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\,Editada pur

PITMAN PUBI.ISHINC; CORPORATION. Nueva York-Toronto - Londres.

\ersion cspufiola por ^Jote Batllc l>ayn y Miguel Vallaiitjana Toms,

Ingenieros I inhistriulca

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EDITORIAL RKV?:r '^ S. A..1957 ,

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\RTES GRFICAS GRIJELMO, S. A. - IVibiturte. 4.BILBAO

PREFACIO A LA SEGUNDA EDICIN

En todo arte que experimente una rpida evolucin, o propio arte precedea la literatura. Esto constituye en realidad un inconveniente, porque el estudianteo tcnico que domine la teora relativamenle invariable desarrollada en los textos,no dispone de un vehculo apropiado para salvar el hueco que le separa del mundode In actualidad. Tal situacin es la que existe hoy da en el campo de la calefac-cin, ventilacin y acondicionamiento de aire, especialmente en este ltimo ramo,en ..-iiule el progreso alcanzado en la pasada dcada ha sido muy grande.

Kl fin perseguido en este libro ha sido aplicar la teora a la prctica actualen la industria, no intentando suplantar los textos de fsica y termodinmicareferen. 'Vi acondicionamiento de aire, sino ms bien complementarlos, condu-ciendo al lector por los caminos de las idea.s de inters primordial para los que sehallan ntimamente relacionados con la industria. Por esta razn los autores hannrocurado presentar las materias en forma fcilmente asimilable no solamente

.tan bien preparados cientficamente, sino tambin por aquellas.trenamiento tcnico limitado.

,, ve del contenido de esta obra ha sido utilizado por sus autores yCiados de las escuelas dirigidas por la Carrier Corporation para adiestrar

0.-duado en disciplinas tcnicas de aplicacin. Por otro lado se pu-'inportante masa de datos desarrollados y empleados por aquella en-

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"'' "~" Ql convencimiento de que la industria, los profesionales tcnicos y el

- general quedan mejor servidos elevando el nivel de los prototipos oie esta meta solamente se consigue con la educacin. En aquellos

rasos en los cuales se incluye material de otras procedencias, se hace constarexpresamente en el texto.

La segunda edicin incorpora una revisin total de muchos captulos en loscuales se ha progresado intensamente en estos diez ltimos aos. Al captulo 3,por ejemplo, se han aadido nuevas e importantes tablas de factores bsicos;al captulo 5, aplicaciones de quemadores de fuel-oil; al captulo 6, datos tcnicossobre calefaccin por paneles; al captulo 11, nuevas tcnicas de purificacin yfiltrado de aire; al captulo 13, datos bsicos referentes a bateras de refrigeracin;al captulo 14 un anlisis funcional de las estaciones centrales de acondiciona-miento; y al captulo 18, un tratamiento nuevo y fundamental del control auto-mtico. Adems, se han introducido muchos perfeccionamientos para conseguiruna presentacin ms clara y una ms fcil comprensin. El apartado dedicadoa Pscrometra (captulo 2) se ha redactado de nuevo completamente e incluyeel nuevo Abaco Psicromtrico Carrier. Muchos y nuevos datos han sido agre-gados referentes al Confort (captulo 2), Refrigeracin (captulos 15 y 1G), y alApndice. Finalmente, como respuesta a las muchas peticiones del profesorado,

r IWAKIllEll. -1

I ACONDICIONAMIENTO DE Allil, CALEFACCIN, VENTILACIN

;e han aadido un gran nmero de problemas que abarcan tanto los aspectostericos como los prcticos de las materias estudiadas.

Los autores quieren hacer constar su agradecimiento a la American Societyjf Heating and Ventilating Engineers por haberles permitido reproducir datosbsicos; a la American Society of Rcfrigerating Engineers; a los fabricantes deequipos y aparatos quienes proporcionaron ilustraciones y tablas; a nuestro socio\V. H. Driscoll, ltimo Presidente de la A.S.H.V.E. y Director de la Heating,Piping and Air Conditioning Contractors National Association; a John W. Sehulz,Consultor, por su valiosa contribucin en el capitulo de quemadores de fuel; alProf. James H. Carpen ter por su ayuda en la preparacin de los problemas; ya los muchos miembros de las profesiones tcnicas y docentes, cuya crtica cons-tructiva as como sus sugerencias lian constituido un excelente apoyo al pre-parar este volumen.

W. H. CAHRIERH. E, CHERNE

W. A. GRANT

C A P T U L O

I

Introduccin

Han transcurrido cientos de aos desde las primeras aplicaciones de la cale-faccin, ventilacin y refrigeracin destinadas a un mayor confort y bienestar,si bien los avances ms notables lian tenido lugar en el transcurso del presentesiglo. El estudio a fondo de los principios bsicos, as como los sucesivos perfec-cionamientos en los equipos transmisores del calor, conduccin y depuracin delaire, han contribuido al desarrollo en gran escala de las industrias de la calefac-cin y acondicionamiento de aire. La progresiva industrializacin mundial haaumentado de manera continua la necesidad de un mayor control de la tempera-tura, as como de la humedad, para preservar y garantizar el valor y calidad demuchos productos fabricados. A su vez, la experiencia en tales materias ha hechoque se dispusiera de nuevos medios para alcanzar un rpido perfeccionamientoen los mtodos relativos al control de la temperatura y a los problemas concer-nientes a la humedad.

Historia retrospectiva

CalefaccinEs sabido que el hombre prehistrico recurri al fuego con objeto de producir

calor para su confort. Los indios americanos ya encendan hogueras en sus cho-zas, dejando que el humo de la combustin permaneciera en el interior, o bienque escapara al exterior a travs de aberturas practicadas en la cubierta o te-chumbre. Los europeos mejoraron el sistema de las hogueras mediante la cons-truccin de hogares dispuestos de manera que el humo escapara por una chime-nea; con este mtodo, y gracias al efecto del tiro, se obtena, adems de una mejorcombustin, la ventilacin del recinto.

Desde hace ms de dos mil aos los romanos ya eliminaban del interior delos recintos los productos de la combustin mediante conductos practicados enlas paredes de los edificios; con ello ejercan un determinado grado de controlsobre la intensidad de calefaccin, al poder utilizar uno o varios hogares. En Corea

1 ACONDICIONAMIENTO DE AIRE, CALEFACCIN, VENTILACIN

la calefaccin se llevaba a cabo (y sigue hacindose todava en la actualidad enalgunos de los edificios ms antiguos) mediante el uso de conductos practicadosen el suelo, y procediendo el calor de uno o ms hogares emplazados en el exte-rior del edificio. Dichos hogares, con sus cmaras de combustin, estaban total-mente cubiertos, a excepcin de unas aberturas de amplitud suficiente para laadmisin del combustible y del aire necesario para la combustin.

Los chinos, a su vez, empleaban estufas cermicas en el interior de sus edifi-caciones; los ladrillos de estas estufas se calentaban a fuego lento, y sobre ellosapoyaban directamente sus camas para aprovechar la capacidad de almacena-miento trmico de los referidos ladrillos. Los rusos tambin emplearon con algunaprofusin este sistema de calefaccin, y en Alemania se perfeccion hasta talpunto el mtodo de las estufas cermicas, que por medio de ellas se calentabanincluso habitaciones enteras.

El empleo del vapor en las instalaciones de calefaccin central data, proba-blemente, de la poca en que tuvo lugar el desarrollo de la mquina de vapor,es decir, del ao 1750 al 1800. Se tienen noticias de que las primeras aplicacionesde la calefaccin mediante agua caliente a alta presin tuvieron lugar precisa-mente en el ao 1845.

VentilacinLa ventilacin de las minas fue el origen de los primeros esfuerzos encamina-

dos a hallar la solucin al problema de la ventilacin mecnica. Posteriormente,los hospitales y otros edificios pblicos fueron dotados de medios mecnicospara el suministro y evacuacin del aire.

Acondicionamiento de aireEn algunas localidades de la India, durante los meses ms calurosos, el viento

es intenso y prcticamente sopla en la misma direccin. En algunos palacios sesuspenden, sobre las aberturas de barlovento, esterillas humedecidas, con lo quedebido a la evaporacin se obtiene un efecto refrigerador de 11 a 16C (de 20 a30F). Las esterillas se mantienen constantemente hmedas, ya sea manual-mente o mediante el empleo de una artesa perforada a la que por la ley de gra-vedad llega el agua procedente de un depsito; en realidad, este sistema cons-tituye uno de los principios fundamentales del acondicionamiento de aire.

En 1836 las Cmaras parlamentarias inglesas fueron dotadas de una insta-lacin de suministro y evacuacin de aire para su ventilacin. La calefaccin seobtena mediante serpentines de vapor dispuestos junto a los ventiladores. Elaire era tratado con agua pulverizada, consiguindose su enfriamiento medianteempleo de hielo.

Racionalizacin de los principios de clculoLos primeros introductores de la tcnica en la calefaccin, ventilacin y acon-

dicionamiento de aire, tuvieron que enfrentarse con la gran dificultad que repre-sentaba la escasez de datos fidedignos para el clculo. Es posible que a algunosde ellos se les ocurriera la idea de igualar la carga (refrigeracin o calefaccin)

INTRODUCCIN jja la capacidad del dispositivo empleado, pero poco era lo que podan conseguirsin una gama exacta de datos tcnicos; ello les obligaba a recurrir a mtodos declculo basados en pruebas y experiencias ms o menos exactas.

En el ao 1895 tuvo lugar la primera reunin anual de la Sociedad Americanade Tcnicos de Calefaccin y Ventilacin, fundndose en el 1904 la SociedadAmericana de Tcnicos de Refrigeracin. Ambos organismos tuvieron una par-ticipacin muy activa en la formulacin de los standards o prototipos de susrespectivas industrias, publicndose las memorias de sus investigaciones y expe-riencias. En el ao 1922 la A.S.H.V.E. public su primer manual tcnico (Gnide)sobre la prctica corriente de calefaccin y ventilacin, contribuyendo las suce-sivas ediciones que aparecen anualmente, a suministrar una valiosa informacinpara uso de ingenieros e investigadores. En el ao 1932, la A.S.R.E. public suprimera recoleccin de datos (Data Book), cuyas sucesivas ediciones revisadasse han venido publicando cada dos aos, resultando fcil, para quien se halleocupado activamente en las industrias de la calefaccin, ventilacin y acondicio-namiento de aire, familiarizarse con el contenido de las ltimas ediciones deGnide y Dala Book, as como con sus reglamentos y memorias.

Desde el ao 1911, en que la Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicosencarg al Dr. CARRIER la preparacin de dos artculos relacionados con estamateria, el acondicionamiento de aire ha sido considerado como una rama dela ingeniera. Uno de dichos artculos, titulado Formulario de Psicromdra Ra-cional, Su relacin con los problemas de la meteorologa y del acondicionamientode aire, mostr los resultados de casi nueve aos de investigaciones y deduccio-nes matemticas relativas a la psicrometria. El segundo artculo, Aparatos deacondicionamiento de aire, Principios reguladores de su aplicacin y funciona-miento, trataba de los problemas prcticos relativos al diseo de los aparatosy a su funcionamiento.

La expresin acondicionamiento de aire se debe a S. W. CRAMER, quien por elao 1907 present en la Asociacin Nacional de Fabricantes Algodoneros un es-tudio sobre el control de la humedad en las fbricas textiles. Hasta entonces, lamedida y control de la humedad contenida en los tejidos era conocida general-mente en la industria textil con la denominacin de acondicionamiento, y propusola expresin ms lgica de acondicionamiento de aire, mediante el cual, y valin-dose de la circulacin de aire humedecido, se hace posible mantener en las fbri-cas textiles el grado de humedad deseada.

El abaco psicromtrico incluido en el Formulario de Psicrometria Racionalha venido sirviendo de base en todos los problemas de acondicionamiento de aire.Es interesante observar que una revisin a fondo de los datos primitivos (llevadaa cabo en 1936) puso de manifiesto la existencia de errores importantes para unestudio de exactitud cientfica, si bien carecan de importancia para los clculoscorrientes de ingeniera. Estos errores aparecen ya corregidos en el abaco psicro-mtrico que se incluye en este texto.

Aceptacin pblicaA medida que ha ido elevndose el nivel de vida, el pblico se ha venido

acostumbrando a disfrutar de viviendas, oficinas y estancias de recreo conforta-

II ACONDICIONAMIENTO DE AIRE, CALEFACCIN, VENTILACIN

bles. En la actualidad est muy generalizada, por ejemplo, la calefaccin centralcon regulacin automtica. Los perfeccionamientos introducidos en la planifi-cacin de los equipos de calefaccin han trado consigo, junto con su produccinen serie, una disminucin de los costos de establecimiento y funcionamiento.

El acondicionamiento de aire tuvo su origen en aquellas industrias cuyosproductos eran afectados por la temperatura y la humedad. Sin embargo, apli-cado al confort en gran escala, el acondicionamiento no alcanz franca populari-dad hasta principios del ao 1920. Fue en los teatros donde primero se constatel rendimiento econmico del acondicionamiento de aire, y a ellos siguieron losgrandes almacenes y oficinas, y ms tarde, prcticamente todos los estableci-mientos de tipo comercial, oficinas pblicas y residencias particulares. Contri-buy a dar un gran impulso a su pblica aceptacin el desarrollo alcanzado enla construccin de los aparatos, as como las mejoras introducidas en las super-ficies de transmisin, tanto para la calefaccin como para la refrigeracin; losnuevos y ms perfeccionados tipos de equipos de refrigeracin, utilizando refri-gerantes exentos de peligro; los dispositivos perfeccionados de regulacin auto-mtica; los dispositivos mejorados y menos costosos de depuracin de aire, ylos perfeccionamientos en los mtodos de distribucin de aire (bocas de insufla-cin); la reduccin del porcentaje de ruidos de las instalaciones; y la fabricacin,a bajo costo, de equipos individuales y de funcionamiento garantizado. Tambindebe concederse un elevado crdito a los experimentos llevados a cabo por laA.S.H.V.A., los cuales condujeron a la medida cientfica de las reacciones huma-nas ante las variaciones de temperatura, humedad y circulacin del aire.

En los albores del acondicionamiento cientfico de aire, la mayor parte delos datos de clculo de que se dispona eran celosamente guardados por las orga-nizaciones tcnicas de unas pocas empresas iniciadoras de tales estudios. A me-dida que se fue desarrollando esta industria alcanz una mayor difusin la infor-macin relativa a la misma, haciendo ello posible que cuantos datos de interstcnico se iban obteniendo fueran aplicados satisfactoriamente por los contra-tistas, distribuidores, etc.; que las empresas especializadas hicieran pblicoslos valiosos resultados de sus investigaciones; y que dichas empresas estimu-lasen a sus propios tcnicos en el sentido de hacer llegar a las sociedades cientfi-cas sus estudios sobre el particular. Todo esto se hizo necesario para facilitar lalabor de los ingenieros consultores en sus proyectos de instalaciones de acondicio-namiento de aire, pues aquellos llevaban ya muchos aos proyectando sistemasde calefaccin y de conducciones, as como otras instalaciones de equipo mecnico.

En la prctica moderna el ingeniero consultor tiene un papel definido y muyimportante en la industria, siendo su funcin primordial la de coordinar el pro-yecto y la instalacin de la totalidad del equipo mecnico. A menos que se dis-ponga de una amplia y perfecta organizacin, el desarrollo de los detalles deberconfiarse a especialistas de las distintas industrias mecnicas. Ello es particular-mente necesario en aquellas industrias que no han alcanzado todava un elevadogrado de estabilidad y que varan continuamente las aplicaciones de los diferentesequipos a medida que stos se van perfeccionando y haciendo ms econmicos.Solamente los ingenieros especializados en determinados procesos industriales sonlos que pueden cooperar con ideas propias en las variaciones y cambios a quehaya lugar.

INTRODUCCIN 7

Clculo y diseoLos campos de la calefaccin, ventilacin y acondicionamiento de aire se

superponen en tal grado, que un ingeniero proyectista (ya sea en el libre ejerci-cio de la profesin, o bien al servicio de una empresa instaladora) debe estarperfectamente familiarizado con las tres ramas. Hace algunos aos se propuso*1'el abandono de las expresiones de tcnico en calefaccin o en refrigeracin (heatingengincer y refrigerating engineer), sustituyndolas por la de tcnico en termotecnia(termal engineer), en atencin a que con esta denominacin se abarca un campode gran amplitud, cuyos principios fundamentales tienen todos su origen en lasmismas leyes fsicas bsicas.

Al considerar los beneficios y extensin de la tcnica trmica se sugieren tresdivisiones: investigacin y desarrollo, clculo y diseo, y servicio y conservacin.Si la industria llega a convertirse en un conglomerado de empresas comercialesdeber tener el asesoramiento necesario en lo relativo a la tcnica, fabricacin,instalacin y costos.

En el presente texto se concede una atencin preferente a los problemas queen mayor grado suelen presentarse al ingeniero proyectista. Los tcnicos espe-cialistas (lo mismo los dedicados a la investigacin, que los que se ocupan deldesarrollo y mantenimiento) deben imponerse de estos problemas puesto que,en conjunto, la finalidad esencial que se persigue es la de proporcionar a los usua-rios un servicio inalterablemente satisfactorio, con un costo lo ms reducidoposible, y coincidcnte con un claro beneficio del capital y trabajo invertidos.

La misin del ingeniero proyectista en este campo es la de adaptar los equi-pos ms adecuados y econmicos disponibles de calefaccin, ventilacin y acon-dicionamiento de aire, de manera que se d cumplimiento a las formas especficas decada instalacin. En ocasiones puede juzgar conveniente, en inters del cliente,consultar a especialistas dedicados a la investigacin o al desarrollo, con objetode constatar la conveniencia del uso de aparatos especiales, o de nuevos prin-cipios cuando el equipo de que se dispone presenta defectos de importancia.Tales consultas pueden resultar provechosas para los inicios de un campo de apli-cacin totalmente nuevo.

Al ingeniero proyectista le interesan las leyes fsicas y matemticas que sir-ven de uase a todas las ramas de la ingeniera. Supuesto que no proyecta, paracada instalacin, un equipo especial, le debe ser fcil tener siempre a mano unainformacin completa de datos tcnicos y comerciales. Como dichos datos nopueden ser considerados propiedad exclusiva de ninguna persona o entidad co-mercial, este texto constituye, por tanto, una recopilacin de numerosas fuentesde informacin, siendo los datos que en el mismo figuran de uso corriente paralos ingenieros proyectistas.

Aun cuando en esta obra se siguen los sistemas clsicos para poner de mani-fiesto las caractersticas de los diferentes kparatos, no debe considerarse comoun catlogo de aparatos y equipos. Las organizaciones propias de esta industria,sean tcnicas o instaladoras, tienen una constante necesidad de obras de con-sulta, as como de una completa informacin tcnica y comercial de los nume-rosos elementos necesarios para una instalacin completa. '

(') Memoria presentad;! por l;i Saciedad Ameriniitu de Tenieits en Kelritjcrueiii, t'ii cHcifiiiljre de l*-ipor w. II. CAKHIKH.

C A P T U L O

Psicrometra y confort

El acondicionamiento de aire en los edificios es ms interesante para el conforty bienestar de sus habitantes que para el mantenimiento de unas condicionesexactas, requeridas por cosas inanimadas. Se ha observado que las condicionesconducentes a un mayor confort*1' dependen de la temperatura, humedad, movi-miento de aire y nitidez del mismo.

El correcto funcionamiento fisiolgico del cuerpo humano exige que la pro-duccin de calor, debido a la accin qumica, sea igual al disipado por la accinfsica externa. El cuerpo humano posee un notable sistema de control de la tem-peratura para regulacin de esta disipacin, la cual puede tener efecto por radia-cin, conveccin y evaporacin. La proporcin relativa de cada una de estasformas de transmisin depende de la cuanta de la produccin trmica total debidaa la propia actividad; de la cuanta y naturaleza de los vestidos; de la tempera-tura de las paredes circundantes; y de las propiedades del ambiente. Un excesode ropa, por ejemplo, reduce la transmisin por conveccin y radiacin, aumen-tando en cambio la evaporacin debida a la transpiracin. Asimismo, si las paredesde una habitacin estn a baja temperatura se puede gozar de un agradableconfort, aunque la temperatura del ambiente sea relativamente alta, debido a laelevada proporcin de radiacin.

Factores que influyen en el confort

Es evidente que las condiciones conducentes a un mayor confort estn in-fluenciadas por factores fisiolgicos y fsicos; numerosas investigaciones mdicasy de orden tcnico han sido llevadas a cabo antes de que pudiera darse una expli-cacin completa del efecto de tales factores, as como tambin antes de que pu-dieran aceptarse como ptimas, dentro de la mayor exactitud, unas condicionestipo. En tanto no se amplen de manera considerable los conocimientos actuales

(') En todo lo relativo a las condiciones de confort, los ensayos y observaciones de la A.S.II .V.H. estnconsiderados como los nas autorizados. Vase la ltima edicin de la A.S.H.V.E. (hilile, para encon-trar en la fuente de origen las referencias que figuran al pie de estas pginas.8

-

PSICROMETRA Y CONFORT jsobre las exigencias fisiolgicas, y estos conocimientos no hayan obtenido unaaceptacin general, resulta obligado admitir como bsicas las condiciones tipo ylas conclusiones que, como resultado de ensayos y experiencias, han sido obte-nidas por organizaciones de tanta solvencia como la A.S.H.V.E., y confirmadasa posteriori por las organizaciones comerciales de mayor experiencia en lamateria.

1. Temperatura. Puesto que no es posible la conservacin de la vida por smisma sin el mantenimiento de la temperatura propia del cuerpo humano, lacalefaccin artificial dentro de los recintos fue el intento ms remoto hecho conmiras a la modificacin de alguno de estos factores. La regulacin de la tempe-ratura, dentro de lmites propiamente dichos y considerados como ptimos, me-diante una calefaccin o refrigeracin perfectamente reguladas, se obtuvo enpoca relativamente reciente.

El adecuado control de la temperatura del medio ambiente que circunda alcuerpo humano elimina el esfuerzo fisiolgico de acomodacin, obtenindose conello un mayor confort y la consiguiente mejora del bienestar fsico y de las con-diciones de salubridad. -

2. Humedad. Una gran parte del calor que posee el cuerpo humano se disipapor evaporacin a travs de la piel. Como quiera que la evaporacin se favorececon una humedad relativa del aire baja, y se retarda si sta es alta, de ello sededuce que la regulacin de la humedad ejerce un importante efecto sobre elconfort. Claro est que no puede pretenderse que la humedad tenga una impor-tancia tan vital como la temperatura, pero no es menos cierto que su influenciaen el confort y dems sensaciones fsicas no es de desdear; un exceso de humedadno slo da como resultado reacciones fisiolgicas perjudiciales, sino que tambinafecta (por lo comn en forma perjudicial) a las entidades de muchas de lassubstancias contenidas en el lugar de que se trate, y muy particularmente sobrelos vestidos y muebles.

3. Movimiento del aire. El movimiento del aire sobre el cuerpo humanoincrementa la proporcin de humedad y calor disipados, con respecto a la quecorrespondera a un aire en reposo, dando ello lugar a que la sensacin de caloro de fro experimente variacin. Por razones de ms difcil comprensin tambines causa de otros trastornos, que pueden ser agradables o desagradables segnsu intensidad.

4. Pureza del aire. La composicin fsica y qumica del aire comprende undeterminado nmero de elementos diversos. La disminucin de la proporcin deoxgeno contenido, as como el aumento de anhdrido carbnico debido a la com-bustin fisiolgica, son factores raramente importantes a causa de la pequeaventilacin que se requiere para anular sus efectos. La dilucin de los olores hu-manos exige una gran ventilacin, u otros medios de eliminacin de olores. Laeliminacin de las partculas slidas en suspensin en el aire introducido en elrecinto, es importante, no slo por lo que concierne a la salud sino tambin porlo que tienen de molestas, as como por el detrimento que frecuentemente repre-senta la suciedad depositada en los mobiliarios y dems objetos. El humo, yasea producido en el interior de la habitacin, ya en el exterior de la misma, debeser evacuado a causa de lo pernicioso que resulta para la vista y el aparato res-piratorio. La mayora de los mdicos convienen en que la expulsin del polen

l l l ACONDICIONAMIENTO DE AIRE, CALEFACCIN, VENTILACINdel heno del aire es en extremo beneficioso para los atacados de la fiebre delheno o de asma. La regulacin de la proporcin de iones contenidos en el airepuede resultar de importancia en el futuro, pero en la actualidad son demasiadoescasos los conocimientos que se poseen sobre el particular para poder deducirconclusiones. Sin embargo, es posible que la esterilizacin del aire para la des-truccin de las bacterias pueda llegar a revestir la mayor importancia.

Composicin del aire. El aire se compone de gases estables, principalmentenitrgeno y oxgeno, mezclados con. una cantidad variable de vapor de agua;ste, aunque en diferentes proporciones siempre est presente en el aire atmos-frico. Aun cuando su peso relativo medio es inferior al 10 del peso del aireatmosfrico en los climas templados, y al 3",, en las condiciones climatolgicasnaturales ms extremas, constituye, sin embargo, uno de los factores ms impor-tantes para el confort de las personas y, por sus efectos, sobre la mayora de loscompuestos orgnicos. Igualmente es un elemento que influye poderosamente enlos procesos de fabricacin de productos tales como los textiles, papel, confec-ciones, tabaco, etc., as como en el almacenaje y manipulacin de muchos pro-ductos alimenticios, en la combustin de los altos hornos y en la fabricacin delhierro. Por lo tanto, su efecto sobre las actividades humanas resulta totalmentedesproporcionado con la magnitud de su peso relativo. Los mtodos destinados amedir la humedad contenida en el aire se denominan psicromtricos, y por tanto,la ciencia que se ocupa de las propiedades trmicas del aire bmedo, de la medi-cin y regulacin de la humedad contenida en el aire, y del efecto de la humedadatmosfrica sobre los materiales y el confort de las personas, puede, con todapropiedad, denominarse psicromdrta.

PSICROMETRADefiniciones

Para comprender con claridad los procesos de evaporacin y condensacinen la humectacin y deshumcctacin del aire, as como los de enfriamiento delmismo, es necesario tener un conocimiento perfecto de las leyes fundamentalesde los gases y de las presiones parciales correspondientes a las mezclas gaseosas.En este estudio se adoptan los smbolos y definiciones que se resean a continuacin.

7 'e m pe rttf lira del bulbo seco (termmetro SITO) (TS). lis la temperatura del aire, indicadapor un termmetro ordinario. (I)

Temperatura del bulbo hmedo (termmetro hmedo) (Til), lis la temperatura indicada porun termmetro cuyo depsito est envuelto con una gusa o algodn empapados en agua, ex-puesto a los efectos de una corriente de aire intensa. ((')

Temperatura del punto de roda (PU). lis la temperatura a que debe descender el aire paraque se produzca la condensacin de la humedad contenida en el mismo. (lpr)

Depresin del termmetro hmedo, o diferencia micromf trica, lis la diferencia de tempera-tura entre el termmetro seco y el termmetro hmedo. (/ ')

Depresin del punto de rodo, lis la diferencia entre la temperatura indicada por un ter-mmetro seco y la del punto de roco. (i-tpr)

Tensin del o/or. lis la presin parcial ejercida por el vapor de agua contenido en el aire.medida en milmetros (o pulgadas) de columna de mercurio, (e)

Humedad, lis la condicin del aire con respecto a la cantidad'de vapor de agua que contiene.

PSICROMETRA V CONFORT 11Humedad absoluta (densidad del vupor). lis el peso del vapor de agua por unidad de volu-

men de aire, expresada en gramos por metro cbico de aire (o en grains por pie cbico de aire).Humedad especifica, lis el peso del vapor de agua por unidad de peso de aire seco, expre-

sada en gramos por kilogramo de aire seco (o en grains por libra de aire seco). (C)Humedad relativa (HK). lis la relacin entre la presin real del vapor de agua contenido

en el air hmedo, y la presin del vapor saturado a la misma temperatura.Volumen espec/ico. lis el volumen (de la mezcla) en metros cbicos por kilogramo (o en

pies cbicos por libra).Volumen (segn se usa en psicrometra). Metros cbicos por kilogramo de aire seco con-

tenido en la mezcla (o pies cbicos por libra de aire seco contenido en la mezcla). (V)Calor especifico, lis la cantidad de calor, en kiloculoras, necesaria para elevar la tempe-

ratura de 1 Kg de una substancia 1 C. lil calor especifico se define tambin como el nmerode lllu necesario para elevar la temperatura de 1 libra de una substancia 1 F. lil calor espec-fico a presin constante se designa por CP. Para el aire. Cp = 0,2-1. Para el vapor de agua (satu-rado o recalentado a las temperaturas ordinarias de las habitaciones), (,'p = i>,45.

Calor sensible. lis el calor empleado en la variacin de temperatura de una substanciacuando se le comunica o sustrae calor.

Calor luiente, lis el calor que, sin afectar la temperatura, es necesario adicionar o sustraera una substancia para el cambio de su estado fsico. Especficamente, en psicrometra, el calorlatente de fusin del hielo es /y= 79,92 Kcal/Kg (14-1 litu/ljbra). lil calor latente de vaporiza-cin, paso del agua a vapor, hfg', viene dudo en la Tabla 2-1.

Calor total (entalpia), lis la suma del calor sensible y el latente, en kilocalorias por kilo-gramo de una substancia (o en lilu por libra), entre un punto arbitrario de referencia y la tem-peratura y estado considerado, (/i)

Relaciones psicromtricas

Presin y temperatura

La cantidad de vapor de agua contenido en h unidad de volumen de aire,por lo general depende de la temperatura y del grado de saturacin. Bajo lascondiciones normales del aire, el peso del vapor acuoso por unidad de volumenes independiente de la presin baromtrica. El peso del vapor de agua saturadopor unidad de volumen en presencia del aire, es sustancialmente igual al delvapor de agua saturado a la misma temperatura fuera de la presencia del aire,es decir, como si el agua y el vapor de agua estuvieran en el vaco, y mantenidosa una temperatura dada.

12 ACONDICIONAMIENTO DK AIltE, CALEFACCIN, VENTILACIN

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m c-.

1 1 ACONDICIONAMIENTO IW AlUE, CALEFACCIN, VENTILACINdenominada constante universal de los gases (847,81), de fonna que para cual-quier gas se verifica,

847,81

siendo A/ el peso molecular del gas.El vapor de agua a bajas temperaturas y a las correspondientes presiones

tambin bajas, sigue con suficiente exactitud la ley de los gases perfectos paraque li pueda considerarse constante y pueda, por lo tanto, determinarse su valorcon mucha aproximacin mediante la ecuacin (2).

Para el vapor de agua se tiene,

-

847'81

= 47,05

'

y para el aire,18,02

847,8128,97

En los problemas relativos a las mezclas de aire y vapor de agua se debetener presente que el aire y el vapor de agua ocupan el mismo espacio, pero adiferentes presiones. Por lo tanto, es posible calcular inmediatamente la relacindel peso del vapor de agua al del aire, como sigue:

Si Vw es el volumen ocupado por 1 Kg de vapor de agua, el peso de 1 m3 devapor de agua es 1VW. Anlogamente, el peso de 1 m3 de aire es l /Vn . Luego,la relacin entre los pesos del vapor de agua y del aire, ser:

Wa l /V n P.JR.T 47,05 \P-PBP.,,

P-P

= 0,025 P-P.. (3)

donde Pw = presin del vapor de agua,P = presin baromtrica,

P PH, = presin parcial del aire (Pn),/ = 1,0042. ^

lili unidades inglesas, la constante universal de los gases vale 1545,4, y la frmula (2) seconvierte en la (2')-

ic (2')

I. os valores de Rw y Ita, en este caso son1545,4R = T8--85,7

15-15,4/n

- -28^7 = "'"*"

(') Jslo Fu-tor vfoctm 1 correccin corrcspondicnlc al mnenlo de peso debido 1 coeficiente de inlcr-rcjicciun de (ff (p. l.l) y al no cumplimiento de li ley de los ases perfectos, siendo prcticamentecmante entre (>"C Ote"!') v 'J,4O (85 T).

PSICFtOMETRfA V CONFORT r,La frmula {;*) subsiste, pero entonces \'w es el volumen ocupado por 1 Ib de vapor agua,

pies* y Va el volumen ocupado por 1 11) de aire, en pies3. Las letras restantes conservan dmismo significado.

Puesto que Pu.j(PP,v) es la relacin entre dos presiones, no es necesario ele-gir una determinada unidad de presin (Kg/cm3 mm Hg), pues con tal de queP y P estn expresados en la misma unidad, la relacin es la misma, (lomo quieraque la presin baromtrica viene usualmente expresada en milmetros (o pul-gadas) de columna de mercurio, es conveniente expresar la presin del vaportambin en milmetros (o pulgadas) de mercurio. Al coeficiente 0,625 se le deno-mina, generalmente, peso especifico del vapor de agua.Ejemplo 2-1

Se da: I na mezcla de aire y vapor a 2t,7C (SO0!-) con una presin baromtrica normalci 760 mu (29,02 pulg.) Hg, y un punto tic roco de 15,6"C (60F).

Se pide; lil peso de vapor acuoso por kilogramo de aire seco.Solucin en unidades mr'/rrn.t: Segn la Tabla 2-1, la presin del vapor de agua saturado

a 15,tiC es /, = 13,26. La presin parcial del aire ser 7(511 13,2(i = 7-lfi,7-1. Luego, la relacinde pesos es 1V= MV/HP = 0,625 x 13,2fi/74(i,74 = 0,0111.

El peso del vapor acuoso en gramos por kilogramo de aire seco, ser, (= 1000 x 0,0111 ----= 11,1 g/Kg de aire seco, valor ste que concuerda con el que se obtiene mediante el grficopsicromtrico que se encuentra al f inal de esta obra.

Solucin en unidades inglesas: Kn la Tabla 2-1, la presin del vapor de agua saturado aWtF es P,0=0,522. La presin parcial de aire ser: 20,92-11,522 = 29,40. Por lo tanto, U'-__= HVH'=*0,C25 (0,522/29,4)=0,0111.

El peso de vapor agua, en grains por libra de aire seco, valdr: 0=7000x0,0111=77,7grains/lb de aire seco, de acuerdo con el valor bailado utili / .ando el grfico psicromctrico (piese encuentra al final de este libro.

v,

Saturacin adiabtica y temperatura del bulbo (termmetro) hmedoPara la vaporizacin de agua es menester una aportacin de calor. El calor

requerido para que tenga lugar la vaporizacin sin experimentar cambio algunola temperatura del agua o del vapor, se denomina calor latente de vaporizacin.Si se hace discurrir una corriente de aire no saturado por encima de una pel-cula delgada de agua, como acontece en el caso de una superficie mojada muyextendida, o a travs de agua recirculada finamente pulverizada, el aire en lanono llegue a alcanzar su punto de saturacin ir absorbiendo humedad a la vez queproducir la vaporizacin de la misma. Esto significa que el calor luiente nece-sario para la vaporizacin ce esla agua debe ser suministrado por alguna fuen tede calor. Si el agua est inicialmente caliente, su temperatura descender hastallegar a la de vaporizacin, temperatura sta que se conservar constante mien-tras tenga lugar aqulla. En ltimo caso, si no existe otro suministro de calor,la totalidad del requerido para suministrar el calor htenle de vaporizacin ce Inhumedad debe ser aportado por el mismo aire, en cuyo caso ste se enfrapor evaporacin, lo cual constituye un proceso muy corriente. La temperaturade vaporizacin (la temperatura a que se enfriar el agua por el paso sobre la

nsma del aire no saturado) es prcticamente igual a la indicada por un term-metro cubierto con una torcida humedecida, o sea a la temperatura denominada

XAMIENTO />/' MU, CALEFACCIN, VEXTII.CHiX

Suponiendo ahora que este proceso de vaporizacin del agua y enfriamientodel aire se prosigue hasta que ste llega prcticamente a saturarse, no ser posi-ble, a partir de este punto, vaporizar ms agua sin la adicin de calor exterior.Este proceso puede obtenerse con gran aproximacin haciendo pasar el aire atravs de agua sumamente pulverizada, como ocurre en un humectador del tipode roco, o puede hacerse patente con facilidad por medio de una caja llenade hebras de madera, a travs de las cuales se impele aire. Con este ltimo m-todo se obtiene una demostracin muy sencilla y practica de cuanto ocurre cuandoel aire se satura adiabticamente, es decir, sin la adicin de calor externo. El calorde vaporizacin se absorbe nicamente del aire, y por lo tanto ste se enfra.Al mismo tiempo se incrementa la humedad del aire hasta que se alcanza unanueva temperatura de saturacin. Esta temperatura, denominada temperatura desaturacin adiabtica, depende de la temperatura inicial del aire, de su conte-nido inicial de humedad y de la presin baromtrica.

Si mediante un ventilador de reducidas dimensiones se impulsa aire a 20,7 C(80F) a travs de una caja conteniendo hebras de madera endurecidas, se ob-servar que la abandona, prcticamente saturado, a la temperatura de 19,4C(67?"). Esta saturacin del aire se hace visible mediante el uso de un termmetroseco y otro hmedo, ambos situados a la salida. Si el aire est saturado, la lecturade los dos termmetros ser idntica puesto que el aire saturado carece de poderde vaporizacin o de enfriamiento por vaporizacin. Si en la corriente de entradadel aire se dispone ahora un termmetro hmedo, y la velocidad de aqulla puedeoscilar entre 300 y 600 m/min (1000 y 2000 pies/min.), se observar con sorpresaque registra una temperatura (19,4C=G7F) casi idntica a la registrada porel termmetro hmedo dispuesto a la salida. La velocidad de entrada del airesobre este termmetro puede variarse dentro de un amplio margen, sin que seaprecie su efecto en la lectura del termmetro hmedo de entrada ni en la tem-peratura del aire de salida. Este fenmeno puede explicarse por el hecho de quela superficie humedecida sobre la cubeta del termmetro acta, hasta ciertopunto, como un saturador en miniatura de la pelcula de aire circundante.'1*

Mediante la temperatura de saturacin, o su equivalente la temperatura regis-trada por el termmetro hmedo, es posible calcular exactamente la cantidadde humedad del aire a la entrada y a la salida. Este clculo se lleva a cabo for-mulando un equilibrio trmico mediante el cual se determina la cuanta de lahumedad absorbida por un kilogramo de aire para llegar a la saturacin, o, loque es lo mismo, hasta alcanzar la temperatura sealada por el termmetro h-medo; es decir, igualando el incremento de calor latente a la disminucin de calorsensible.^

Si designamos por VV la relacin entre el peso del vapor acuoso y el del aireseco antes de la saturacin, y por W el peso del vapor de agua calculado paradespus de la saturacin correspondiente a la temperatura /' del termmetrohmedo, tendremos que el peso absorbido por kilogramo de aire ser (U7' W).

tilni (Un C'xanu'ii (U- los dalos psicromi'-trieos existenk1*),

1'SICHOMETHfA Y COXt-'VHT 17^

El peso necesario para la saturacin se determina fcilmente mediante la ecua-cin de equilibrio trmico,

(WW)h#*=(it') (0,24+0,45VV) 'mIncremento de calor latente = disminucin de calor sensible, o por una sen-

cilla transformacin algebraica,= Whx-OM (-0

donde W = 0,625 p _p = peso de la humedad contenida en 1 Kg de aireseco saturado a la temperatura /' registrada por el termmetro hmedo,o sea la de saturacin adiabtica (vase el ejemplo 2-1);

hfg- = calor latente del vapor de agua a la temperatura V (C);0,24 = calor especfico del,-airc (Kcal/Kg/oC);0,45 = calor especfico del vapor de agua (Kcal/Kg/C);//' = depresin del termmetro hmedo (C);

P,e = presin del vapor saturado correspondiente a la temperatura /';este valor puede obtenerse de la Tabla de vapor-presin (Tabla 2-1)!La presin baromtrica P se supone conocida. (P y PIC deben estarexpresadas en las mismas unidades.)

En unidades inglesas, las frmulas (4) y (5) subsisten con las siguientes variantes:11"= peso de la humedad contenida en 1 Ib de aire seco saturado a la temperatura /'

registrada por el termmetro hmedo (vase ejemplo 2-1);''/'= calor latente del vapor de agua a la temperatura ' (F);

0,24 = calor especfico del aire (Btu/lb/F);0,45 = calor especfico del vapor de agua (Btu/lb/F); / ' = depresin del termmetro hmedo {F); '>-

Ju, = presin del vapor saturado correspondiente a la temperatura /' (vase Tabla 2-1:unidades inglesas).

Ejemplo 2-2Se da: Los datos del ejemplo 2-1.Se pide: El peso de vapor acuoso por kilogramo y por libra de aire seco, calculado sccn

la teora de la saturacin adiabtica.Solucin en unidades mtricas: Segn el ejemplo 2-1, = 20,7G, /'=19 4C P=760 mm He-

mediante la Tabla 2-1 se obtiene que Pw-16,94, y /A- = 590,8; por lo tanto,

''= 0,625 i : | =00142(i\7GO-16,94/ "'"14!t)Luego, la relacin de pesos ser,

\Y = (0.01425 X M0,8 - 0,24 (26,7 - 19,4)

" 590,8 + 0,"45(2G;7-T9,4)G = 1000ir=lOOOxO,0112=ll,2 g/Kg aire seco

Tabla 2-1, PW=0,GG7 pulg.,'y hfrLlQtt; por'consigui'^ ' ' ^^ ^^' "*

0,0112 Kg de humcdad/Kg aire seco

29,92-0,667/IV

=

18 ACONDICIONAMIENTO DE AlHK, CALEFACCIN, VENTILACIN

Abacos psicromtricos; su empleoLa teora de la saturacin adiabtica es la base de clculo de todos los abacos

para las diferentes temperaturas ledas con termmetros seco y hmedo.Se observa que en el proceso de saturacin la entalpia, o calor total, del aire,

solamente se incrementa por la entalpia del lquido (agua) evaporado que seadiciona al mismo, el cual lo hace en una cantidad relativamente pequea. Si elcalor del lquido se resta de la entalpia, o calor total, se obtiene un valor deno-minado S, o funcin sigma, que permanece invariable en el proceso de evapo-racin. La funcin sigma es, por lo tanto, constante para cualquier temperaturadel termmetro hmedo y presin baromtrica dadas, independientemente de latemperatura del aire leda con el termmetro seco. Por esta razn pueden con-feccionarse los abacos psicromtricos de manera que las lneas correspondientesa las diferentes temperaturas del termmetro hmedo son representativas tambinde la funcin sigma. En el abaco psicromctrico que se encuentra al final deesta obra se da la entalpia para el aire saturado, dndose, adems, las lneas decorreccin de la misma, para otras condiciones distintas de las do, saturacin.Para los familiarizados en el uso de la entalpia es muy conveniente el empleode este abaco, con lo cual no se introduce ninguna modificacin. El abaco deentalpia no puede usarse con exactitud sin las referidas lneas de correccin.

Correcciones para las variaciones de presin baromtrica

Cuando se efecta la condensacin del vapor de agua contenido en el aire,tambin es necesario efectuar la correccin de la entalpia, si se requiere exactitud.En el abaco se indica cmo debe hacerse tal correccin. Este abaco da tambinla correccin adicional para presiones baromtricas distintas de la normal (760=29,92 pulg. Hg), de forma que puede emplearse para cualquier presin baro-mtrica, o puede prepararse un nuevo abaco para localidades situadas a grandesaltitudes como son las de Joahnnesburg, ciudad de Mxico y Denver. Estas co-rrecciones son las adecuadas para el contenido de humedad en gramos por kilo-gramo de aire seco, o en grains por libra de aire seco, est o no sulfurado, y parala entalpia de saturacin propia de las diferentes temperaturas ledas con term-metro hmedo, correspondientes a las variaciones de presin baromtrica conrespecto a la presin normal, para la cual se ha trazado el abaco. Estas correc-ciones para la presin baromtrica son muy importantes, puesto que una dife-rencia de 25,1 mm (1 pulg.) Ilg en la presin baromtrica a (21,1C=70F) THvara el grado de humedad en una cantidad equivalente a una disminucin de(1,4C = 2,5F) en el TH.

Siempre que el aire no est totalmente saturado, la temperatura del term-metro hmedo es ms baja que la medida con termmetro seco debido al enfria-miento por evaporacin. Puesto que esta temperatura del termmetro hmedoes una funcin sigma (entalpia menos calor del lquido), resulta que si lastemperaturas de los termmetros hmedo y seco son conocidas, pueden determi-narse la humedad relativa y el punto de roco. O, con mayor extensin, si dosCualesquiera de las caractersticas del aire para una determinada condicin del

1'SICHOMETrifA Y COXFOHT 19mismo son conocidas (temperatura del termmetro seco, temperatura del term-metro hmedo, temperatura del punto de roco, o humedad relativa) puedendeterminarse las otras dos.

La humedad relativa puede determinarse cuando son conocidas las tempe-raturas del termmetro seco y del punto de roco. La de este ltimo determinala presin efectiva del vapor en el aire para una temperatura dada, pudindoseigualmente determinar la presin del vapor saturado para esta temperaturadel termmetro seco; ambos valores se obtienen en las Tablas del vapor o psicro-mtricas. Si el aire est saturado no puede tener lugar evaporacin alguna enla torcida del termmetro hmedo, siendo por lo tanto iguales las temperaturasde los termmetros seco y hmedo. En tales condiciones, la temperatura delpunto de roco coincide igualmente con las temperaturas de los termmetrosseco y hmedo.

La conversin de una a otra de stas cantidades puede efectuarse mediantelas Tablas psicromtricas. Sin embargo, para fines prcticos se usa el abaco psicro-mtrico (apndice), ya que su grado de exactitud es corrientemente aceptableen los clculos ordinarios. Es ms conciso y cmodo que las Tablas, y su repre-sentacin grfica ayuda a hacer ms visibles las diferentes condiciones.

Ejemplo 2-3)atos: Temperatura con termmetro seco, 21,1"C (70UF); temperatura ron termmc-lni

hmedo, 15,fiC (60F).Determinar: El tanto por ciento de humedad relativa y el punto de roco.Solucin: Localizar el punto de interseccin de la lnea vertical representativa de la tem-

peratura del termmetro seco, 21,10 (70F) con la lnea oblicua representativa del lermnic-tro hmedo, 15,6C (60F). Por interpolacin, este ni">to indica una humedad relativa del5(3%. Seguir horizontalmente hacia la izquierda hasta la interseccin con la lnea de saturacin.donde viene indicado el punto de roco, 12C (ft3,6F).Ejemplo 2-4

Datos: Temperatura con termmetro seco, 2(>,7C (80F); humedad relativa, 5i)%.Determinar: Temperaturas del punto de roco y del termmetro hmedo.Solucin: Localizar el punto de interseccin de la lnea vertical representativa de la tem-

peratura del termmetro seco, 2G,7C (80F) con la posicin interpolada de la lnea curva repre-sentativa de un grado de humedad relativa del 59%.

Seguir hori/,ontalinente hacia la izquierda de este punto para leer la indicacin del puntode roco, 17,8C (GlF); y siguiendo oblicuamente tambin hacia la izquierda, y en sentidoascendente, entre las lneas correspondientes a las temperaturas del termmetro hmedo, hastala lnea de saturacin, se encuentra que la tem) era tura del termmetro hmedo es 2i) ,SnC(69,3F).

Ejemplo 2-5Datos: Temperatura del termmetro seco, 23,)"C (75 UF); temperatura del punto de roci,i.i,8

20 ACONDICIONAMIENTO DE A HU, CALEFACCIN, VENTILACIN

Ejemplo 2-6Dalos: Humedad relativa, 50%; temperatura del termmetro hmedo, 15,fiC (60QF).Determinar: Temperatura del termmetro seco y del punto de roci.Solucin: Localizar el punto de interseccin de la linea curva representativa de una hume-

dad relativa del 50%, con la lnea oblicua representativa de la temperatura del termmetrohmedo, 15,6C (60F). Desplazar verticalmente este punto hacia abajo, hasta la escala detemperatura del termmetro seco, en donde se lee la temperatura de 22,2C (71,9F), y efec-tuando despus el desplazamiento horizontalmente hacia la izquierda se obtiene la temperaturadel punto de roco, 11,3C (52,3F).

Ejemplo 2-7Datos: Temperatura del termmetro hmedo, 12,8C (55F); punto de roco, 10C (50F).Determinar: La temperatura del termmetro seco y la humedad relativa.Solucin: Localizar el punto de interseccin de la lnea oblicua representativa de la tempe-

ratura del termmetro hmedo, 12,8C. (55F) con la lnea horizontal representativa del puntode roco, 10 C (50 F). Desplazar verticalmente el punto obtenido hacia abajo, hasta la escala detemperaturas del termmetro seco en donde se lee la temperatura de I f i , >C (6I,8F), y porinterpolacin una humedad relativa del 65%.

Ejemplo 2-8Datos: Humedad relativa, -10%; punto de roco, 4,4C (-10F).Determinar: Las temperaturas de los termmetros seco y hmedo,Solucin: Localizar el punto de interseccin de la lnea curva representativa de la hume-

dad relativa del 40%, con la horizontal que corta la curva de saturacin en la temperatura delpunto de roci, 4,4 C (40 F). Desplazar verticalmente el punto obtenido hacia abajo, hasta laescala de temperaturas del termmetro seco en donde se lee la temperatura de 18,3 C (65F),y efectuando despus el desplazamiento oblicuamente hacia arriba y a la izquierda, a lo largode las lneas correspondientes a las temperaturas del termmetro hmedo, se obtiene que latemperatura del termmetro hmedo es de 11,1C (52 F).

Presin del vapor, humedad absoluta y humedad relativa

Puesto que cada una de estas caractersticas es una expresin del contenidode humedad, y por consiguiente est relacionada con el punto de roco, es evi-dente que a su vez pueden relacionarse con las temperaturas correspondientesa los termmetros seco y hmedo, y con la humedad relativa, en las Tablas oabacos psicromtricos.

Ejemplo 2-9Datos: Temperatura del termmetro seco, 21,1C (70F); temperatura del termmetro

hmedo, 15,6 C (60 F).Determinar: El volumen y humedad absoluta (en gramos de humedad por metro cbico

y en grains de humedad por pie cbico).Solucin: Localizar el punto de interseccin de la lnea representativa de la temperatura

del termmetro seco, de 21,1C (70"F), con la correspondiente a la temperatura del termmetrohmedo, de 15,fiC (60 F), y desde este punto, desplazndolo horizontalmente hacia la derecha,leer la ordenada vertical, la cual indica que el nmero de gramos de humedad en la mezcla,cuyo contenido de aire seco es 1 Kg, es 8,771. En el abaco de unidades inglesas se encuentra,procediendo en forma anloga, 61,4 grus de humedad en la mezcla que contiene 1 libra deaire seco.

.

1'SICHOMETItfA Y CONFORT 2

Para hallar el volumen, entre las lneas de volumen se sita el punto de interseccin delas lineas correspondientes a las temperaturas de los termmetros seco y hmedo, de valores21,1 C (70F) y 15,6C (60F), respectivamente, e interpolando se halla un volumen aproxi-mado 0,844 m3 de mezcla que contiene 1 Kg de aire seco. En unidades inglesas resulta un valorde 13,53 pies3 de mezcla conteniendo 1 libra de aire seco.

La humedad absoluta se determina como sigue:8,7710,844

(51,413,53

= 10,39 g de humedad/m'

= 4,54 grains de humedad/pie'y tambin

Ejemplo 2-10Datos: El aire que entra en un aparato refrigerante a las temperaturas de termmetro seco

y hmedo, de 32,2 "C (90 F> y 23,9 C (75 F), respectivamente, y presin baromtrica de 760 mm(29,92 pulg.) de Hg, es enfriado a las temperaturas de termmetro seco y hmedo, de 12,47C(54,5 F) y 11,7C (53F), respectivamente, bajo la misma presin.

Determinar: La cantidad de calor absorbido por el serpentn.Solucin: Leer (en el abaco):Entalpia en la saturacin para 23,9 C (75F) TH=21,442 Kcal/Kg (38,6 Btu/lb). Corree

cin de la entalpia en la interseccin de 32,2C (90F) y 23,9C (75 F)= 0,083 Kcal/Kg( 0,15 Btu/lb). Por consiguiente, la entalpia para las condiciones de entrada=21,616 0,083 = 21,533 Kcal/Kg (38,6-0,15 = 38,45 Btu/lb).

Durante el enfriamiento del aire, parte del vapor de agua se condensa separndose del airea una temperatura que puede medirse o suponerse. Si la circulacin del aire es horizontal puedesuponerse, con pequeo error, que el agua condensada se separa a la temperatura del punto deroco del aire de salida. (Su temperatura en realidad puede ser ms baja.)

El calor absorbido es la entalpia del aire de entrada, menos la entalpia de la mezcla formadapor el aire de salida y el agua condensada, o

donde (tui O C) = entalpia del agua condensada.Si se emplean medidas inglesas, y por tanto ]y el parntesis (/io2 0C) se transforma en(/Wl-32F).Entalpia para ll ,7C (53 F) TH en la saturacin=12,328 Kcal/Kg (22,03 Btu/lb). Co-

rreccin de la entalpia a 12,47C (54,5F) TS y 11,7C (53*F) = -0,005 Kcal/Kg (-0,01Btu/lb); luego, la entalpia ser = 12,328-0,005 = 12,323 Kcal/Kg (22,03-0,01=22,02 Btu/lb).

El peso de agua condensada por kilogramo de aire seco ser,

U', - U', = - ' ' - = 0,0071 Kg/Kg de aire seco

y la entalpia del agua condensada, si su temperatura es igual a la del punto de roco de sali-da, HOQ,

/iw = 0,0071

22 ACONDICIONAMIENTO DE AIRE, CALEFACCIN, VENTlLACHi\y la entalpia del agua comlensada. si su temperatura es igual a la del punto de- roco de snlldn,r>l,8F, valdr,

Aw=0,0071 (51,8-3'2) = 0,I4 litu/ll)Por lo tanto, la entalpia de la mezcla a la salida ser,

/t+ A, = 22,02-f 0,14 = 22.111 Htii/ll) de aire secoy el calor absorbido,

A/i = 38,15-22,10 = 10,29 lilu/lb de aire secoNota: Si se omilcn todas las correcciones de la entalpia, hi respuesta ser 3X,0 22,03=16,57

Htu/lb, con una diferencia de 0,28 Btu/lb, es decir, con un error ligeramente inferior al 2%.Observacin: Kn los clculos de refrigeracin este error no perjudica porque da resultados

ms grandes.

Condiciones psicromtricas a diferentes altitudesTodos los valores que da el abaco son Jos correspondientes a la presin, baro-

mtrica normal de 7O inm (29,92 pulg.) Ilg. En la esquina superior izquierdadel mismo hay una Tabla que da los valores adicionales de correccin para lavariacin del contenido de humedad correspondiente a la variacin de la presinbaromtrica (AW), para la variacin en el peso de humedad por kilogramo (olibra) de aire seco cuando est saturado a la temperatura correspondiente a lade saturacin adiabtica /'(AW), y para la variacin en el contenido de calorcorrespondiente a una variacin de la presin baromtrica (A/i). Obsrvese que(AW) es aproximadamente un 1% inferior a (AW) para (/f) = 12,8C (23F),y proporcionalmente menor para otros valores de (ti'). Igualmente se da laaltitud aproximada en metros (y en pies), correspondiente a cada variacin dela presin baromtrica (AP),Ejemplo 2-11

Jatos: Una presin baromlriea de (i58,-l inm (25,92 pulg.) Hg (A/' = 101,0 111111= 4 pulg.),y lecturas de 32,2C (90F) TS y 21,1 C (70F) TH

Determinar: Los valores corregidos de los gramos por kilogramo (y graiiis/lb) y de la entalpiaen Kcal/Kg (y cu Htu/lb).

Solucin: Localizar el punto de interseccin de la linca vertical representativa de 32,2"(',(90UF) TS con la oblicua representativa de 21,1 C (70F) TH, y desplazando este puntoliorizontalineiiLc hacia la derecha leer 11,11 g/K-g (.77,8 frains/lb). Efectuando el desplazamientooblicuamente hacia arriba y hacia la izquierda, se encontrar un contenido de calor de 19,08;")Kcal/Kg de aire seco (31,08 lilu/lb de aire seco) y 15,70 g/Kg (110,3 grains/lb) a la temperaturade saturacin adiabtica. listos son los valores correspondientes a la presin baromtrica nor-mal. [La altitud que corresponde a AP= 101,6 inm ( 4 pulg.) es 1127,70 m (3700 pies)].Despus, de la Tabla se obtiene, AIV = 2,51 g (17,0 grains); 1V' = 15,7(3 g (11U,3 grains); y efec-tuando la suma 15,7(1 + 2,51 = 18,27 g de humedad/Kg de aire seco cuando est saturado a latemperatura correspondiente a la de saturacin adiabtica/'. De la Tabla igualmente se obtiene,Att'^2,51 g menos el 1% = 2,48 g; '=11,11 g; y efectuando la suma 11,11+2,48 = 13,59 g dehumedad/Kg de aire seco correspondiente a la presin baromtrica supuesta. En el grfico elcontenido de calor es 19,085 Kcal, y en la Tabla A/i=l,54 Kcal; efectuando la suma 19,085 ++ 1,54 = 20,62 Kcal/Kg de aire seco.

Procediendo en forma similar con unidades inglesas se obtienen los resultados siguientes;110,3 + 17,6 = 127,9 grains de humedad/libra de aire seco saturado a la temperatura correspon-diente a la de saturacin adiabtica f. De la Tabla, A U''= 17,0 grains menos el 1% = 17,3 grains;W"=77,8 grains, y sumando, 77,8 + 17,3 = 95,1 grains de humedad/Ib de aire seco correspon-diente a la presin baromtrica supuesta. Kn el grfico, el contenido de calor es 34,08 Btu, y enla Tabla Aft = 2,75 Btu. Efectuando la suma se tiene: 34, 08 + 2,75 = 30,83 U tu/11) de aire seco.

'SICKOMKTltA V CUXI-'KT 23

LA SENSACIN DE CONFORT O BIENESTARPara establecer los prototipos o standards de temperatura, humedad, circu-

lacin y pureza del aire, es esencial determinar los valores cuyos efectos sean losde proporcionar la mxima sensacin de comodidad y bienestar en el cuerpohumano. Ello no es una labor fcil, ya que existen importantes diferencias entrelas distintas reacciones individuales, aparte de existir otros efectos psicolgicos,de tan difcil explicacin como los simplemente fisiolgicos.

La medida cientfica ms exacta de la comodidad se efecta mediante elabaco de temperatura efectiva. Debido a la influencia que la temperatura, hu-medad y circulacin del aire tienen en la proporcin y mecanismo de la disipa-cin del calor humano, es por lo que todas estas caractersticas pueden conside-rarse como relacionadas entre s fisiolgicamente. De ello se deduce que unacombinacin dada de temperatura, humedad y circulacin de aire, producir lamisma sensacin de temperatura agradable que la que se obtiene con otra tem-peratura mediante una compensacin en la humedad y en la circulacin del aire.El abaco de temperaturas efectivas ha sido obtenido como resultado de grannmero de pruebas muy precisas efectuadas por la A.S.II.V.E. sobre diferentespersonas, dentro de una amplia variedad de condiciones. Por definicin, tempe-ratura efectiva es un ndice determinado empricamente del grado de tempera-tura agradable percibido bajo diferentes combinaciones de temperatura, humedady circulacin de aire.

Aun cuando una temperatura efectiva en particular, puede tener una hume-dad comprendida entre O y 100 ,,, y una circulacin de aire que vare desde elaire en reposo hasta el sometido a grandes velocidades, no se infiere de ello queestas combinaciones sean igualmente confortables, pues si bien cada una de estascombinaciones puede producir igual sensacin de temperatura agradable, exis-ten otros efectos que a su vez pueden contribuir a que se perciba una sensacinde malestar. Un grado de humedad excesivamente bajo origina un estado deresccamiento en la piel, boca y vas respiratorias; en cambio, una humedad exce-siva es causa de que sta se acumule sobre los vestidos, con la consiguiente ema-nacin de olores humanos. El aire animado de gran velocidad es molesto a causade sus efectos direccionales, tales como el soplado del cabello.

Siempre que las oscilaciones de humedad y movimiento del aire sean limita-das a fin de evitar estos efectos fisiolgicos o psicolgicos desagradables, puedodecirse que el ndice de temperatura efectiva es una medida muy exacta delconfort, en el supuesto de que la pureza del aire se mantenga dentro de lmitesaceptables.

Abaco de confortEl abaco empricamente delimitado de temperaturas efectivas es conocido

con la denominacin de Abaco de Confort (Fig. 2-1).Las superficies sombreadas indican las zonas, para invierno y verano, de

condiciones aceptables, y las lneas gruesas la temperatura efectiva (TE) ptimapara cada una de ellas. El abaco es para las velocidades de aire comprendidasentre 4,60 y 7,60 ni/min. (15 y 25 pies/min.). (Vase la Guia de la A.S.H.V.E.ara abacos correspondientes a mayores velocidades.)

24 ACONDICIONAMIENTO DE AIRE, CALEFACCIN, VENTILACIN

Ejemplo 2-12,-Qu humedades relativas, a 25O (77F) y 26C (79-F), proporcionarn igual confort que

con la condicin de 24 C (75 "F) y 50%? (Aire en reposo.)Solucin- (I) 2-1 "G . Seguir esta linca

hacia abajo hasta su interseccin con la temperatura 25C (77F); el resultado aproximadoes 34% HR, lo cual entra dentro de la zona de confort.

(2) Si se prosigue hacia abajo hasta la interseccin con la temperatura 2(iC (79F) TS,la humedad aproximada es de 19%. Este valor cae fuera de la superficie sombreada y no puedeconsiderarse como confortable. Es decir, la temperatura efectiva es la misma que para las con-diciones de 24C C (1 F) en la TK por cada .">" de reduccin de la t i tud norte.

PSICRQMETRlA Y CONFOHT 25

Condiciones de confort

Factores reguladores de la temperatura efectiva ptimaEl abaco de confort (Fig. 2-1) indica de una manera aproximada el tanto por

ciento de personas que se sienten cmodas a diferentes temperaturas efectivas.sta y otras pruebas demuestran que existe una gran variacin en las prefe-rencias personales (vase la Tabla 2-2). Adems, aun cuando una gran mayorade personas experimenten sensacin de comodidad, habr algunas para quieneslas condiciones no sern agradables. Las diferentes condiciones en que puedenencontrarse estas personas han sido objeto de un cuidadoso control en las pruebasde la A.S.H.V.E. (permanencia prolongada en la habitacin, vestidos normales,sentadas, en reposo). El problema de fijar unas condiciones de comodidad paratodos los ocupantes de un local, en el que no pueden controlarse sus actividades,es difcil en extremo; por ello es que slo se puede llegar a unas condiciones quesean favorables al grupo mayoritario.

Es conveniente analizar los factores que pueden ser causa de variaciones dela temperatura efectiva ptima. Sobre algunos de estos factores se posee actual-mente amplia experiencia, pero para otros slo es posible echar mano de unainformacin poco extensa.

1. Diferencias climatolgicas y de estacin. Es un hecho comprobado quelas personas habituadas a los climas fros se sienten cmodas con temperaturasefectivas ms bajas que las acostumbradas a climas clidos. La temperaturaefectiva interior ptima parece estar ligada por alguna relacin con la tempe-

Tabla 2-2. Temperaturas efectivas ptimas medias.

Estacin

invierno

Verano

Sexo

Hombres y mujeresHombres

Mujeres

Hombres y mujeresHombres

Mujeres

Edad

TodasMenos d -10Ms de 40Menos de 40Ms de 40

TodasMenos de 40Ms de 40Menos de 40Ms de 40

Temperatura efectiva

Norte

C

2019,420

F

680768

20 6820,6

21,120,621,121,1

69

7U69707d

21,7 71

Centro

"C

20,G2020,7273

cirin ? 1--stos dalos, por basarse en estudios restriiifidos slo pueden considerarse como de oricnta-sln temperaturas efectivas individuales pueden variar en

:J 0,80 (l,"j"F). lisias condicionesv h Sn vlfdas para los listados Unidos y ('.aada, cerca del nivel del mar. Para pasar a temperaturaa nimiedad relativa, vase la finura 2-1.

!>(> ACONDICIONAMIENTO DE Al lili, CALEFACCIN, VENTILACINratura efectiva exterior media. Vara poco con las estaciones del ao, pare-ciendo que las variaciones diarias tienen una influencia relativamente pequea.El abaco de confort indica la variacin total de la ptima de verano a invierno.Pruebas ms recientes han dado con mayor exactitud la variacin debida a lasdiferencias climatolgicas de verano entre diferentes ciudades del pas. La Ta-bla 2-2 tiene en cuenta esta variacin de una manera aproximada.

Por ejemplo, esta demostrado que la lnea de mximo confort en inviernopara los habitantes del Sur es casi tan alta como la de verano. Esto viene pro-bado prcticamente por las condiciones mantenidas en los interiores durante elinvierno en muchas de las instalaciones existentes. Adems, la larga duracindel ambiente clido, mitigado antes slo por corrientes de aire producidas me-diante ventiladores elctricos, da lugar a una demanda de circulacin percep-tible de aire, de las personas que se encuentran en locales con aire acondicionado.Esto es totalmente contrario a la experiencia que se .iiene del Norte, donde lacirculacin de aire solamente se tolera para temperaturas efectivas bastantesuperiores a la ptima. Esta exigencia de circulacin de aire, como quiera quesea, es general en el Sur, y comprueba la similar experiencia que se tiene de lospases tropicales y subtropicales. Los habitantes de las regiones montaosas delos Estados Unidos, donde las temperaturas del punto de roco del exterior songeneralmente bajas, prefieren en verano humedades inferiores al 50%. Los datosque se poseen son escasos a causa de su reducida poblacin, pero est claramenteprobado que se requieren humedades del 35 al '10",'> en altitudes de 1220 m (4000pies) y superiores.

2. Tiempo de peniianenca. Otra variable importante e& el tiempo de per-manencia en el interior de una habitacin, de una persona que procede del exte-rior. La experiencia ensea que cuanto ms corta es la permanencia, tanto mstiende la lnea de temperatura efectiva a desviarse de la ptima para una per-manencia constante, en el sentido de la temperatura efectiva exterior. Esta des-viacin, aunque no grande, tiene la suficiente importancia para ser tomada enconsideracin. Aun cuando su efecto en magnitud es aproximadamente igualen verano que en invierno, prcticamente su importancia es mayor para la refri-geracin de verano, a causa del mayor contraste que se experimente a la entrada,y al mayor costo de la instalacin por grado (C F) de refrigeracin en com-paracin con la calefaccin.

Uno de los problemas ms dificiles se presenta cuando es necesario proyectaruna instalacin para ocupantes de permanencia constante y otros de permanen-cia transitoria, puesto que es virtualmente imposible satisfacer a ambos.

3. Vestidos. Durante el invierno, el efecto debido a las condiciones climato-lgicas y a las diferentes permanencias, queda en gran parte compensado por lafacilidad que hay en acomodarse a las condiciones exteriores e interiores, con lasimple adicin o supresin de prendas de vestir. Entre algunas regiones de losEstados Unidos, as como de otros pases, existen diferencias importantes en lapreferencia de las condiciones interiores, a causa del peso y clase de los vestidosy ropa interior usados. Es sabido que la poblacin de los Estados Unidos pre-fiere temperaturas efectivas ms altas que las de Inglaterra o Australia, siendouna de las razones la clase de los vestidos. Considerando algn caso determinado,es posible fijar la asignacin relativa a la cuanta de los vestidos usados. Por

PSICROMBTRfA Y CXFOHT 21ejemplo, en un comedor de lujo, en el que estn presentes mujeres ataviadas convestidos'de noche, se requerir una temperatura ms alta en los restaurantes detipo medio. La disparidad que actualmente existe entre el peso de los vestidosusados por los hombres y las mujeres, obliga a aceptar una solucin de transac-cin en la mayora de los casos.

Las condiciones de verano tienden a hacer de ms difcil solucin el problemaque las de invierno, debido a la menor facilidad que existe para acomodarse alas diferencias de condiciones existentes entre los ambientes exterior e interior,mediante variacin en la cuanta de las ropas usadas. Adems, este hecho vienecomplicado por la humedad que en alto grado es absorbida por las ropas debidoa la transpiracin en tiempo caluroso. Todas estas diferencias acentan el efectode la variable que se trata en quinto lugar, o sea del efecto de contraste.

4. Edad y sexo. Los datos, siempre incompletos, que se poseen indican quela temperatura efectiva media apetecida es alrededor de 0,55C (1F) ms altapara las mujeres que para los hombres; el abaco de confort est basado en laspreferencias de los hombres. Adems, hombres y mujeres de ms de 40 aos deedad requieren una TE de aproximadamente 0,55 C (1F) ms alta que la deaquellas personas que no llegan a dicha edad. En la Tabla 2-2 se resumen estosresultados.

5. Efecto do contraste. Este efecto, el cual es debido al paso brusco del ex-terior al interior, o viceversa, es asimismo un problema principalmente de verano.Estos efectos propios de la estacin parecen ser debidos a una combinacin defactores que, motivados por la relativa falta de flexibilidad en la cuanta de losvestidos, hacen que la vaporizacin debida a la transpiracin ocasione un efectode fro, y a que todo esfuerzo o actividad desarrollados en el exterior, que eninvierno producen un benfico efecto calorfico, en verano dan lugar a un mo-lesto aumento de temperatura. En los sitios donde la permanencia es muy breve,pueden regularse las condiciones interiores propias de verano partiendo de lanecesidad de minimizar el efecto de/contraste. En todos aquellos caso en queexistan vestbulos o pasillos de entrada, es aconsejable mantener en estos espa-cios una temperatura intermedia entre la exterior y la de las piezas principales.Este efecto de aire cerrado, aunque transitorio es conveniente para atenuarel efecto de contraste, ya sea en la entrada o en la salida.

6. Actividad. La clase de actividad corporal tendr, por supuesto, influenciasobre la temperatura efectiva ms conveniente para el aposento. En las fbricas otalleres donde los operarios efectan labores manuales pesadas, es necesaria unatemperatura inferior a la de las salas de concierto, donde los ocupantes permanecensentados y perfectamente descansados. En las salas de baile constituye un proble-ma mantenerlas simultneamente en condiciones de confort para los que perma-necen sentados junto a la pista de baile, y para los que se hallan bailando en ella.

7. Calor radiado. Cuando el nmero de ocupantes es muy numeroso, comoocurre en los teatros o en las salas de concierto, el efecto del calor radiado depersona a persona es suficiente para que sea exigible una pequea disminucinpe la temperatura efectiva, que de otra manera sera necesario mantener. DeIrnportancia considerablemente mayor es la transmisin por radiacin desde lasPersonas a las ventanas y paredes contiguas fras en invierno, lo cual requiere,cnio compensacin, una temperatura ms alta en la sala.

ACONDICIOKAMIKXTO DE AI fifi, CALEFACCIN, VENTILACINTabla 2-3. Condiciones interiores de clculo recomendadas para verano.

Descripcingeneral

de la localidad

Norte de losEli. UU. al nivel

Centro de loslili. UU. al nivel

Litoral del Surde los EJ. U U. ninivel del m;ir

listados de la cosanorte del Pacificoil nivel del mar

Kstadns de la costasur del Pacificoni nivel del mar

Hcgioncs desrti-

Rcgiones monta-osas (900 m a2100 m sobre elnivel del mnr)Xonas tropicales,subtropicales y e-cuatoriales al ni-vel del mar

Condicionesexterioresde clculo,

Term.seco

34,0

35,0

36,0

29,4

32

43

Term.hm.

2-1,8

25,6

26,7

18

21

24

35,0

32a

37,8

21

26,7

PERMANENC

CONDICIONESPTIMAS

TE TSC C

21 25,024,423,923,3

21,7 25,625,024,423,9

22,2 26,125,025,024.4

20 23,322,8

' 22 227

20,6 24,423,923,322,8

22,2 26,125,6

TH

15,415,817,018,016,717,118,:t18,517,017,518.719.015,015,3ni. :i16,514,015.-116,617,417,017..'>

25,0 18,724,4 19,0

20,6 i 24,423,923,322,8

14.015,115,K16,8

22,2 26,1 17,025,6 17,525,0 18,724,4 i 19,0

HR

35405060401555604045

fio40455560304050O4045,>.)603040i:>

o455580

A CC

COMER(

TE

22,8

NTINUA

ADICIONES CO-CALES MXIMAS

TS

27,226.726,125,6

23.3 27,827.226,7

24.0

21,0

21,7

24,0

2(1, 128,327,827,226.725,021.12:!,!)23,325.625,024,423.928,327,827,226.7

22.2 26,125,625,024,4

24,0 28,327,827,226,7

THc

17,018,418,919,218.418.919,32040455560

40455560

PERMANENCIATRANSITORIA

CONDICIONES CO-MERCIALES MXIMAS

TE"C

23,3

24,0

24,4

21,7

22,2

24,4

TS TH"C 1 -C

27,827,226,726,128,327,827,22I.V29,428,928,327, S25,625,024.423,926,125,625,024,429,428,928,3

22,8

24,4

27,827,226,726.125,6

29,428,928,327,8

18,418,919,320,418,819,320,620,919,720,220,721,016,717,118,318,517,017,518.719,019,720,220,721,017,018,418,819,2

19.720,220,721,0

HR

40455060404555604045500540455561404555604045505535455055

40455055

ola: Para las variaciones de las temperaturas efectivas ptimas, vase la Tabla 2-2. Se entiendecomo permanencia transitoria la que es menor de 30 minutos.

Las pruebas llevadas a cabo por la A.S.H.V.E. indican que por cada gradode diferencia entre la temperatura con termmetro seco, propia de la sala, y latemperatura media del conjunto de las superficies circundantes correspondientesa las paredes, suelos y techos (temperatura de radiacin media), requiere comocompensacin una variacin de medio grado en sentido contrario en la tempe-ratura efectiva. Esta relacin parece ser igualmente, con cierta aproximacin,la correspondiente a la calefaccin por paneles, con la cual se procura deliberada-mente obtener en la sala una temperatura efectiva ms baja incrementando latemperatura de radiacin media.

Condiciones tolerables mximasEste lmite es, generalmente, de importancia en los estudios relativos a ven-

tilacin, particularmente para espacios interiores carentes de ventanas y some-tidos a iluminaciones muy intensas. Aunque los datos obtenidos mediante prue-

PSICROAIETRA Y COXl-'ORTTabla 2-3. Condiciones interiores de clculo recomendadas para verano (unidades Inglesas).

Descripcingeneral

de la localidad

HE. U U. al nive

Centro de loslili. UU. al nivel

Litoral del Sur delos IE. UU. alnivel del mar

listados de la costanorte del Pacificoal nivel del mar

listados de la costasur del Pacifico alnivel del mar

Reglones desrtl-

Itcgiones monta-osas (3000 a 7000pies sobre el niveldel mar)Zonas tropicales,subtropicales y c-

del mar

Condicionesexteriores

de clculo,"F

Term. Termseco hm.

93

95

95

85

90

110

95

90a

100

75

78

80

65

7o

''

70

80

C

TE

70

71

72

68

69

72

69

72

PERMA1-

ONDICIONEPTIMASTS TH-F "F

7776757478777675

59,760,562,764.462,062,804,965,3

79 : 62.878 03,577 05,770 ' 66,2747372717675747379787770

767574737978

*''

59,059,001, -I01,857,359,701,863,462,863,565,760,2

57,359,760,462,3

IENC

S

HR

35405060404555604045556040455560304050604045J>60

30404555

62,8 4063,5 4565,7 5566,2 60

IA CC

COI*MERC

TEF

73

74

/.>

70

71

/.)

NTIN

JDICK:IALE

TS

818079788281807983828180777675747877767583828180

72 79787776

75 83828180

UA

3NES CO-i MXIMAS

TH HR"F "

62,765,266,066,565,106,066,7

354,.50jo404550

68,8 6005,966,869,169,759,760,562,764,462,062,864,965,365,966,8

69,7

62,863,505,766,265,960,869,109,7

45155560351050604045

004045.1.100

4045:i,t6040455500

P^

CO1>MER(

TEoF

74

75

76

71

72

76

73

76

ERMANENCIARANSITORIA

JDICIONES CO-CALES MXIMAS

TS TH HRF F

828180798382818085848382787776757978777085848382

8180797885848382 "

65,1 4066,066,7

4550

68,8 6065,966,869.169,767,468,369,269,862,062,861,9

62,863,565,766,267,468,369,269,8

02,765,265,866,567,468,369,269,8

1015

00404551155to156010155560104550.t.

354550oj404550:),>

2. Se entiendoA'oa; Para las variaciones de las temperaturas efectivas ptimas, vase la Tabla 2-1como permanencia transitoria la que es menor de 30 minutos.

bas son muy escasos, est demostrado que la temperatura efectiva no debe ex-ceder de 29,4C (85F) durante el perodo de trabajo (ocho horas) de las personasocupadas en labores sedentarias.

Temperatura efectiva de mxima economaEn vista de que est probado que una divergencia con respecto a la tempe-

ratura efectiva ptima es causa de disminucin, tanto del confort como de lasnavidades fsica y mental, no es admisible una instalacin de calefaccin o refri-

geracin que d lugar a divergencias con respecto al lmite aceptable, superiorinferior, de la zona de confort, excepto en los das ms extremados de invierno

Verano, ya que por ser estos das muy pocos, podra no resultar justificable el

:sto adicional del equipo.

t.n cualquier caso es de poca importancia la razn que pueda existir paraparlarse de la temperatura efectiva ptima en el proyecto de una instalacin

30 ACONDICIONAMIENTO J)I MItK, CALEFACCIN, VENTILACINde calefaccin. La economa que se obtiene en el costo inicial para unos pocosgrados de menos de temperatura, es muy pequea. Hay que advertir que enlos Estados Unidos se da ya como cosa supuesta el disfrute de calefaccin ade-cuada y, por lo tanto, las personas afectadas no toleraran una mengua en lamisma.

Para la refrigeracin de verano existen algunas diferencias. Primero, es rela-tivamente moderna, lo cual hace que se admitan algunos das con confort sloparcial. Segundo, el problema ya mencionado de una permanencia transitoria seopone a las temperaturas efectivas excesivamente bajas. Tercero, el costo adicio-nal que se requiere para producir y mantener la temperatura ms baja consti-tuye una importante partida. Por estas razones, en la prctica comercial se hanvenido usando satisfactoriamente, para permanencias continuas, temperaturasefectivas mximas de clculo que estn de 0,55 C (1F) a 1,7C (3F) por enci-ma de las ptimas dadas por las pruebas o ensayos, y todava ms altas, parapermanencias transitorias. No obstante, desde la guerra existe una marcadatendencia a proyectar las instalaciones de refrigeracin de primera categorapara las condiciones ptimas desde un punto de vista fisiolgico (vase la Ta-bla 2-3).

Tabla 2-4. Condiciones interiores de clculo, recomendadas para invierno.

Residencias, habitaciones particulares, ofi-cinas, escuelas, teatros, dormitorios dehoteles y hospitales, restaurantes:

rrientes, sentados v eu reposo . . . .

Ocupaciones que requieren un trabajo

Ocupaciones que requieren un trabajo

Gimnasios

Almacenes; los clientes con vestidos de calle

l'iscinas . . . .Cuartos de aseo . .

T

C

24,123,8

(2(5,725

'','221,1

2018,918,318,326,721,121,121,1

21,12026,722.2

5

F

7674

(8077172170

6866656580707070

70688072

T"C

14,2

5,4

12,3

010,9

a19,3

11,520,9

i

-IF

C y I2 Ill/min .

3a ACONDICIONAMIENTO DE AIRE, CALEFACCIN, VENTILACIN

mayores velocidades, pero como que todas las instalaciones pueden funcionar ala temperatura ptima durante la mayor parte de los das del ao, es evidenteque estas velocidades ms altas seran origen de molestias y no deben conside-rarse como propias de una instalacin permanente. El efecto de la direccin delaire y de las variaciones de la temperatura se trata en el prrafo de distribucindel aire (Cap. 17).

Normas de ventilacinSegn se ha dicho anteriormente, la ventilacin necesaria para mantener la

combustin desarrollada en el cuerpo humano, as como para diluir la concen-tracin del anhdrido carbnico, es extremadamente pequea. La cantidad deaire exterior que se requiere viene impuesta casi en la totalidad por las causasde contaminacin que existan dentro del recinto considerado. Entre estas cau-sas se incluyen, como principales, los olores emitidos por el cuerpo humano, lospropios de los materiales depositados en el interior de un recinto, los proceden-tes de cocinas, y el humo de tabaco.

La relacin entre la cubicacin del recinto y el nmero de personas que sehallan dentro del mismo, es importante, porque la mayor parte de los oloresemitidos por las personas tienden a convertirse en menos molestos una vez trans-currido cierto tiempo. Los resultados obtenidos en las pruebas llevadas a cabopor la A.S.H.V.E. indican que se requerir, aproximadamente, tres veces msde aire exterior en un aposento que cubique 2,8 m3 (100 pies3) por persona, queen otro cuya cubicacin, tambin por persona, sea de 14 m3 (500 pies3). La adi-cin de una importante proporcin de aire de recirculacin al aire exterior intro-ducido mediante el ventilador queda substancialmente diluida si la cubicacin dela instalacin, considerada en su totalidad, es grande en comparacin con elvolumen del recinto considerado.

Resulta evidente que los standards o normas de ventilacin basados en larenovacin del aire sern fundamentalmente defectuosos, ya que las causas decontaminacin no guardan apenas relacin con la cubicacin por persona. Talesnormas slo deben adoptarse para grandes espacios con permanencias desprecia-bles, y aun en tales casos es muy probable que sean errneas, a menos que en sudeterminacin se haya puesto un cuidado extremo.

Usualmente es posible relacionar las exigencias de ventilacin con las causasde contaminacin. Los factores relativos a las personas estn basados en prue-bas limitadas y en los resultados proporcionados por la experiencia. En el casode acondicionar locales ocupados por fumadores, se requiere una cantidad deaire muy superior a 2,8 m3/min. (100 pies3/min.) por cada uno de ellos, y ni aunentonces el resultado es comparable con los locales libres de humo de tabaco.Esta es una norma impracticable desde el punto de vista comercial, siendo lanica solucin econmica la de transigir con un grado prudencial de contamina-cin que no sea molesto, ya sea por el olor o por la picazn producida en los ojos.Por muchas que sean las precauciones adoptadas, siempre existirn objecionespor parte de los no fumadores.

El aire recirculado contaminado por humo de tabaco slo puede admitirsecomo equivalente a aire procedente del exterior cuando ha sido: a) purificadoelectrostticamente para separar las partculas slidas visibles, y h) pasado a

Tabla 2-6. Normas de ventilacin.

Aplicaciones

l'asllos (con aire impulsado o

Despachos de direccinDrogueras y farmacias

(laraRes *

Habitaciones privad.Salas

1 .ahora torios Salas de reunin{Pblicas

Privadas

X Comedor fInstlelas *Tiendas de venta ni detullTeatros *Teatros(Cuartos de asco * (con aspiracin

de aire)

Humo de (abaco

PocoPoco

OcasionalmenteCantidad considera l)k

Ocasionalmente.. .

Denso

NadaCantidad extremada

Can 1 dad considerableNudaNadaNada

NadaNadaNadaDenso

Poco

Muy densoPocoNada

Cantidad considerableCantidad considerableCantidad considerable

NadaNadaNadaPoco

Recotn

ms,.'min.por

persona

0,570,850,280,420,281,410,85

0.211,410,280,280,210,28

en dad o

pies3/min.por

persona

20301015105030

?'/,50101_0

10*

0,85

o!5

0,571,410,420,710,850,340,42

0,280,210,42

302030

20501525301215

10

&

Min

m'/minpor

persona

0.420,710,21O.2.H0.210,850,71

0.1 1

pies*/min.por

persona

1525

10 *

30

30o,2I : 7 Vi0,21 7 Vi0,14 i 511.21 7>/s

0,710,420,71

0,120,850,280,420,710,2H0,34

0,210,140,28

251525

153010152510

510

1 Min

m^/minpor m*

de suelo

0,100

0,015

0,030

0.305

0,100

0,1001,219

0,381

0,07 ti0,070

0,1.0'J

mo t

pies".min.

por pic-dc suelo

1

o,3:

0,250,05

0,10

1,02,00,3:t

4O2,0

1,25

0,250,25

2,0

\eanse los Heulamenlos locales vrenles. (.nando se usa el mnimo, eljase el mayor.

-I i ;l evitar -'1 IH-litfro de explosin debido a los anestrieos, se recomienda que la totalidad del aireproceda del exterior,* K11L(I|A rtlflllarsc ""'liante extractores.

t.,,i,J i l?c "-stos valores a menos que existan otras cansas de contaminacin o que venann resu-l.idos por los Heilamentos locales.

travs de un medio absorbente, lu como carbn activo, para la separacin deaquellos gases componentes que son causa de picazn en los ojos.

lis muy de tener en cuenta la opinin de que los olores emanados del cuerpohumano son ms pronunciados y molestos con humedades relativamente supe-lores al 55%, y con temperaturas efectivas ms altas que la ptima. Por estaazon se debe prestar una adecuada atencin a la eleccin de las condiciones

aptas de las habitaciones, por la influencia que aqullas ejercen en los proble->as relativos a la ventilacin de estas ltimas.

se n HSe CSI>ne de datos lo suficientemente veraces relativos a los olores quetore en en.'as cocinas (los cuales deben eliminarse, ya sea mediante extrac-

0 con chimeneas); no obstante, se han dado factores que estn indicados

34 ACONDICIONAMIENTO DE AI HE, CALEFACCIN, VENTILACIN

para aquellas instalaciones en que se produzcan dichos olores. El grado de ven-tilacin requerido para mercancas depositadas en estanteras, muebles, librosantiguos y dems objetos susceptibles de producir olores caractersticos, es pre-ferible dejarlo a la discrecin individual. En general, no es importante, a excep-cin de aquellos lugares en donde la concurrencia de personas (y por lo tanto laventilacin prevista) es sumamente reducida.

En la Tabla 2-6 se resumen los standards o normas que han sido admitidoscomo aceptables por los proyectistas de ms experiencia en esta especialidad.Muchas ordenanzas locales de ventilacin han perdido toda utilidad por ser in-debidamente restrictivas. Las normas de la A.S.H.V.E. pueden considerarse comola mejor aproximacin del ideal fisiolgico, y las normas comerciales como unasolucin de transicin entre dicho ideal y una solucin que, adems de econmica,sea razonablemente satisfactoria.

C A P T U L O

Datos de clculo

En el captulo 2 se han fijado las normas de temperatura, humedad, venti-lacin y circulacin de aire para diferentes aplicaciones. Las condiciones pro-pias de los espacios que se trata de acondicionar deben ajustarse ms o menosexactamente a dichas normas. Estas condiciones seguidamente deben conver-tirse en unidades trmicas, de volumen de aire, de potencia, etc., para con ellasproyectar el equipo ms conveniente. Ello puede asimilarse a un balance trmico:

tutos estimados para el acondicionamiento irun e a iacio

}Aire exterior Ventilacin requerida |):ira la

purificacin del airo

Funeonamienfo del stsivmu

:ti A

38 ACONDICIONAMIENTO DE AIHE, CALEFACCIN, VENTILACIN

DETALLES CONSTRUCTIVOSl',r..,l,-. A

0 11

'"" * :Sui'loTrcli.1 .. telado;

nrVcenes.

.

8 ; 1 Icrmitco?9 I'oco Hiiflrkoi

~ CLAHAIIOVAV

l.\ AI i Ariu.i1 \enllludnris _ [IrlIlluHU Cak-ntudor7 l'nrrdn, nillrnlriri LcinKituil nl^ liulJi

HATOS

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