado según norma ISO para montaje en conducto. El hueco libre deberá ser 75 mm superior a la dimensión nominal L x H.
El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB. De esta forma en la tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada
Rejilla 525 x 525 mm tipo 21 x 21 El hueco en el plafón seria de 600 x 600 mm sumándole los 75mm como marca el diagrama siguiente: 50-FR-4
Difusor cuadrado de cuatro direcciones. Cuello normalizado según norma ISO para montaje en conducto. El hueco libre deberá ser 75 mm superior a la dimensión nominal L x H. Así el hueco en el plafón será de 300mm x 300mm
4.24 CÁLCULO DE REJILLAS DE INYECCIÓN PARA SALA DE QUIRÓFANO
Utilizaremos una rejilla modelo 20 SH marca Koolair de simple deflexión
Fig. 4.24. Rejilla de inyección
4.24.1DIMENSIONES SOBRE MARCO DE MONTAJE
En el montaje de rejillas sobre marco metálico, la dimensión de hueco se corresponde con la dimensión nominal de las rejillas. Así, una rejilla de una media dada precisará un hueco de las mismas dimensiones.
4.24.2 DIMENSI DIMENSIONES ONES SOBRE PARAMENTO PARA ATORNILLAR. ATORNILL AR.
En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse 5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla.
Fig. 4.24. 4.24.2 2 Dimensio nes de paramento
Simple deflexión con compuerta de Regulación Accionamiento de la regulación por el frontal mediante un destornillador.
Tabla Tabla para selección selección de rejilla de impulsión en sala de quirófano
4.25 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN
Se consideran la siguiente tabla que corresponde a los datos de caudal de aire a extraer en los diferentes locales.
CFM Totales
17295.00
Local
volumen CFM m3 733.60 9067.63 481.52 5951.81
15406.01 10112.19
184.10
3866.20
8 Salas Pasillo exterior Pasillo central Total
2275.56
m3/h
1399.22
El aire a extraer de los diferentes diferentes locales es el 10% menos que el de inyección así que el aire a extraer queda queda como sigue: 19216x.10= 1921.68 CFM 19216-1921.68= 17295 CFM
Caudal del aire del pasillo central a extraer es 2,275.56 CFM haciendo la conversión a m 3/h queda como sigue: Q pasillo central = 3866 m 3/h V = 1200 1200 ft/min = 6.096 m/s
Se instalarán dos rejillas a lo largo del pasillo central, así que calcularemos el caudal por rejilla en el pasillo. Q por rejilla en pasillo central = 1933 m 3/h
El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De esta forma en la siguiente tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada.
4.26.1 DIMENSIONES SOBRE MARCO DE MONTAJE
En el montaje de rejillas sobre marco metálico, la dimensión de hueco se corresponde con la dimensión nominal de las rejillas. Así, una rejilla de 500 x 300, precisará un hueco de las mismas dimensiones.
Fig. 4.26.1 Dimensiones marco de montaje
4.26.2 DIMENSI DIMENSIONES ONES SOBRE PARAMENTO A ATORNILLAR ATORNILLA R
En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse 5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla. Así para una rejilla de 500 x 300, el hueco deberá ser de 495 x 295.
4.27 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN PARA EL PASILLO EXTERIOR
Se tiene un flujo de 10,112 m 3/h, se colocaran 6 rejillas. Q por rejilla = 1,685 m 3/h El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De esta forma en la tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada
Rejilla 600 x 600 mm tipo 21 x 21.
4.27.1 DIMENSIONES SOBRE MARCO DE MONTAJE
En el montaje de rejillas sobre marco metálico, la dimensión de hueco se
4.27.2 DIMENSI DIMENSIONES ONES SOBRE PARAMENTO A ATORNILLAR ATORNILLA R
En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse 5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla. Así para una rejilla de 500 x 300, el hueco deberá ser de 495 x 295. Rejilla con compuerta de regulación Accionamiento de la regulación por el frontal mediante un destornillador.
Fig. 4.27. 4.27.2 2 Dimensio nes de paramento
4.28 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN PARA SALA DE QUIRÓFANO
Rejilla modelo 20 SH marca Koolair de simple deflexión
4.28.2 DIMENSI DIMENSIONES ONES SOBRE PARAMENTO A ATORNILLAR ATORNILLA R
En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla. Así para una rejilla de 500 x 300, el hueco deberá ser de 495 x 295.
Fig. 4.28. 4.28.2 2 Dimensio nes de paramento
Rejilla con compuerta de regulación Accionamiento de la regulación por el frontal mediante un destornillador. Se tiene un caudal por quirófano 1,133 CFM o 1,925 m 3/h, se realizará la colocación de una rejilla de extracción. Q por rejilla = 1,925 m3/h El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De
Tabla de característic as de rejillas de inyecci ón.
REJILL AS SELECCIONADAS DE INYECCIÓN INYECCIÓN MARCA KOOLER K OOLER Pasillo central
Pasillo Exterior
Sala de quiróf qui rófano ano
2 rejillas a instalar
6 rejillas a instalar
1 rejilla a instalar
Q x rejilla = 2,147 m 3/h
Q x rejilla= 1,872 m 3/h
Q x rejilla = 2,139 m 3/h
Rejill Rejilla a seleccionada seleccio nada
Rejill Rejill a seleccionada seleccio nada
Rejilla de 600 x 600 mm Rejilla de 525 x 525 mm Tipo 24 x 24 VK = 3.2 m/s
Tipo 21 x 21 VK = 3.8 m/s
X = 2.5 m
X = 2.6 m
NR = 35 dB
NR = 38
Hueco en el plafón de: 675 x 675 mm
Hueco en el plafón de: 600 x 600 mm
Rejill Rejilla a seleccio nada
Rejilla de 900 x 250 mm VK = 4.8 m/s X = 3.1 m/s NR = 35 dB El hueco en el plafón será de las mismas m ismas dimensiones de la rejilla y el paramento para atornillar será 5mm menor.
Rejill Rejilla a seleccio nada
Rejill Rejilla a seleccio nada
Rejill Rejill a seleccionada seleccio nada
Rejilla de 600 x 600 mm
Rejilla de 600 x 600 mm
Rejilla de 900 x 400 mm
Tipo 24 x 24
Tipo 24 x 24
Tipo 24 x 24
VK = 3.2 m/s
VK = 3.2 m/s
VK = 3.2 m/s
NR = 34 dB
NR = 34 dB
NR = 34 dB
El hueco en el plafón será de las mismas dimensiones de la rejilla y el paramento para atornillar será 5mm menor.
El hueco en el plafón será de las mismas dimensiones de la rejilla y el paramento para atornillar será 5mm menor.
El hueco en el plafón será de las mismas dimensiones de la rejilla y el paramento para atornillar será 5mm menor.
4.29 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE FILTROS PARA QUIRÓFANOS
Los filtros de aire son dispositivos utilizados en los sistemas de Acondicionamiento de Aire, para eliminar las impurezas contenidas en el aire. Su eficiencia depende de su diseño. La norma del IMSS nos marca que debemos utilizar bancos de filtros metálicos,
4.29.1 TIPOS DE FILTROS SEGÚN NORMATIVIDAD DEL IMSS
A continuación se enlistaran los tipos de filtros requeridos por el IMSS para el acondicionamiento acondicionamiento de aire: a) Filtros Absolutos . Estos filtros por su diseño, retiene partículas de 0.3 micras, y su eficiencia es de 99.997%, se utilizan en las áreas críticas de los hospitales, Cirugía, Tococirugía, Tococirugía, Terapia Intensiva, etc., y se fabrican en dimensiones dimensiones modulares para instalarse en sus bancos respectivos.
Fig. 4.29.1 Filtro absoluto
b) Filtros de Bolsa. Estos filtros por su diseño, retienen partículas de 2 micras, y su eficiencia es de 60 a 90%, se utilizan también en las áreas
c) Filtros Metálicos Metálicos . Estos filtros por su diseño, retienen partículas mayores, se utilizan como prefiltros de los de bolsa y absolutos y en locales que únicamente requieren proporcionar confort a los ocupantes, se fabrican en dimensiones dimensiones modulares para instalarse en sus bancos respectivos.
Fig. 4.29. 4.29.3 3 Filtro m etálico
Capitulo 5.
Evaluación de Resultados
INTRODUCCIÓN
Los objetivos previstos en la planeación del proyecto fueron cumplidos hasta la etapa de diseño. Los diferentes métodos de cálculo basados en materia del área de la ingeniería son ampliamente detallados en la etapa de ejecución y control. Los objetivos específicos relacionados con la temperatura, humedad, y calidad del aire son alcanzados mediante los cálculos realizados. realizados. La cotización e investigación realizada sobre los proveedores de equipos es aproximada ya que pueden existir costos extras que solo pueden fijarse hasta el momento de la compra. Estos costos dependen del proveedor, así mismo también pueden considerarse descuentos hechos al adquirir más de un equipo. El proyecto del acondicionamiento del aire siguiendo la normatividad del IMSS adquiere una gran importancia debido a la necesidad del los hospitales, especialmente los de la ciudad ciudad de México, México, de incrementar incrementar la eficiencia eficiencia en sus servicios, hoy en día México se encuentra en una etapa de desarrollo en la que busca posicionarse dentro de los países desarrollados, es por ello que se invierte en recursos para la mejora de sus sistemas, como el caso del aire acondicionado, que hoy en día cuenta con equipos más eficientes y bajo nivel de ruido así como un menor costo.
5.1 COMPARACIÓN DE EQUIPOS A continuación, se muestra una tabla en la cual se hace la comparativa en costos de los equipos (principales), que nos ofrecen las tres principales marcas en el mercado actual, de los cuales serán seleccionados los más adecuados para la realización del diseño del sistema de acondicionamiento de aire. Descrip Descrip ción
Marca
Precio de lista
Fletes y acarreos
Costo Total
1
Unidad manejadora de aire tipo multizona (19200 CFM’s)
Carrier
$13,900.00
$7,036.38
$20,936.38
2
Unidad manejadora de aire tipo multizona (19200 CFM’s)
McQuay
$18,100.00
$3,000.00
$21,100.00
3
Unidad manejadora de aire tipo multizona (19200 CFM’s)
York Milenium
$15,300.00
$10,000.00
$25,300.00
Descrip Descrip ción
Marca
Precio de lista
Fletes y acarreos
1
Unidad Condensadora cap. 20 T.R.
Carrier
$7,223.00
$3,656.64
$10,879.64
2
Unidad Condensadora cap. 20 T.R.
McQuay
$9,200.00
$4,000.00
$13,200.00
3
Unidad Condensadora cap. 20 T.R.
York Milenium
$8,000.00
$5,500.00
$13,500.00
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Descrip Descrip ción
Marca
Precio de lista
Fletes y acarreos
1
Ventilador centrifugo de extracción (6400 CFM’s)
Carrier
$28,740.00
$1,077.75
$29,817.75
2
Ventilador centrifugo de extracción (6400 CFM’s)
McQuay
$26,579.00
$2,000.00
$28,579.00
3
Ventilador centrifugo de extracción (6400 CFM’s)
York Milenium
$30,800.00
$2,500.00
$33,300.00
Como se puede observar en la tabla anterior, los equipos que se tomaron en cuenta fueron los de menor costo, ya que de esta manera se reducirá un poco la inversión total del proyecto, además de que en los modelos Carrier, el compresor cuenta con resortes lo cual ayuda a disminuir en un alto grado la vibración del equipo y en consecuencia la disminución del ruido. Por otra parte, sabemos que cualquiera de las tres marcas mencionadas, nos ofrece una gran calidad en sus productos.
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5.2 COSTO DEL PROYECTO
En este apartado, se indicará el costo total del proyecto después de haber seleccionado el equipo más adecuado en cuanto a costo, calidad, garantía y mejor desempeño en su funcionamiento. El costo total del proyecto:
$600,566.33
Inversión:
$419,976.45
Costos indirectos
$41,997.65
Ganancia total:
$180,589.87
A continuación, se presentará una tabla, en la cual se puede apreciar los equipos, características y materia prima necesaria para la realización del proyecto, el costo unitario y el costo total.
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5.3 CONCLUSIONES
El tiempo de ejecución ejecución del proyecto es de 60 días y el tiempo tiempo de recuperación recuperación de de la inversión es dependiendo de las condiciones de pago de la licitación hecha por las instituciones del estado, este pago generalmente es 3 meses posteriores a la terminación del proyecto y puede incluir un porcentaje extra por intereses generados. El cálculo de balance térmico realizado en este proyecto sigue un proceso detallado que permite ser flexible y puede ser adaptado no solo al salas de quirófano con las características ya mencionadas, si no que el proyecto puede hacerse extensivo a otras áreas hospitalarias, como área de laboratorios, área de consulta, áreas de sala de espera, etc., debiendo hacer un cálculo diferente con variables distintas pero siguiendo el mismo procedimiento descrito en esta tesis. Los resultados obtenidos al final del proyecto nos dan la certeza de que ofrecemos un confiabilidad alta en los calculo realizados y sobre todo apegados a la norma así, que los posibles compradores pueden tener confianza en los equipos, componentes así como la correcta distribución del aire para el buen funcionamiento de sus áreas de quirófano.
Conclusiones
Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en el Acondicionamiento de Aire en quirófanos se encuentra el diseño, medición de las condiciones de operación del lugar y cálculos. En la realización de este proyecto intervienen, ya sea de forma directa o indirecta; las ramas de la Ingeniería Mecánica: Mecánica de fluidos, Termodinámica y algunas otras como son: Ingeniería Química e ingeniería Civil. El capítulo titulado Ejecución y Control del proyecto es la parte central y uno de los más importantes, pues es aquí donde se centra el cálculo de los parámetros que rigen las condiciones de funcionamiento funcionami ento del Aire Acondicionado, Acondicio nado, todo esto siguiendo los lineamientos y normatividad que nos marca la norma del IMSS, dentro de estos parámetros figuran las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo, calores específicos y latentes, humedades relativas y absolutas. El balance térmico nos permite analizar y obtener la cantidad de entrada y/o salida de calor a través de los elementos estructurales y divisorios como paredes exteriores y colindantes, colindantes, techos techos y áreas acristaladas acristaladas e incluso la carga producto producto de sus ocupantes y equipo utilizado. La selección del equipo se refiere a la Manejadora de aire, Condensador y Extractor y es un apartado más en esta tesina que merece una mención aparte, pues su elección y posterior cotización no es algo que deba tomarse a la ligera. En la actualidad hay una gran variedad de equipos de diversas marcas, precios,
En la sección donde se trata la ducteria se utilizo el programa Duct Sizer® para obtener el flujo (CFM), caída de presión, velocidad de paso del aire, diámetro de ductos y medidas en ductos rectangulares. Hoy en día nuestro planeta sufre de variaciones variacione s en la temperatura, en algunos casos comienza a ser extremosa, en parte debido a los gases gases llamados clorofluorocarbonos (CFC’S), hace algunos años la industria de la refrigeración era una de las principales contribuyentes de estos gases dañinos a la capa de ozono en el uso de los refrigerantes, los cuales tenían altos grados de toxicidad y agresivos con el ambiente. Hoy en día esos refrigerantes refrigerantes han sido sustituidos para reducir su nivel de contaminación, aun queda mucho por avanzar en la mejora de tener refrigerantes mas amigables con el ambiente y eficientar los equipos, ésta industria sigue creciendo a pasos agigantados y la demanda irá en aumento debido al cambio climático, y no solo para finalidades de confort sino también para cuestiones prioritarias prioritarias como es la salud.
Glosario
Aire Ai re de ex tr acc ió n Aire, normalmente viciado, que se expulsa al exterior. Aire Ai re de i mpul mp ul si ón Aire que se introduce en los espacios acondicionados. Aire Ai re de r ecir ec ir cu lac ió n Aire de retorno que se vuelve a introducir en los espacios acondicionados. Aire Ai re de r eto rn o Aire procedente de los espacios acondicionados. El aire de retorno estará constituido por el aire de recirculación y, eventualmente, por el aire de expulsión. Aire Ai re exter ex ter io r Aire del ambiente exterior que se introduce en el circuito de climatización. Aisl Ai sl ante an te tér t érmi mi co Es todo material que posee un bajo coeficiente de conductividad térmica. Batería de recalentamiento Batería que realiza el ajuste final de temperatura del aire tratado, calentándolo de acuerdo con las necesidades del local. Bomba de calor Máquina térmica que permite transferir calor de una fuente fría a otra más caliente. En calefacción o climatización, aparato capaz de tomar calor de una fuente a baja temperatura (agua, aire, etc.) y transferirlo al ambiente que se desea calefactar.
Caloría Una caloría-gramo es la cantidad de calor necesaria para aumentar en 1º C la temperatura de 1 gramo de agua. Una kilocaloría equivale a (10) 3 calorías-gramo y es la unidad en que se mide el valor energético de los alimentos. Climatización Proceso de tratamiento de aire que se efectúa a lo largo de todo el año, controlando, en los espacios interiores, temperatura, humedad, pureza y velocidad del aire. Climatizador Unidad de tratamiento del aire sin producción propia de frío o calor. Coeficiente Coeficiente de cond uctividad térmic a Cantidad de calor que atraviesa, en la unidad de tiempo, la unidad de superficie de una muestra plana de caras paralelas y espesor unitario, cuando se establece entre las caras una diferencia de temperatura de un grado. Coeficiente de eficiencia energética de un aparato Cociente entre la potencia térmica total útil y la potencia total absorbida, para unas condiciones de funcionamiento determinadas.
Convección Movimiento vertical del aire. Demanda Demanda térmi ca Potencia térmica sensible y latente requerida para acondicionar un espacio cerrado. Deshumidificador Aparato que reduce la humedad ambiental. Expansión dir ecta Proceso de tratamiento del aire efectuado por evaporación del fluido frigorífico en el circuito primario de una batería. Evaporación Cambio de fase del agua de un estado líquido a sólido por absorción de calor. Fluido primario En un intercambiador de calor, el fluido que aporta la energía térmica de intercambio. Fluido secundario En un intercambiador de calor, el fluido que recibe la energía térmica de
Humedad específica Relación entre la masa de vapor de agua y la masa del aire húmedo. Humedad relativa Tipo de humedad que se basa en el cociente entre la presión actual del vapor del aire y la saturación de la presión del vapor. Usualmente se expresa en porcentajes. Humidificador Aparato que aumenta la humedad ambiental. Infiltración Caudal de aire que penetra en un local desde el exterior, de forma incontrolada, a través de las soluciones de continuidad de los cerramientos debido a la falta de estanquidad de los huecos (puertas y ventanas). Instalación centralizada Instalación de calefacción o climatización que dispone de un generador (o varios) de calor o frío y un sistema de distribución del mismo a las diferentes unidades de consumo: viviendas, oficinas, etc. Instalación de baja velocidad Técnica de distribución del aire que se realiza a una velocidad suficientemente
Instalación Instalación unitaria Instalación de calefacción o climatización que dispone de un aparato en cada dependencia y que regula la temperatura habitación por habitación. Pérdida de carga Caída de presión en un fluido desde un punto de una tubería o conducto a otro, debido a pérdidas por rozamiento. Pérdidas Pérdidas por transmisió n Cantidad de calor que se pierde a través de los cerramientos exteriores. Pérdidas Pérdidas por ventilación Cantidad de calor que se pierde en una estancia por la ventilación. Planta enfriador a de agua agua Unidad compacta, construida y montada en fábrica, que refrigera agua u otro fluido portador equivalente. Programador Dispositivo que se utiliza para establecer los tiempos de funcionamiento de los aparatos o sistemas de ccalefacción alefacción o climatización. Programador mul tizona
Renovaciones Relación entre el caudal de aire exterior impulsado al espacio calefactado o acondicionado acondicionado y el volumen de éste. Retorno Aquella parte de un sistema o instalación que transporta el fluido que vuelve a la estación central. Saturación Condición del aire que se presenta cuando la cantidad de vapor de agua que contiene es el máximo posible para la temperatura existente. Técnicas Técnicas de confo rt Cualquier proceso por el cual se controla alguna de las siguientes magnitudes en los espacios interiores: temperatura, humedad, pureza y movimiento del aire. Temperatura Temperatura de producción o de servicio La temperatura de diseño del fluido transmisor de la energía térmica a la entrada de la red de distribución. Temperatura exterior de cálculo Temperatura, en grados centígrados, que se fija en el exterior de la estancia para hacer el cálculo de pérdidas (o ganancias) de calor.
Termómetro Termómetro húmedo Aparato para medir la temperatura húmeda del aire. Termostato Dispositivo que mide y regula la temperatura de consigna que se ha fijado, encendiendo y apagando automáticamente el aparato o sistema de calefacción o climatización. Tonelada de refrigeración Es el calor que absorbe una tonelada de hielo al derretirse en 24 hs. Equivalencias: –1Ton = 3025 Cal/h = 3000 Cal/h Transmisi Transmisi ón de calor Paso de calor de un cuerpo a otro o a través de un mismo cuerpo. Tratamiento Proceso que modifica algunas de las características características físico-químicas del aire. UMA Unidad manejadora de aire o climatizador es un aparato de acondicionamiento de aire que se ocupa de mantener caudales de aire sometidos a un régimen temperatura preestablecida. También se encarga de mantener la humedad dentro de valores apropiados, así como de filtrar el aire
Bibliografía
NORMAS. Norma del IMSS. Diseño de Ingeniería en Acondicionamiento de Aire.
ND-01-IMSS-AA-97
PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION.
Industrias Gilvert S.A de C.V
TERMODINÁMICA.
Yunus A. Cengel Ed. Mc Graw Hill.
MANUAL DE AIRE ACONDICIONADO. ACONDICIONADO.
Carrier. Ed. Marcombo.
Anexos
CARTA PSICROMÉTRICA
Fig. 1 Carta Carta Psicrom étrica
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Fig. 2 División Clim ática de la Republica Mexicana
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ESIME - UC
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Fig. 3 Normales Normales cli matológic as para el cálculo de aire acondicion ado en la población de la República Mexicana
ESIME - UC
Página 124
Fig. 4 Calor Calor Producid o por l a Personas, Personas, Kcal/h.
ESIME - UC
Página 125