CANTIDAD DE AIRE NECESARIA EN INVIERNO ( CALEFACCION) : La cantidad de calor que el aire proporciona al enfriarse desde la temperatura de entrada (Td) a la temperatura del espacio (Ti), se expresa de la siguiente forma: Qs = M * Cp ( TdTd-Ti) donde:
Qs=cambio de calor sensible del aire en btu/h M=peso de aire suministrado en Lb/h Cp=calor especifico de aire en btu/Lb* ºF Td=temperatura de entrada del aire en ºF Ti=temperatura requerida en el espacio en ºF
EN VERANO (REFRIGERACION) : La ganancia de calor puede expresarse de la siguiente manera: Qs = M Cp (Ti – Td)
EJEMPLO: Cuanto aire se requiere para acondicionar un salón manteniendo 70ºF, si la carga de calor vale 400.000 btu/h, y la temperatura del aire en los difusores es de 130ºF?
M = ___QS_____ Cp (Td – Ti)
M = __400.000__ 0.24 ( 130-70)
M= 27.777 Lb/h
HUMEDAD Si ω es la cantidad Lb/h de humedad liberada en un espacio, y ∆W la cantidad de humedad en Lb de vapor por Lb de aire seco que absorbe el aire suministrado, se tiene lo siguiente: ω = ∆W * M donde M: Lb/h de aire suministrado. Ejemplo: 120 Lb de vapor de agua por hora son liberadas en un auditorio, la Ejemplo: temperatura de roció deberá ser de 60ºF y se esta suministrando aire a 52ºF de temperatura de roció. Se pregunta la cantidad de aire suministrada. M = __ω __ω__ ∆W M= __120__ 0.00281 M= 42 705 Lb/h
;
W1= 0.01103 W2= 0.00822 ∆W= 0.00281
CALOR LATENTE Es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado. QL = W * hfg Donde: QL : calor latente liberado en BTU/h W: valor de agua liberado en lb/h hfg: entalpía del vapor de agua en Btu/lb el valor de la entalpía a temperaturas bajas no varia mucho De 1.050 BTU/lb, por esta razón la formula anterior también puede escribirse de la siguiente manera: QL = W * 1.050
FACTOR CALOR SENSIBLE Es la carga total de refrigeración y esta representada por la suma de la carga de refrigeración sensible y la carga de refrigeración latente. Entonces se tiene que: F.C.S.= __Qs __Qs__ __ = _Qs _Qs_ _ Qs+QL Qt
Cuando se trata de acondicionar el aire en lugares pequeños, se asume que la ganancia del calor latente es la tercera parte del calor sensible, es decir que el F.C.S.= 0.75, sin embargo hay ocaciones que varia entre 0.6 – 0.95, dependiendo de las condiciones de humedad
FACTOR DE CALOR SENSIBLE EN LA CARTA PSICROMETRICA
AIRE DE RETORNO es el aire extraído del espacio acondicionado, que se vuelve a introducir en el sistema antes de los difusores, pero después de la unidad acondicionadora. suele llamarse también aire de “by pass” del acondicionador.
CICLO COMPLETO DEL AIRE SUMINISTRADO El aire de retorno (punto 1), se mezcla con el aire de entrada (punto 2) y la mezcla tendrá las características del punto 3. La mezcla entra al acondicionador donde se enfría y se deshumidifica según la curva 33-4 y sale del acondicionador con las características representadas en el punto 4, desde donde se envia al espacio por acondicionar, el aire en el espacio se calentara de 4 a 1 según la linea de F.C.S. cuando existe mezcla del aire de salida del acondicionador con aire de retorno, esta mezcla estara representada en el punto 5, y el calentamiento se llevara a cabo en el espacio por acondicionar de 5 a 1.
CONDICIONES DE COMODIDAD FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMODIDAD A) Temperatura del aire B) Humedad del aire C) Movimiento del aire D) Pureza del aire
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMODIDAD
A) Temperatura del aire: El control artificial de la temperatura dentro de un espacio cerrado fue el primer intento para lograr la “comodidad humana”
B) Humedad del aire: Gran parte del calor del cuerpo humano se pierde por evaporación a través de la piel, la evaporación se debe ala baja humedad relativa del aire, las altas humedades las retarda. Los excesos de la humedad relativa producen no solamente reacciones fisiológicas molestas, sino también afectan las propiedades de algunos materiales.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMODIDAD
C) Movimiento del aire: El movimiento del aire sobre el cuerpo humano incrementa la perdida de calor, humedad y modifica la sensación de frió y calor. Además produce una sensación de “chiflón” agradable o desagradable
D) Pureza del aire: La composición química y física del aire es muy importante. Poco interesa que aumente el CO2 o que disminuya el oxigeno debido ala combustión fisiológica, ya que con poca ventilación se resuelve el problema. La nulificación de olores requiere mucha ventilación o bien la purificación del aire por medio de algún recurso artificial.
Nulificar partículas sólidas en el aire es de vital importancia, no solo para la salud sino por que disminuye los gastos de limpieza y mantenimiento. El humo que molesta los ojos y la nariz requiere una beuna ventilación.
SENSACIÓN DE COMODIDAD
Para establecer estándares de temperatura, humedad, movimiento y pureza del aire. Es indispensable encontrar los valores óptimos para que el cuerpo humano tenga la sensación de comodidad. La mejor forma de solucionar este problema es “la carta de temperatura efectiva” debido a que la temperatura, humedad y movimiento del aire influyen en la perdida de calor del cuerpo, en esta carta se intenta encontrar una relación entre estos factores, a fin de que produzcan la mayor comodidad posible en el mayor numero de personas. De la carta de comodidad, se concluye que una temperatura determinada con cierta humedad y movimiento de aire produce la misma sensación de calor o frió que otra temperatura, con otra humedad y otro movimiento de aire
TEMPERATURA EFECTIVA
Es un índice empírico del grado de calor que percibe un individuo cuando se expone a varias combinaciones de temperatura, humedad y movimiento de aire. Auque alguna temperatura efectiva pueda tener cualquier humedad que varié desde el cero hasta el 100% y el movimiento del aire desde lento a grandes velocidades, no todas las combinaciones son igual mente confortables. Cada combinación produce la misma sensación de calor, pero los otros efectos pueden producir sensación de incomodidad. Muy baja humedad produce una sensación de “tostamiento” en la piel boca u nariz. La humedad alta hace que la transpiración se acumule en la ropa y provoque malos olores en el cuerpo. Altas velocidades del aire causan chiflones y molestias, etc. Cuando la humedad y el movimiento del aire se controlan adecuadamente, el índice de temperatura efectiva, real mente mide la comodidad.
CARTA DE COMODIDAD CORRESPONDE A LA CARTA DE COMODIDAD A UNA VELOCIDAD DEL AIRE DE 15 A 25 PIES /MIN.
FACTORES QUE DETERMINAN LA TEMPERATURA EFECTIVA
La carta muestra aproximadamente, en porcentajes, la cantidad de personas que se sienten cómoda en cada combinación A) aclimatación diferente La temperatura efectiva cómoda depende entre otras cosas, de la temperatura exterior, que obviamente cambia de un día a otro y de una estación a otra; sin embargo, el efecto en la temperatura efectiva deseable es pequeño. La temperatura deseable entre el verano y el invierno es muy diferente temperatura efectiva deseable: invierno: 67 a 71 F verano: 69 a 73 F La temperatura efectiva deseable y la humedad varían por lo general, según el individuo país o región
FACTORES QUE DETERMINAN LA TEMPERATURA EFECTIVA
B) Duración de la ocupación: Una importante variación de la temperatura efectiva, es la duración de las personas dentro del volumen controlado. La existencia ha demostrado que mientras mas poco tiempo se ocupe un volumen controlado, debe haber un mayor cambio de temperatura; el cambio es con respecto a la temperatura exterior. En ciertos lugares como tiendas, bancos, etc.
C) Ropa Muchos problemas se solucionan despojándose o poniéndose ropa. En muchos casos la ropa es factor determinante para la temperatura efectiva; existen lugares en que debido al tipo de ropa usado, la temperatura efectiva tendrá que ser mayor o menor independientemente de otros factores.
FACTORES QUE DETERMINAN LA TEMPERATURA EFECTIVA
D) Edad y sexo: Las personas mayores de 40 años requieren por lo general un grado 1F mas de temperatura efectiva mas que los hombres, sin embargo la temperatura de la carta de comodidad esta considerada para los hombres.
E) Efecto de choque: Este efecto se debe ala temperatura rápida del exterior a un lugar controlado. Este problema es mas grave en verano, para evitar el choque. En los pasillos o corredores se mantiene una temperatura efectiva media entre la exterior y la interior. Sin embargo se ha demostrado que el choque no perjudica la salud en donde el aire acondicionado es indispensable y están acostumbrados a este tipo de cambios bruscos de temperatura.
FACTORES QUE DETERMINAN LA TEMPERATURA EFECTIVA
F) actividad
La actividad es un importante factor para determinar la temperatura efectiva, y por lo general las recomendaciones para elegir una temperatura efectiva varían desacuerdo a la actividad. G) Calor radiado Cuando hay una multitud de gente en un teatro, por ejemplo. El efecto del calor radiado requiere disminuir la temperatura efectiva.
Máximas condiciones tolerables El trabajo de ventilación es muy importante en áreas muy calurosas, sin ventanas y con fuertes cargas de alumbrado. La temperatura efectiva no debe exceder de 85F, deacuerdo
Condiciones recomendables para diseñar en verano: Las temperaturas efectivas durante el verano, por lo general varían desde 68 - 76F dependiendo de los factores discutidos. Así mismo, las temperaturas de bulbo seco recomendable durante el verano varían desde 71 - 85F con humedades relativas que van de 40 – 60% como máximo.
CONDICIONES RECOMENDABLES PARA DISEÑAR EN INVIERNO
La tabla VII -1. Muestra condiciones interiores de diferentes lugares para el invierno. Condiciones recomendables en habitaciones, para calentamiento con y sin humidificación. La humedad permisible para diferentes tipos de ventanas también esta tabulada (tabla VIIVII-2) esta humedad que se lee en la tabla evita condensaciones en los cristales.
Ecuación para obtener la temperatura de roció permisible y no tener condensaciones Tw Ti Te U F
Temperatura de roció ala que ocurre la primera condensación en grado F Temperatura de bulbo seco interior Temperatura de bulbo seco exterior Coeficiente de trasmisión de (Btu /h/h-pi F) coeficiente de la película interior
Tw = Ti – (Ti(Ti- Te) U/f
Condiciones de diseño para el movimiento del aire La ASHAE ha establecido como limite una velocidad de 15 a 40 pies /min. cuando las personas están sin hacer alguna actividad física. Arriba de 40 pies/min. Causa sensaciones de chiflón y se usa en lugares donde se realizan trabajos físicos
Condiciones de ventilación Hay poca necesidad de ventilación para diluir el CO de la combustión fisiológica. La cantidad de aire requerida depende de la contaminación del aire por los olores y humo. La relación entre el volumen del espacio, el numero de personas y la contaminación. Dan la pauta para determinar la ventilación necesaria. Los fumadores de puro requieren 100 y el cigarrillo es uno de los problemas principales de ventilación.
El aire contaminado con humo solo se puede recircular si se limpia electro estáticamente o si se pasa a través de un medio absorbente como carbón activado para remover los gases. Los olores son mas objetables a humedades mayores de 58% y a altas temperaturas debido al que el ser humano los percibe mejor. Los estándares de ventilación basados por hora no son recomendables, es preferible usar los referidos al número de personas. La tabla (VII(VII-3) proporciona los estándares aceptados en ventilación.
Ejercicios: -Un salón esta a = 74 F y θ = 60 % se requiere reconocer la temperatura necesaria para obtener la misma temperatura efectiva con aire a θ= 40 % R. = 77F -Se desea tener una temperatura efectiva de 73F; encuentre la humedad relativa que se requiere con aire a 80F R. θ = 42% -La temperatura efectiva que se requiere en un frontón es de 66F; si el aire suministrado esta a 70F cual es la humedad relativa R. θ = 50% -Que temperatura se requiere para obtener la misma temperatura efectiva a = 80F θ = 60% cuando la humedad relativa sea de 80% R. = 77.5 F
