INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO

PROYECTO DE UN SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE PARA UN CENTRO COMERCIAL, LOCALIZADO EN ACAPULCO GUERRERO

TESIS PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MECANICO

PRESENTA:

RODRIGUEZ MARTINEZ ARMANDO

MEXICO D.F. 2012

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DEDICATORIAS

A MI MADRE, QUE NOS CUIDA Y PROTEJE DESDE EL CIELO Y QUE NO PUDO VER

CONCLUIDO ESTE TRABAJO Y GRACIAS A DIOS POR HABERME PERMITIDO DAR

UN PASO MÁS EN MI SUPERACION PROFESIONAL.

A MI PADRE, QUE CON ESFUERZO , DEDICACION, PACIENCIA Y CARIÑO HAN

HECHO DE MI UN HOMBRE DE BIEN Y QUE ME HA DADO EL MAYOR REGALO,

MI VIDA Y MI FORMACION ACADEMICA, QUIERO QUE SEPA QUE LE ESTARE

ETERNAMENTE AGRADECIDO, SABES UNA COSA ¡TE QUIERO!

A MIS HERMANAS Y HERMANOS, QUE SON EJEMPLO ASEGUIR, Y POR HABER

SIDO PARTE IMPORTANTE EN MI NIÑEZ Y QUE ME REGALARON MUCHOS

MOMENTOS FELICES, QUE ESTAN GRABADOS PARA TODA LA VIDA.

A MI ESPOSA E HIJA, QUE SIEMPRE ME HAN IMPULSADO A SEGUIR ADELANTE,

Y GRACIAS A LOS MOMENTOS DIFICILES QUE LA VIDA NOS HA DADO, YA QUE

ME AYUNDARON A FORMAR UN CARÁCTER DE TRIUNFADOR Y QUE CON

CONSTANCIA Y ESFUERZO TODO SE PUEDE LOGRAR. QUE AL FINAL LA

RECONPENSA ES MÁS GRANDE QUE EL SACRIFICIO QUE SE HA PAGADO.

AL INGENIERO AGUSTIN LOPEZ MALDONADO, POR SEMBRAR EN MI LAS

SEMILLAS DEL CONOCIMIENTO EN EL AULA Y POSTERIORMENTE APOYARME Y

ORIENTARME CON SUS VALIOSAS OPINIONES PARA LA CULMINACION DE ESTE

PROYECTO.

A TODAS Y CADA UNA DE LAS PERSONAS QUE SON PARTE ESPECIAL DE MI

VIDA, LES DEDICO ESTE TRABAJO.

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I N D I C E

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 1

GENERALIDADES

1.1 Breve historia del Aire Acondicionado 5

1.2 El aire 9

1.3 ¿Qué es el Aire Acondicionado? 11

1.4 Sistemas de Aire Acondicionado 11

1.5 Sistemas de acondicionamiento con aire 12

1.6 Ventilación Mecánica 12

1.7 Sistemas de Aire Lavado 14

1.8 Sistemas de Aire Acondicionado con refrigeración y calefacción 14

1.9 Conceptos básicos utilizados en el Aire Acondicionado 17

1.10 Estudio psicométrico del aire 37

1.11 Sistemas de refrigeración mecánico por compresión de vapores 47

1.12 Calentamiento o enfriamiento del aire 66

1.13 Humidificación 67

1.14 Des humidificación 69

CAPITULO 2

INGENÍERIA BASICA

2.1 Introducción 70

2.2 Análisis del proyecto 70

2.3 Descripción del proyecto 70

2.3.1 Metodología del cálculo 73

2.4.2 Transmisión de calor por paredes 74

2.4.3 Carga térmica por ocupantes 76

2.4.4 Carga térmica por infiltración 77

2.4.5 Carga térmica por alumbrado y equipos 79

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2.4.6 Estudio psicométrico 81

2.4.7 Cálculo y trazo de la línea de acondicionamiento 82

2.4.8 Uso del factor de calor sensible para trazar una línea de

Acondicionamiento. 86

2.4.9 Sistema de Aire Acondicionado con recirculación de aire 87

2.4.10 Cálculo y determinación del punto de mezcla en la carta

Psicométrica 88

2. 4.11 Cálculo de los equipos de Aire Acondicionado 89

CAPITULO 3

CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS QUE INTEGRAN EL SISTEMA DE

AIRE ACONDICIONADO

3.1 Introducción 91

3.2 Bases de diseño 92

3.3 Características geográficas 92

3.4 Condiciones generales del diseño 92

3.4.1 Consideraciones exteriores del diseño 93

3.4.2 Consideraciones interiores del diseño 94

3.5 Consideraciones generales para el cálculo 94

3.6 Balance Térmico 95

3.6.1 Transmisión de calor por paredes, puertas, ventanas, techo

y piso. 95

3.6.2 Carga térmica por ocupantes 104

3.6.3 Carga térmica por infiltración 105

3.6.4 Carga térmica por alumbrado y equipos 105

3.6.5 Carga de la carga térmica generada por efecto solar 106

3.6.6 Resumen de ganancia de calor 106

3.7 Cálculo de los equipos 108

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CAPITULO 4

DISTRIBUCION DEL AIRE

4.1 Introducción 116

4.2 Descripción del sistema 117

4.3 Ductos de Aire 119

4.4 Cálculo de ductos 121

4.4.1 Ducto rectangular 123

4.4.2 Calibre de lámina galvanizada 125

4.4.3 Reducción de velocidad 126

4.4.4 Igualación de fricción 126

4.4.5 Recuperación estática. 127

4.5 Las velocidades de circulación del aire 127

4.6 Cálculo del sistema de distribución del aire 128

4.7 Selección de difusores y rejillas 135

CAPITULO 5

COSTOS

5.1 Introducción 137

5.2 Análisis del proyecto 137

CONCLUSIONES 142

BIBLIOGRAFIA 143

ANEXOS 144

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5

CAPITULO 1

GENERALIDADES

1.1 BREVE HISTORIA DEL AIRE ACONDICIONADO

No obstante que la refrigeración, como la conocemos actualmente, data de unos sesenta años,

algunos de sus principios fueron conocidos hace tanto como 10 000 años antes de Cristo.

Uno de los grandes sistemas para suprimir el calor sin duda fue el de los egipcios. Este se

utilizaba principalmente en el palacio del faraón. Las paredes estaban construidas de enormes

bloques de piedra, con peso superior de 1000 Toneladas y de un lado pulido y el otro áspero.

Durante la noche, 3000 esclavos desmantelaban las paredes y acarreaban las piedras al

Desierto del Sáhara. Como la temperatura en el desierto disminuye notablemente a niveles

muy bajos durante el transcurso de la noche, las piedras se enfriaban y justamente antes de

que amaneciera los esclavos acarreaban de regreso las piedras al sitio donde el palacio y

volvían a colocarlas al sitio donde estas se encontraban.

Se supone que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de los 26.7°C, mientras que

afuera estas se encontraban hasta en los 54°C o más. Como se menciono se necesitaban 3000

esclavos para poder efectuar esta labor de acondicionamiento, lo que actualmente se efectúa

fácilmente.

En 1842, Lord Kelvin inventó el principio del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, el científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la absorción del calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se basó en 3 principios:

El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja, como cuando enfriamos un café introduciendo una cuchara de metal a la taza y ésta absorbe el calor.

El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Por ejemplo, si humedecemos la mano en alcohol, sentimos frío en el momento en que éste se evapora, puesto que absorbe el calor de nuestra mano.

La presión y la temperatura están directamente relacionadas. En un recipiente cerrado, como una olla, necesitamos proporcionar menor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que en uno abierto. Un aparato de aire acondicionado sirve, tal y como indica su nombre, para el acondicionamiento del aire. Éste es el proceso más completo de tratamiento del ambiente en un local cerrado y consiste en regular la temperatura, ya

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sea calefacción o refrigeración, el grado de humedad, la renovación o circulación del aire y su limpieza, es decir, su filtrado o purificación.

En 1902, el estadounidense Willis Haviland Carrier sentó las bases de la refrigeración moderna y, al encontrarse con los problemas de la excesiva humidificación del aire enfriado, las del aire acondicionado, desarrollando el concepto de climatización de verano.

Por esa época, un impresor de Brooklyn, Nueva York, tenía serias dificultades durante el

proceso de impresión, debido a que los cambios de temperatura y humedad en su taller

alteraban ligeramente las dimensiones del papel, impidiendo alinear correctamente las tintas. El

frustrado impresor no lograba imprimir una imagen decente a color.

Carrier, recién graduado de la Universidad de Cornell con una Maestría en Ingeniería, acababa

de ser empleado por la Compañía Buffalo Forge, con un salario de 10 dólares semanales. El

joven se puso a investigar con tenacidad cómo resolver el problema y diseñó una máquina que

controlaba la temperatura y la humedad por medio de tubos enfriados, dando lugar a la primera

unidad de aire acondicionado de la Historia.

El invento hizo feliz al impresor de Brooklyn, que por fin pudo tener un ambiente estable que le

permitió imprimir a cuatro tintas sin ninguna complicación. El “Aparato para Tratar el Aire” fue

patentado en 1906.

Aunque Willis Haviland Carrier es reconocido como el “padre del aire acondicionado”, el término

“aire acondicionado” fue utilizado por primera vez por el ingeniero Stuart H. Cramer, en la

patente de un dispositivo que enviaba vapor de agua al aire en las plantas textiles para

acondicionar el hilo.

Las industrias textiles del Sur de los Estados Unidos fueron las primeras en utilizar el nuevo

sistema de Carrier. Por ejemplo, la fábrica de Algodón Chronicle Mill en Belmont, Carolina del

Norte, que tenía un gran problema. Debido a la ausencia de humedad, se creaba un exceso de

electricidad estática, haciendo que las fibras de algodón se deshilacharan y fuera difícil tejerlas.

El sistema Carrier elevó y estabilizó el nivel de humedad para acondicionar las fibras,

resolviendo así la cuestión. Debido a su calidad, un gran número de industrias se interesaron

por el aparato de Carrier. La primera venta que realizó al extranjero fue en 1907, para una

fábrica de seda en Yokohama, Japón

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En 1911, Carrier reveló su Fórmula Racional Psicométrica Básica a la Sociedad Americana

de Ingenieros Mecánicos. La fórmula sigue siendo hoy en día la base de todos los cálculos

fundamentales para la industria del aire acondicionado.

El inventor dijo que recibió su “chispa de genialidad” mientras esperaba un tren. Era una noche

brumosa y él estaba repasando mentalmente el problema del control de la temperatura y la

humedad. Para cuando llegó el tren, ya había comprendido la relación entre temperatura,

humedad y punto de condensación.

Las industrias florecieron con la nueva habilidad para controlar la temperatura y los niveles de

humedad durante la producción. Películas, tabaco, carnes procesadas, cápsulas medicinales y

otros productos obtuvieron mejoras significativas en su calidad gracias al aire acondicionado.

En 1915, entusiasmados por el éxito, Carrier y seis amigos ingenieros reunieron 32,600 dólares

para formar laCompañía de Ingeniería Carrier, dedicada a la innovación tecnológica de su

único producto, el aire acondicionado.

Durante aquellos años, su objetivo principal fue mejorar el desarrollo de los procesos

industriales con máquinas que permitieran el control de la temperatura y la humedad. Por casi

dos décadas, el uso del aire acondicionado estuvo dirigido a las industrias, más que a las

personas.

En 1921, Willis Haviland Carrier patentó la Máquina de Refrigeración Centrífuga. También

conocida como enfriadora centrífuga o refrigerante centrifugado, fue el primer método para

acondicionar el aire en grandes espacios.

El nuevo sistema se estrenó en 1924 en la tienda departamental Hudson de Detroit, Michigan.

Los asistentes a la popular venta de sótano se sentían mareados por el calor debido al pésimo

sistema de ventilación, su uso pasó de las tiendas departamentales a las salas de cine. La

prueba de fuego se presentó en 1925, cuando el Teatro Rivoli de Nueva York solicitó a la joven

empresa instalar un equipo de enfriamiento. Se realizó una gran campaña de publicidad, que

provocó que se formaran largas colas de personas en la puerta del cine. Casi todas llevaban

sus abanicos, por si acaso.

La película que se proyectó aquella noche fue olvidada, pero no el refrescante confort del aire

acondicionado. La industria creció rápidamente. Muchos estadounidenses disfrutaron por

primera vez la experiencia de no tener que sufrir en los cines por el calor, ya que los

propietarios instalaron los equipos para incrementar la asistencia durante los cálidos y húmedos

días de verano.

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La industria creció rápidamente y cinco años después, alrededor de 300 salas de cine tenían

instalado ya el aire acondicionado. El éxito fue tal, que inmediatamente se instalaron este tipo

de máquinas en hospitales, oficinas, aeropuertos y hoteles.

En 1928, Willis Haviland Carrier desarrolló el primer equipo que enfriaba, calentaba, limpiaba y

hacía circular el aire para casas y departamentos, pero la Gran Depresión en los Estados

Unidos puso punto final al aire acondicionado en los hogares. Las ventas de aparatos para

uso residencial no empezaron hasta después de la Segunda Guerra Mundial. A partir de

entonces, el confort del aire acondicionado se extendió a todo el mundo.

El calor y el frío que sienten las personas no sólo dependen de la temperatura ambiental, sino

también de la humedad y de la apropiada distribución del aire. La climatización es el proceso de

tratamiento del aire que controla simultáneamente su temperatura, humedad, limpieza y

distribución para responder a las exigencias del espacio climatizado.

Para obtener el confort deseado, es necesario que el aire sea distribuido y circule

uniformemente por todo el recinto, sin producir corrientes desagradables. Por último, la

eliminación de las partículas de polvo es fundamental para la salud. Conseguir un adecuado

filtrado de aire es una labor básica de un equipo de aire acondicionado.

Además de la comodidad que disfrutamos con el aire acondicionado en un día cálido y húmedo

de verano, actualmente muchos productos y servicios vitales en nuestra sociedad dependen del

control del clima interno, como los alimentos, la ropa y la biotecnología para obtener químicos,

plásticos y fertilizantes.

El aire acondicionado juega un rol importante en la medicina moderna, desde sus aplicaciones

en el cuidado de bebés y las salas de cirugía hasta sus usos en los laboratorios de

investigación. Sin el control exacto de temperatura y humedad, los microprocesadores, circuitos

integrados y la electrónica de alta tecnología no podrían ser producidos. Los centros

computacionales dejarían de funcionar.

Muchos procesos de fabricación precisa no serían posibles. El vuelo de aviones y de naves

espaciales sería solo un sueño. Minerales valiosos no podrían ser extraídos desde la

profundidad de la tierra y los arquitectos no podrían haber diseñado los enormes edificios que

han cambiado la cara de las ciudades más grandes del mundo.

El aire acondicionado inventado por Willis Haviland Carrier ha hecho posible el desarrollo de

muchas áreas tropicales y desérticas del mundo, que dependen de la posibilidad de controlar su

medio ambiente.

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1.2 EL AIRE

Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen

alrededor de la Tierra por la acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencialpara la vida en

el planeta, es particularmente delicado, fino y etéreo, transparente en las distancias cortas y

medias si está limpio, y está compuesto, en proporciones ligeramente variables por sustancias

tales como el nitrógeno (78%), oxígeno(21%), vapordeagua(variable entre 07%), ozono, dióxido

de carbono, hidrógeno y algunos gases nobles como el criptón o el argón, es decir, 1% de

otras sustancias, Ver Fig. No. 1

Entre los cuales se encuentran los gases de efecto invernadero son el vapor de agua, dióxido

de carbono metano, oxido nitroso y ozono, entre otros.1 Ver Tabla No. 1 Otro tipo de

substancias pueden estar presente en pequeñas cantidades como polvo, polen y esporas,

y Ceniza volcánica. También es detectable la presencia de elementos vertidos a la Atmosfera

en forma de contaminantes como el cloro y sus compuestos, flúor, mercurio y compuestos de

azufre

Figura No. 1 Composición del aire

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Tabla No. 1 Composición de la atmósfera libre de vapor de agua, por volumen

Porcentaje por volumen

Gas Volumen

Nitrógeno (N2) 78,084%

Oxígeno (O2) 20,946%

Argón (Ar) 0,9340%

Dióxido de carbono (CO2) 0,039%

Neón (Ne) 0,001818%

Helio (He) 0,000524%

Metano (CH4) 0,000179%

Criptón (Kr) 0,000114%

Hidrógeno (H2) 0,000055%

Óxido nitroso (N2O) 0,00003%

Monóxido de carbono (CO) 0,00001%

Xenón (Xe) 0,000009%

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1.3 ¿QUE ES EL AIRE ACONDICIONADO?

El acondicionamiento de aire es el proceso más completo de tratamiento del aire ambiente de

los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura

(calefacción o refrigeración), humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del

aire dentro de los locales, que pueden estar destinados a ser ocupados por personas y hay

que tener las condiciones de confort en las diferentes épocas del año.

También se puede utilizar en procesos industriales, de acuerdo a las necesidades del producto

a procesar.

1.4 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

Existen dos tipos de sistemas de Aire Acondicionado

TOTALES

PARCIALES

Los sistemas totales son aquellos que trabajan en cualquier estación del año y mantiene las

condiciones deseadas tanto en verano como en invierno, este tipo de sistemas se utiliza

principalmente en la industria: Alimenticia, Embotelladoras, Farmacéutica, Cosmética, etc.

Y todas aquellas industrias que hagan procesos y necesite controlar la temperatura, para

realizar sus actividades.

Los sistemas parciales son aquellos donde las condiciones a mantener únicamente son en el

verano o el invierno, ya que esto depende de la ubicación geográfica en donde se

encuentre el área a acondicionar. Poe ejemplo en la Ciudad y Puerto de Acapulco, Gro. Se

utiliza el sistema SOLO FRIO, ya que las condiciones de temperatura promedio anual se

encuentran arriba de los 30 ºC.

Por esta razón los sistemas de Aire Acondicionado ya no es un lujo sino una necesidad,

ya que está comprobado que el personal que labora en una ambiente de confort realiza

con mayor eficiencia su trabajo.

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En las tiendas comerciales, hay un incremento en sus ventas ya que las personas

inconscientemente pasan mayor tiempo en el establecimiento, recorriendo varios de los

departamentos y por consecuencia adquieren productos que nunca pensaron comprar

cuando llegaron al centro comercial.

1.5 SISTEMAS DE ACONDICIONAMIENTO CON AIRE

Los sistemas de acondicionamiento con Aire son:

Ventilación Mecánica

Sistema de Aire Lavado

Sistemas de aire acondicionado de Refrigeración y Calefacción

1.6 VENTILACIÓN MECÁNICA

Si tenemos que definir brevemente qué es la ventilación mecánica tendríamos que decir que

es una forma de renovación del aire dentro de una dependencia por medio de dispositivos

mecánicos. Esta definición es muy simple y por ende fácil de entender; pero para tener un

panorama incluso más claro, los grandes ejemplos que podemos dar son, entre otros, los

ventiladores de techo y los ya conocidos turbos. Ver Fig. No. 2 Estos son colocados en la

cubierta o bien en la parte alta de una lateral de la

nave, dependiendo de lo ancho de la misma.

Nosotros, los individuos, necesitábamos encontrar

alguna forma de refrescarnos y de sacar parte del

aire viciado de nuestra casa o local. De esta forma

surgieron los ventiladores de pie y más tarde los de

techo, este tipo de ventilación mecánica no es tan

confortable como el tipo de refrigeración que podemos

obtener de una consola de aire acondicionado. Pero al

menos nos ayudaba en gran forma a pasar los

tiempos calurosos, principalmente en verano; pero

justamente, estas estaciones fueron tornándose casi

inaguantables y ya la ventilación mecánica era

insuficiente para satisfacer las necesidades de

refrigeración. Figura No. 2 Ventilación mecánica

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Empleo del turbo de una manera beneficiosa

Realizaba la limpieza en la habitación y observaba en la claridad de la ventana que el polvillo se

quedaba flotando un buen rato, pensaba: ¿cómo hacer para desalojarlo? Un día la idea surgió,

puse un turbo en la ventana andando hacia afuera, Ver Figura No. 3 es tan noble su empleo

como un extractor de aire en la cocina, tiene varias ventajas: el polvillo no queda flotando, no lo

respiras durante ratos, no se vuelve a

instalar sobre ropas de cama y muebles, y al

terminar la limpieza con paños húmedos lo

giraba hacia adentro del ambiente y lo

dejaba andando unos minutos, entonces

entra aire puro y fresco y ayuda a que no se

forme el moho de la humedad que tan mal

nos hace, esto es de fácil empleo, es

práctico, no es tan caro y da excelentes

resultados. Fig. No. 3 Empleo de Turbo

Existe la contaminación en edificios, se le llama “del edificio enfermo” que es muy conocida en

países desarrollados porque ellos son muy curiosos y realmente se preocupan por el tema

salud, en nuestros edificios también existe solo que aún no nos hemos preocupado por este

problema. Muchas sustancias contaminan el aire y hay muy poca ventilación, para los

asmáticos es un obstáculo difícil de superar, casi siempre, cuando mas lindos son, mas

contaminación hay dentro de ellos.

Se liberan infinidad de sustancias que son contaminantes, por ejemplo ácaros, y la verdad que

no se que no se puede encontrar en un aire que circula desplazando partículas, estas partículas

afectan a todos durante tantas horas de exposición, a personas sanas las irrita y a los

asmáticos los afectara sin duda agravando la enfermedad.

La ventilación mecánica, de estos edificios contribuye a que se expandan virus, entre ellos lo de

la gripe, porque concurrió a trabajar una persona enferma y la ventilación mecánica los esparce

por el aire. Por ahora a este problema lo tienen los países de alto poder adquisitivo, ojalá los

médicos prevengan a las autoridades sobre las consecuencias que puede producir esta

ventilación mecánica en el asmático o personas que sufren problemas respiratorios y rinitis.

Quisiera que algunas ventajas que disfrutan los países de alto poder adquisitivo no sean

contagiosas.

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1.7 SISTEMA DE AIRE LAVADO

Los sistemas de aire lavado o evaporativo Ver Figura No. 4, son muy utilizados en centros comerciales, cines, restaurantes, naves industriales, bodegas, iglesias, teatros, o construcciones con mucho volumen de aire.

El sistema de aire lavado se forma de un equipo denominado como lavadora de aire, este equipo está integrado por un gabinete de lámina resistente contra la intemperie en sus paredes tiene louvers, en su interior se encuentra un banco de filtros aspen, un sistema de bombeo de agua para mojar los filtros y un ventilador de alta capacidad el cual absorbe aire del exterior por las paredes del gabinete y así mismo pasa el aire por los filtros con el fin de limpiar e inyectar el aire con una mejor calidad y pureza, por medio de una red de ductos se conduce el aire hacia la zona acondicionada y descarga por medio de difusores o rejillas. Figura No. 4 Sistema de Aire Lavado

Es necesario crear una salida para todo el aire que suministra el equipo de aire lavado ya que este equipo solo inyecta aire del exterior y se necesita otra forma para sacar ese mismo aire ya sea por medio de presiones (instalar louvers en los muros exteriores) u otro equipo de extracción de aire.

1.8 SISTEMAS DE AIRE ACONDICINADO CON REFRIGERACION Y CALEFACCION

PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE UN EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO TIPO PAQUETE FRIO – CALOR

Vease Figuras No. 5, 6 y 7

Operación silenciosa gracias al tamaño y diseño del serpentín de la se logran muy bajos niveles de ruido en la descarga de aire hacia el local climatizado. Innovado control de humedad y temperatura gracias al diseño y materiales de las aletas “Hidrophilic Aluminium”. Auto “restart”: cuando la energía eléctrica falla, y se restablece, la unidad automáticamente toma los valores y funciones previas almacenadas en su memoria interna.

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• Compresor de alta durabilidad con válvula de alivio interior y protección eléctrica interna. • Alta calidad de fabricación del serpentín del condensador, con aletas extrafinas para aumentar el intercambio térmico. • Diseño aerodinámico de alta tecnología de las rejillas de descarga de aire para disminuir los niveles de ruido. • Unidades probadas dinámicamente bajo condiciones reales de trabajo de carga total y parcial. . Gabinete con protección anticorrosiva, tanto el mueble o gabinete de la unidad exterior como sus componentes estan protegidos por una capa de zinc electrolítico y pintura anticorrosiva. Diseño del gabinete que permite un fácil acceso a todos sus componente tantos mecánicos como eléctricos. • Filtro de línea (tipo bidireccional en caso de heat pump) incluido e instalado. • Unidades certificadas por ETL, ETLC y ARI 210/240 UAC. • Temporizador de descongelación tipo solid state incluida en lasseries heat pump. • Presostato de baja para protección contra baja carga.

Figura No. 5

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Figura No. 6

Figura No. 7

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1.9 CONCEPTOS BASICOS UTILIZADOS EN EL AIRE ACONDICIONADO

ENERGIA

El término energía (del griego ἐ νέργεια/energeia, actividad, operación; ἐ νεργóς/energos=fuerza

de acción o fuerza trabajando)

Se define como “la capacidad para realizar un trabajo”, las principales formas de energía

son:

Térmica

Eléctrica

Radiante

Química

Nuclear

Mecánica

Gravitatoria

Electromagnética

La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un

cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor

temperatura.

La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los

materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico

y magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas y que se

manifiesta al encender una bombilla.

La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las

ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica

principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío.

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Sin necesidad de Soporte material alguno. Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nos

llega a la Tierra en forma de luz y calor

La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería

poseen este tipo de energía. Ej.: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo.

La Energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las

reacciones nucleares de fisión y de fusión, ej.: la energía del uranio, que se manifiesta en los

reactores nucleares.

La energía mecánica: Dentro de la energía mecánica hay dos tipos de energía mecánica: la

energía cinética y la energía potencial. La suma de ambas siempre se mantiene constante y es

igual a la energía mecánica (salvo en sistemas en los que actúen fuerzas no conservativas). Un

ejemplo de esta forma de energía es la energía de las olas.

La energía cinética es la energía que tiene un cuerpo en movimiento. Cuanto más rápido se

mueven, más energía cinética posen. La cantidad de energía cinética que tiene un cuerpo,

depende de la masa que está en movimiento y de la velocidad a la que se desplaza esa masa.

Un ejemplo de aprovechamiento de la energía cinética, es el viento (con la energía eólica), que

también se puede aprovechar en el mar.

La energía potencial es la energía almacenada, la energía que mide la capacidad de realizar

trabajo. Cualquier objeto que esté situado a cierta altura tiene energía potencial gravitatoria.

Por ejemplo, el agua que está en una presa tiene energía potencial a causa de su posición. El

agua puede caer desde esta posición y ejercer una fuerza desde una distancia y, por tanto,

hacer trabajo, en este caso: accionar una turbina para generar electricidad.

La energía electromagnética: Es la energía debida a la presencia de un campo

electromagnético, y es proporcional a la suma de los cuadrados de los valores del campo

eléctrico, y del campo magnético, en un punto del espacio.

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Es importante tener en cuenta que la energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma.

Por lo que todos los procesos que manejan energía, involucran un cambio en la forma en la que

la energía se manifiesta. Es decir, que se va pasando de un tipo a otro de forma de energía

entre las descritas anteriormente.

TRABAJO

El trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de ésta por el camino que recorre

su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman el uno con el otro.

El trabajo es una magnitud física escalar que

se representa con la letra (del

inglés Work) y se expresa en unidades de

energía, esto es en julios o joules (J) en

el Sistema Internacional de Unidades

Fig. No.. 8

Matemáticamente se expresa como:

Donde.

es el trabajo mecánico

, es la magnitud de la fuerza

, es el desplazamiento y

es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento

(Véase Fig. No. 8).

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Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se

aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo

también será nulo.

FUERZA

Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de

movimiento o la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos

de esfuerzo o de energía.

Es todo aquello que tenga tendencia a iniciar un movimiento, hacer que cese dicho

movimiento o cambiar de dirección. También puede cambiar el tamaño o la forma del

cuerpo.

La fuerza más conocida es el peso, El peso es una medida de que ejerce la atracción de la

gravedad sobre el mismo.

En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons (N).

TERMODINAMICA

La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

Es la ciencia que comprende el estudio de las leyes que gobiernan las transformaciones de la energía y las relaciones entre las diferentes propiedades físicas de las sustancias que sufren esas transformaciones.

Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

El primer principio es la ley de la conservación de la energía. Afirma que, como la energía no se crea ni se destruye solo se transforma, la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de energía interna del sistema.

El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre si.

Esta ley se expresa como:

Eint = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)

Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.

Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.

En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinamica, que tiene dos enunciados equivalentes:

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Enunciado de Kelvin - Planck : Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

La segunda ley afirma que la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio. La naturaleza parece pues preferir el desorden y el caos. Se puede demostrar que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta.

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

El llamado principio cero de la termodinámica, que se explica a continuación, proporciona una

definición precisa, aunque empírica, de la temperatura.

"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre sí".

Cuando dos sistemas están en equilibrio mutuo, comparten una determinada propiedad. Esta

propiedad se puede medir, y se le puede asignar un valor numérico definido. Una consecuencia

de ese hecho es el principio cero de la termodinámica, que afirma que si dos sistemas distintos

están en equilibrio termodinámico con un tercero, también tienen que estar en equilibrio entre sí.

Esta propiedad compartida en el equilibrio es la temperatura.

PROCESO TERMODINAMICO

En física se denomina proceso termodinámico a la evolución de determinadas magnitudes o

(propiedades) propiamente termodinámicas relativas a un determinado sistema físico.

Desde el punto de vista de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir

desde un estado de equilibrio inicial a otro final. Es decir que las magnitudes que sufren

una variación al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos

estados inicial y final.

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De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los

cambios de un sistema, desde unas condiciones iníciales hasta otras condiciones finales,

debido a la desestabilización del sistema.

CICLO TERMODINAMICO

Todas las relaciones termodinámicas importantes empleadas en ingeniería se derivan del

primer y segundo principios de la termodinámica. Resulta útil tratar los procesos

termodinámicos basándose en ciclos: procesos que devuelven un sistema a su estado original

después de una serie de fases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes

vuelven a tomar sus valores originales. En un ciclo completo, la energía interna de un sistema

no puede cambiar, puesto que sólo depende de dichas variables. Por tanto, el calor total neto

transferido al sistema debe ser igual al trabajo total neto realizado por el sistema. Es

simplemente una secuencia de procesos, de tal manera que su estado inicial y final son

idénticos.

PRESION

La presión indica la relación entre una fuerza y el área sobre la cual actúa. Ver Figura No. 9 En cualquier caso en que exista presión, una fuerza actuadora en forma perpendicular sobre una superficie. Matemáticamente la presión se expresa de la siguiente forma:

P=F/A

DONDE: P= Presión (N/m2) o Pascales F=Valor de la fuerza perpendicular (Newton) Figura No. 9 A=Área o superficie la cual actúa la fuerza (m2) Cuando mayor sea la fuerza, mayor será la presión para una misma área. Cuando se aplica una misma fuerza, pero el área aumenta, la presión disminuye de manera Proporcionalmente inversivamente proporcional al incremento de dicha área.

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En resume la presión es directamente proporcional a la fuerza recibida e inversivamente proporcional al área sobre la cual actúa.

PRESION ATMOSFERICA

Es la fuerza que ejerce la atmósfera, por unidad de superficie, sobre los cuerpos que se hallan

situados en la superficie del planeta.

Fue el físico italiano Torricelli quien determinó por

primera vez (1643) el valor de la presión atmosférica al

inventar el barómetro de mercurio. A partir del

experimento de Torricelli sabemos que el valor de la

presión atmosférica a nivel del mar es de 1013,25

milibares Pa (lo que equivale a 760 mm de Hg).

La presión atmosférica varía con la altitud en relación

inversamente proporcional, así en la cima del Everest

(8.848m) la presión atmosférica es de 300 mm de Hg. Ver Figura No. 10

Figura No. 10

Evangelista Torricelli diseño una experiencia que le permitió medir la presión

atmosférica. La experiencia fue la siguiente, lleno una

cubeta de mercurio (Hg) la depositó en el suelo y llenando de

mercurio un tubo abierto por un extremo, introdujo dicho

extremo en el mercurio de la cubeta, de tal manera que el

mercurio fue descendiendo hasta que se igualó la presión en

su interior y la de la superficie del mercurio libre en la cubeta,

en ese momento Torricelli midió la altura del mercurio en el

interior del tubo y fue de 760 mm, presión que equivale a 1

atmósfera. Ver Figura No. 11 Figura No. 11

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Como se aprecia en la figura, la presión en A y en B es la misma, por lo que la presión

atmosférica equivaldrá a 760 mm de Hg. Además obtuvo por primera vez el vacío en el

interior de un recipiente.

PRESION MANOMÉTRICA

La presión manométrica es la fuerza que ejerce la columna de atmosfera que hay encima del objeto de medición sobre el área de dicho objeto

Su concepto es muy similar con el de presión, solo que en diferencia la presión manométrica es ejercida por la columna de atmosfera y no por ningún otro objeto.

El concepto de presión manométrica fue desarrollado porque casi todos los manómetros Ver Figura No. 12 marcan cero cuando están abiertos a la atmósfera. Cuando se les conecta al recinto cuya presión se desea medir, miden el exceso de presión respecto a la presión atmosférica. Si la presión en dicho recinto es inferior a la atmosférica, señalan cero.

Ya que dependiendo la altura en la que nos encontremos va a determinar cuántas partículas de la atmosfera hay sobre el área, se toma como nivel general el nivel del mar, así podemos decir 5cm sobre el nivel del mar.

Como en las partículas de la atmosfera interviene la fuerza de gravedad y se debe considerar la cantidad de partículas del objeto sobre las cuales harán efecto las partículas del área se crea la siguiente fórmula: Figura No. 12

P=d.g.h

Donde: P=presión manométrica d=densidad g=gravedad (9.8m/s2) h=altura

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PRESIÓN ABSOLUTA

La presión absoluta es la presión atmosférica más la presión manométrica (presión que se mide

con el manómetro).

En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se

denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando

uniformemente en un metro cuadrado.

En el Sistema Inglés la presión se mide en una unidad derivada que se denomina libra por

pulgada cuadrada (pound per square inch) psi que es equivalente a una fuerza total de

una libra actuando en una pulgada cuadrada.

TEMPERATURA

Específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida

como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del

sistema, sea en un sentido traslaciones, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que

sea mayor la energía sensible de un sistema, se observa que éste se encuentra más "caliente";

es decir, que su temperatura es mayor.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las

partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómicos trata de los

movimientos trasnacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos

rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).

Dicho lo anterior, se puede definir la temperatura como la cuantificación de la actividad

molecular de la materia.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura.

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ESCALAS ABSOLUTAS DE TEMPERATURA

La escala absoluta de temperaturas parte de la existencia del 0º absoluto. Veremos que la existencia de una escala absoluta de temperaturas es consecuencia del Segundo Principio de la Termodinámica. Por el momento basta recordar los siguientes puntos básicos:

Existen dos unidades básicas para medir temperatura en forma absoluta: El grado Kelvin [K] y El grado Rankine [R]. En magnitud 1ºK = 1ºC y 1ºR = 1ºF. El 0ºK = -273,16ºC Es la temperatura más baja posible.

En la escala Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas

más empleada, el cero se define como el cero absoluto de

temperatura, es decir, -273,15 °C. La magnitud de su unidad,

llamada kelvin y simbolizada por K, se define como igual a un

grado Celsius. Ver Figura No. 13

Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo

es la escala Rankine, en la que cada grado de temperatura

equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala

Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y

su punto de ebullición a 672 °R.

Figura No. 13

ESCALAS MÁS COMUNES

Escala Celsius

La escala Celsius fue inventada en 1742 por el astrónomo sueco Andrés Celsius. Esta escala

divide el rango entre las temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes

iguales. Usted encontrará a veces esta escala identificada como escala centígrada. Las

temperaturas en la escala Celsius son conocidas como grados Celsius (ºC).

El punto de congelación del agua equivale a 0 °C, y su punto de ebullición a 100 °C. Esta

escala se utiliza en todo el mundo, en particular en el trabajo científico.

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Escala Fahrenheit

La escala Fahrenheit fue establecida por el físico holandés-alemán Gabriel Daniel Fahrenheit,

en 1724.

Aun cuando muchos países están usando ya la escala Celsius, la escala Fahrenheit es

ampliamente usada en los Estados Unidos. Esta escala divide la diferencia entre los puntos de

fusión y de ebullición del agua en 180 intervalos iguales. Las temperaturas en la escala

Fahrenheit son conocidas como grados Fahrenheit (ºF). La escala Fahrenheit se emplea en

los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del agua

se define como 32 °F y su punto de ebullición como 212 °F.

Escala de Kelvin

La escala de Kelvin lleva el nombre de William Thompson Kelvin, un físico británico que la

diseñó en 1848. Prolonga la escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura hipotética

caracterizada por una ausencia completa de energía calórica. Las temperaturas en esta escala

son llamadas Kelvins (K).

VOLUMEN

El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una

función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones.

La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro

cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro, que se utiliza comúnmente en la vida

práctica.

La "capacidad" y el "volumen" son términos que se encuentran estrechamente relacionados. Se

define la capacidad como el espacio vacío de alguna cosa que es suficiente para contener a

otra u otras cosas. Se define el volumen como el espacio que ocupa un cuerpo. Por lo tanto,

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entre ambos términos existe una equivalencia que se basa en la relación entre el litro (unidad

de capacidad) y el decímetro cúbico (unidad de volumen).

Este hecho puede verificarse experimentalmente de la siguiente manera: si se tiene un

recipiente con agua que llegue hasta el borde, y se introduce en él un cubo sólido cuyas aristas

midan 1 decímetro (1 dm3), se derramará 1 litro de agua. Por tanto, puede afirmarse que:

1 dm3 = 1 litro

Cuando un sólido no tiene una forma geométrica que permita determinar por cálculo su volumen, se mide éste directamente. El procedimiento se le atribuye a Arquímedes.

Supongamos que se desea saber el volumen de una piedra pequeña. Por lo general las piedras tienen una forma muy irregular, por lo que es muy difícil calcular su volumen comparándolo con un cubo unidad. En estos casos se calcula su volumen por desplazamiento de agua.

En un recipiente graduado vertemos un líquido y, a continuación, sumergimos en el el sólido cuyo volumen deseamos conocer.

El aumento de nivel del líquido nos permitirá, por sustracción, determinar el volumen del sólido. Normalmente el líquido empleado será agua, pero si el sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar) usaremos otro líquido que no disuelva al sólido.

El siguiente diagrama muestra, Ver Figura No. 14 un objeto irregular y un recipiente con 9 centímetros cúbicos de agua. La cantidad de agua debe ser la suficiente para que el objeto pueda ser sumergido en ella.

Se introduce el objeto en el recipiente y se mide el desplazamiento de agua que provoca Figura No. 14

Al introducir el objeto al recipiente el agua subir su nivel marcando un volumen de 11 cm 3. Antes de introducirlo el volumen del agua marcaba 9 cm 3por lo que la diferencia de volumen se debe al objeto. Ver Figura No. 15

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Figura No. 15

El volumen del objeto se obtiene restando el volumen del agua, con el objeto, menos el volumen del agua sin el objeto:

V = 11 cm 3 - 9 cm 3 = 2 cm 3

Por lo tanto el objeto tiene un volumen de 2 cm 3.

Este método es bastante sencillo, pero es útil solo para objetos pequeños que no absorben el líquido en el que son sumergidos.

No es posible usarlo para medir el volumen de una pirámide Egipcia, por ejemplo.

CALOR

El calor es una forma de energía. Ésta puede definirse como la capacidad para realizar

trabajo. No es un sólido ni un líquido ni un gas. Pero se encuentra en los tres estados

de la materia.

Por ejemplo 1 libra (0.450 Kg.) de agua puede estar en forma de hielo (solido), agua

(liquido), o vapor (gas), hechos que dependen de la cantidad de calor que se agregue a la

libra de agua. Cuanto más calor se agregue, más rápido vibraran las moléculas de agua.

El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo

cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.

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Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor

temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren

en equilibrio térmico.

El calor es una forma de energía, por lo tanto se puede convertir en otra forma de energía y

recíprocamente otras formas de energía se pueden convertir en calor.

UDIDAD TERMICA BRITANICA (BTU)

La BTU es una unidad de energía inglesa. Es la abreviatura de British Thermal Unit.

Se usa principalmente en los Estados Unidos. Ocasionalmente también se puede encontrar en

documentación o equipos antiguos de origen británico. En la mayor parte de los ámbitos de la

técnica y la física ha sido sustituida por el julio, que es la unidad correspondiente del sistema

internacional.

Una BTU equivale aproximadamente a:

* 252,2 calorías

* 1.055 julios

* 12.000 BTU/h = 1 Tonelada de refrigeración = 3.000 frigorías.

Una BTU representa la cantidad de energía que se requiere para elevar un grado Fahrenheit la

temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de energía calórica de un cuerpo a otro. Sólo se produce transferencia de calor

cuando existe diferencia de temperatura, y toda transferencia cesa cuando las temperaturas se

igualan. El calor se transfiere de tres formas.

CONDUCCION

El calor se transfiere por contacto directo entre un cuerpo a otro. (B) Ver Figura No.

16. Para que haya transmisión de calor entre dos cuerpos en esta forma, se requiere contacto físico real. La conducción es una forma de transmisión eficiente

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CONVECCION

El calor se transfiere por líquidos y gases calentados

que al ser más liviano que el aire tienden a elevarse

(C). El movimiento del fluido puede ser natural o

forzado

RADIACION

El calor se transfiere a través del espacio por ondas

calóricas que viajan en línea recta en todas

direcciones. (A)

La radiación representa una diferencia fundamental

respecto a la conducción y la convección, las

sustancias que intercambian calor no tienen que

estar en contacto, sino que pueden estar separadas

por un espacio.

Figura No. 16

CALOR ESPECÍFICO

El calor específico es: la cantidad de calor necesario para elevar una libra de la

sustancia de que se trate en 1 °F. En consecuencia el calor específico del agua es 1,

Si observamos la siguiente tabla conoceremos los valores del calor específico de algunas sustancias. El agua se utiliza como punto de referencia. La cantidad de calor usada para elevar la temperatura de una libra de agua 1 ºF se aplica a las otras sustancias para determinar su calor específico. Ver Tabla No. 2

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Tabla No. 2 Calor especifico de diferentes materiales

El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se

proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura.

El calor específico de un material depende de su temperatura; no obstante, en muchos

procesos termodinámicos su variación es tan pequeña que puede considerarse que el calor

específico es constante.

Asimismo, también se diferencia del proceso que se lleve a cabo, distinguiéndose

especialmente el "calor específico a presión constante" (en un proceso isobárico) y "calor

específico a volumen constante (en un proceso isocórico).

CALCULO DE LA CANTIDAD DE CALOR SENSIBLE

El calor sensible sí se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia, haciendo que

se perciba como "más caliente", o por el contrario, si se le resta calor, la percibimos como "más

fría".

MATERIAL Calor Específico

Agua 1

Hielo 0.504

Aire Normal 0.24

Cobre 0.095

Vapor 0.48

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Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicarle una cierta cantidad de calor

(energía). La cantidad de calor aplicada en relación con la diferencia de temperatura que se

logre depende del calor específico del cuerpo, que es distinto para cada sustancia.

El calor sensible se puede calcular en algunos casos simples:

Si el proceso se efectúa a presión constante:

Qs = ΔH = m Cp (t2 − t1)

Calor sensible = peso x calor especifico x diferencia de temperaturas

En donde:

Qs = calor sensible

H es la entalpía del sistema,

m es la masa del cuerpo,

Cp es el calor específico a presión constante (definido como la cantidad de calor

requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a

presión constante),

t2 es la temperatura final

t1 es la temperatura inicial del cuerpo.

Si el proceso se efectúa a volumen constante:

Qs = ΔU = m Cv (t2 − t1)

En donde:

Cv es el calor específico a volumen constante, y

U representa la energía interna del sistema. Los valores de calor específico varían

también con la temperatura ambiente y el estado físico de agregación de las

sustancias.

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CALOR LATENTE.

Un cambio de estado involucra el calor latente. El termino calor latente significa: calor

oculto, el cual no puede medirse por medio de un termómetro. El calor necesario para

cambiar de solido a liquido se llama calor latente de fusión. El calor necesario para

cambiar de estado líquido a vapor se llama calor latente de evaporación.

Cuando el hielo se funde, su temperatura no cambia, aunque absorbe 144 Btu/ lb. Por lo

tanto, el calor latente de fusión del agua es de 144 Btu.

El calor latente de evaporación del agua es de 970 Btu/ lb. De aquí que, convertir una libra

de agua a 212 ºF en una libra de vapor a 212 ºF, requiere la adición de 970 Btu.

CALOR TOTAL

E l calor total se refiere a la cantidad de calor latente más el calor sensible necesario para

cambiar una sustancia de un cierto grado en cierto estado a una intensidad de calor mayor o

menor en otro estado.

EJEMPLO

El calor total necesario para cambiar una libra de hielo a – 10 ºF a 1 libra de vapor a 212

ºF, Se grafica en, Ver la Figura No. 17

Las fases de calor total se calculan de la siguiente manera.

1. Se aplica la fórmula de calor sensible para el hielo estado de - 10 ºF a 32 ºF

2. Se agrega el calor latente de fusión.

3. Se aplica la formula de calor sensible para el estado liquido.

4. Se incluye el calor latente de evaporación.

La formula de calor sensible tiene muchas aplicaciones para el ingeniero de diseño o el

mecánico de servicio, cuando tratan de resolver un problema.

El ingeniero de diseño debe considerar las cargas de calor sensible y el calor latente del aire.

La carga de calor latente se refiere al porcentaje de humedad relativa o contenido de agua en

el aire.

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Como mecánico, es necesario percatarse de que un carga de calor latente puede impedir

que se obténgala temperatura sensible deseada. Esto es especialmente cierto si el equipo

se dimensiona marginalmente.

Comparando las cifras anteriores en el problema del calor total, se comprende que el mayor

potencial térmico ocurre precisamente durante los cambios de estado.

Figura No. 17 Diagrama de fases del calor total

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1.10 ESTUDIO PSICROMETRICO DEL AIRE

La ASHRAE (American Society of Heating, RefrigeratingAnd Air Conditioning Engineers) define

el acondicionamiento del aire como: "El proceso de tratar el aire, de tal manera, que se controle

simultáneamente su temperatura, humedad, limpieza y distribución, para que cumpla con los

requisitos del espacio acondicionado".

Como se indica en la definición, las acciones importantes involucradas en la operación de un

sistema de aire acondicionado son:

1. Control de la temperatura.

2. Control de la humedad.

3. Filtración, limpieza y purificación del aire.

4. Circulación y movimiento del aire.

El acondicionamiento completo de aire, proporciona el control automático de estas condiciones,

tanto para el verano como para el invierno. El control de temperatura en verano se logra

mediante un sistema de refrigeración y en invierno, mediante una fuente de calor. El control de

humedad en verano requiere de deshumidificadores, lo que se hace normalmente al pasar el

aire sobre la superficie fría del evaporador. En el invierno, se requiere de humidificadores, para

agregarle humedad al aire en el sistema de calentamiento. La filtración del aire, en general, es

la misma en verano que en invierno.

El acondicionamiento de aire en casas, edificios o en industrias, se hace por dos razones

principales: proporcionar confort al humano, y para un control más completo del proceso de

manufactura; el control de la temperatura y la humedad, mejora la calidad del producto

terminado.

Para acondicionar aire en un espacio, se requiere tener conocimientos básicos de las

propiedades del aire y la humedad, del cálculo de cargas de calentamiento y de enfriamiento,

manejo de las tablas o carta psicrométrica, y del cálculo y selección de equipo. También se

requiere del conocimiento y manejo de instrumentos, como termómetros de bulbo seco y de

bulbo húmedo (psicrómetro), el higrómetro, tubo de pitot, registradores, manómetros y

barómetros.

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En este capítulo, se verán los fundamentos del aire acondicionado. Se verán las propiedades

del aire y la humedad, el manejo de la carta psicrométrica y algunos ejemplos prácticos.

Definición

Psicrometría es una palabra que impresiona, y se define como la medición del contenido

de humedad del aire.

Ampliando la definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra

las propiedades termodinámicas del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica

sobre los materiales y el confort humano.

Ampliando aún más, incluiríamos el método de controlar las propiedades térmicas del

aire húmedo. Lo anterior, se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicométricas

o de la carta psicométrica.

Las tablas psicométricas ofrecen una gran precisión, ya que sus valores son de hasta cuatro

decimales; sin embargo, en la mayoría de los casos, no se requiere tanta precisión; y con el uso

de la carta psicométrica, se puede ahorrar mucho tiempo y cálculos.

En seguida, se verán las propiedades del aire y de la humedad conjuntamente con las tablas

psicométricas, y posteriormente, se verá la carta psicométrica. Aire y Humedad y las Tablas

Psicométricas

¿Cuál es el significado de humedad relativa? ¿Cómo se produce la condensación de la

humedad en un serpentín de enfriamiento? ¿Por qué "suda" un ducto de aire frío?

Las respuestas a las preguntas anteriores, tienen que ver con las propiedades de la mezcla de

aire y vapor de agua (humedad). El conocimiento de estas propiedades, es requisito para el

acondicionamiento del aire en forma apropiada y económica.

Propiedades del Vapor de Agua (Humedad)

La humedad es un término utilizado para describir la presencia de vapor de agua en el aire, ya

sea a la intemperie, o dentro de un espacio. Nuevamente, hacemos énfasis en que la humedad

está "en el aire", solamente en el sentido de que los dos, aire y vapor de agua, existen juntos

en un espacio dado al mismo tiempo. Por costumbre común, decimos que el aire contiene

humedad, y es conveniente hacerlo así, en el entendido de que siempre recordemos que es

meramente una manera de hablar, y que en realidad, los dos son independientes uno del otro, y

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que no responden de la misma manera a los cambios de condiciones, especialmente a

los cambios de temperatura.

Humedad Relativa

La humedad relativa (hr), es un término utilizado para expresar la cantidad de humedad en una

muestra dada de aire, en comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría, estando

totalmente saturado y a la misma temperatura de la muestra. La humedad relativa se expresa

en porciento, tal como 50%, 75%, 30%, etc.

De acuerdo a la ASHRAE, una definición más técnica de la hr, sería la relación de la fracción

mol del vapor de agua presente en el aire, con la fracción mol del vapor de agua presente en el

aire saturado, a la misma temperatura y presión

Humedad Absoluta

El término "humedad bsoluta" (ha), se refiere al peso del vapor de agua por unidad de volumen.

Esta unidad de volumen, generalmente es un espacio de un metro cúbico (o un pie cúbico). En

este espacio, normalmente hay aire también, aunque no necesariamente. La humedad relativa

está basada en la humedad absoluta, bajo las condiciones establecidas; es decir, la humedad

relativa es una comparación con la humedad absoluta a la misma temperatura, si el vapor de

agua está saturado.

Tanto la humedad absoluta, como la relativa, están basadas en el peso del vapor de agua en un

volumen dado.

Humedad Específica

La humedad específica, o también llamada contenido de humedad, es el peso de vapor de agua

en gramos por kilogramo de aire seco (o bien, granos por libra).

La humedad específica, se refiere a la cantidad de humedad en peso, que se requiere para

saturar un kilogramo de aire seco, a una temperatura de saturación (punto de rocío)

determinada.

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Porcentaje de Saturación

El porcentaje de saturación (o porcentaje de humedad), es un término que algunas veces se

confunde con la humedad relativa. El porcentaje de saturación, es 100 veces la relación del

peso de vapor de agua con el peso del vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de

aire seco a la temperatura del bulbo seco. Esto se puede expresar en una ecuación:

porcentaje de saturación = w1 /ws x 100

donde:

w1 = humedad específica en el punto de rocío de la mezcla de aire seco y vapor de agua.

ws = humedad específica en el punto de saturación.

Temperatura de Rocío o Punto de Rocío

El punto de rocío se define como: la temperatura de bajo de la cual el vapor de agua en el aire,

comienza a condensarse. También es el punto de 100% de humedad. La humedad relativa de

una muestra de aire, puede determinarse por su punto de rocío. También es el punto de

máxima humedad

Existen varios métodos para determinar la temperatura del punto de rocío.

Un método para determinar el punto de rocío con bastante precisión, es colocar un fluido volátil

en un recipiente de metal brillante; después, se agita el fluido con un aspirador de aire. Un

termómetro colocado dentro del fluido indicará la temperatura del fluido y del recipiente.

Mientras se está agitando, debe observarse cuidadosamente la temperatura a la cual aparece

una niebla por fuera del recipiente de metal. Esto indica la temperatura del punto de rocío

Temperatura de bulbo seco (TBS).

La temperatura del bulbo seco es la temperatura del aire, la cual se registra por medio de un

termómetro ordinario. El bulbo seco mide el calor sensible, que es la temperatura medida por

los termómetros en una casa.

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Temperatura de bulbo húmedo (TBH)

Básicamente, un termómetro de bulbo húmedo no es diferente de un termómetro ordinario,

excepto que tiene una pequeña mecha o pedazo de tela alrededor del bulbo expuesta a una

corriente de aire que se mueve rápidamente

Si esta mecha se humedece con agua limpia, la evaporación de esta agua disminuirá la lectura

(temperatura) del termómetro. Esta temperatura se conoce como de «bulbo húmedo» (TBH). Si

el aire estuviese saturado con humedad (100% hr), la lectura de la temperatura en el

termómetro de bulbo húmedo, sería la misma que la del termómetro de bulbo seco.

Sin embargo, la hr normalmente es menor de 100% y el aire está parcialmente seco, por lo que

algo de la humedad de la mecha se evapora hacia el aire. Esta evaporación de la humedad de

la mecha, provoca que la mecha y el bulbo del termómetro se enfríen, provocando una

temperatura más baja que la del bulbo seco.

Puesto que la temperatura del bulbo húmedo es el efecto combinado del contenido de

humedad (calor latente) y la temperatura del bulbo seco (calor sensible), el bulbo húmedo

mide el calor total

Psicrómetro

Para asegurarse que la temperatura del bulbo húmedo registrada sea precisa, el flujo de aire

sobre el bulbo húmedo debe ser bastante rápido. El dispositivo diseñado para girar un par de

termómetros, uno de bulbo seco y otro de bulbo húmedo, se conoce como psicrómetro de onda.

El instrumento consiste de dos termómetros, el de bulbo seco y el de bulbo húmedo. Para

operarlo, la mecha se satura sobre el bulbo húmedo con agua limpia, o de preferencia, con

agua destilada y se gira.

Para tomar las lecturas con el psicrómetro de onda, se recomiendan los siguientes pasos:

1. Sumerja la mecha sobre el bulbo húmedo en el agua.

Sólo una vez por cada determinación de la hr, pero nunca entre una lectura y otra. La

evaporación progresiva de la humedad en la mecha, hasta que alcanza el equilibrio con la

humedad en el aire, es el factor que determina la lectura de bulbo húmedo.

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2. Gire el psicrómetro durante 30 segundos. Rápidamente tome las lecturas, primero en el

termómetro de bulbo húmedo y luego en el de bulbo seco y anótelas. Gire de nuevo el

psicrómetro, tomando lecturas a intervalos de 30 segundos durante cinco lecturas sucesivas, y

anote las temperaturas en cada ocasión, o hasta que se haya obtenido la lectura más baja y

que la última lectura revele una nivelación o curva de retorno. (Dos o más lecturas sucesivas

casi idénticas)

3. Utilice las tablas o la carta psicrométrica para obtenerla hr. Normalmente, los psicrómetros de

onda vienen acompañados de una regla deslizable con las dos escalas de temperaturas (bulbo

húmedo y bulbo seco) y su hr correspondiente.

CARTA PSICROMETRICA

Una carta psicrométrica, VER FIGURA No. 18 es una gráfica de las propiedades del aire,

tales como temperatura, hr, volumen, presión, etc. Las cartas psicrométricas se utilizan para

determinar, cómo varían estas propiedades al cambiar la humedad en el aire.

Las propiedades psicrométricas del aire que se describen en las ilustraciones de las tablas, han

sido recopiladas a través de incontables experimentos de laboratorio y de cálculos

matemáticos, y son la base paralo que conocemos como la Carta Psicrométrica.

Aunque las tablas psicrométricas son más precisas, el uso de la carta psicrométrica puede

ahorrarnos mucho tiempo y cálculos, en la mayoría de los casos donde no se requiere una

extremada precisión. Como se mencionó al inicio de este párrafo, la carta psicrométrica es una

gráfica que es trazada con los valores de las tablas psicrométricas; por lo tanto, la carta

psicrométrica puede basarse en datos obtenidos a la presión atmosférica normal al nivel del

mar, o puede estar basada en presiones menores que la atmosférica, o sea,para sitios a

mayores alturas sobre el nivel del mar.

Existen muchos tipos de cartas psicrométricas, cada una con sus propias ventajas. Algunas se

hacen para el rango de bajas temperaturas, algunas para el rango de media temperatura y otras

para el rango de alta temperatura.

A algunas de las cartas psicrométricas se les amplía su longitud y se recorta su altura; mientras

que otras son más altas que anchas y otras tienen forma de triángulo. Todas tienen

básicamente la misma función; y la carta a usar, deberá seleccionarse para el rango de

temperaturas y el tipo de aplicación.

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En este texto, utilizaremos una carta psicrométrica basada en la presión atmosférica normal,

también llamada presión barométrica, de 101.3 kPa ó 760 mmHg. Esta carta cubre un rango de

temperaturas de bulbo seco (bs) de -10º C hasta 55o C, y un rango de temperaturas de bulbo

húmedo (bh) desde -10º C hasta 35º C.

En la figura, se muestra una carta psicrométrica básica. Está hecha con datos basados a la

presión atmosférica normal de 101.325 kPa, y las unidades son las del Sistema Internacional,

S.I. (ver capitulo 15 sobre equivalencias entre sistemas de unidades).

Las tempera turas están en grados centígrados; el volumen en m³/kg; la humedad relativa en

porcentajes; el contenido de humedad en g/kg aire seco; la entalpía y la entropía están en kilo

Joules (kJ) por kg de aire seco. Un kJ/kg = 0.239 kcal/kg = 0.430 btu/lb.

En una carta psicrométrica se encuentran todas las propiedades del aire, de las cuales las de

mayor importancia son las siguientes:

1. Temperatura de bulbo seco (bs).

2. Temperatura de bulbo húmedo (bh).

3. Temperatura de punto de rocío (pr)

4. Humedad relativa (hr).

5. Humedad absoluta (ha).

6. Entalpía (h).

7. Volumen específico.

Conociendo dos de cualquiera de estas propiedades del aire, las otras pueden

determinarse a partir de la carta

TEMPERATURA DE BULBO SECO (TBS)

La temperatura de bulbo seco se mide con un termómetro ordinario y es la medida del calor

sensible del aire expresado en ºF o ºC

TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO (TBH)

Indica la cantidad del calor total contenido en el aire y se expresado en ºF o ºC

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TEMPERATURA DE ROCIO (TR)

Indica la cantidad de humedad contenida en el aire. Es la temperatura a la cual el aire se

satura cuando se enfría, suponiendo que no hay aumento ni disminución de humedad y esta

expresada en ºF

HUMEDAD ABSOLUTA O ESPECÍFICA (ha)

Se llama humedad absoluta del aire, a la cantidad de vapor de agua que contiene un aire

seco en suspensión y se expresa en libras por cada libra de aire seco o también en granos

de vapor de agua por cada libra de aire seco Ha = ( lb de vapor de agua/lb de aire seco) x

7000 =(granos de vapor de agua/ lb de aire seco)

1 lb de aire seco = 7,000 granos de vapor de agua

PORCIENTO DE HUMEDAD RERLATIVA (%HR)

Se define como la relación de la presión parcial del vapor en el aire con la presión de

saturación del vapor correspondiente a la misma temperatura existente, o bien es la relación

de la densidad del agua en el aire con la densidad de saturación de vapor (vapor en

condiciones de saturación) a la misma temperatura.

VOLUMEN ESPECIFICO (v)

Es el volumen ocupado por una libra de aire se expresa en

ENTALPIA O CALOR SENSIBLE (hs)

ES el calentamiento del aire seco. Es la cantidad de calor necesario para que exista

aumento de temperatura.

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ENTALPIA O CALOR LATENTE (hl)

Se refiere al cambio del agua en fase liquida a vapor de agua en la humidificación, o en el

cambio del vapor de agua en estado liquido en la humidificación. Es la cantidad de calor

necesario para que exista un cambio de fase.

ENTALPIA O CALOR TOTAL (Ht)

Es la suma de la entalpia o calor sensible (entalpia de aire seco) y la entalpia o calor

latente (entalpia del vapor de agua) contenida en una mezcla.

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Figura No. 18, Carta Psicrométrica

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1.11 SISTEMA DE REFRIGERACION MECANICO POR COMPRESIÓN DE

VAPORES

Sabemos que el ciclo de refrigeración está integrado por componentes, accesorios y controles. Esto es una forma de diferenciar solo para una mejor comprensión de su operación. Lo importante, es que el sistema de refrigeración pueda funcionar eficientemente, con el menor costo de operación y con la seguridad de que el compresor no va a sufrir daños. También se sabe que los componentes del sistema son aquellos, indispensables, para que el sistema de refrigeración funcione, tales son: El evaporador, el condensador, el compresor, y el regulador de flujo que bien puede ser un tubo capilar o una válvula de expansión; con estos cuatro componentes integrados por la tubería, y con refrigerante, el sistema funciona y enfría. Un ejemplo típico es el refrigerador doméstico simple que no tiene más allá de su compresorcito hermético, un evaporador estático de placa doblada, el condensador estático atrás del refrigerador y el tubo capilar; lo único que lleva sujeto a desgaste y movimiento, es el compresor, y un termostato que lo acciona y que está fuera del sistema de refrigeración.

Los accesorios como su nombre lo indica, son dispositivos secundarios que servirán para proteger, controlar, supervisar, o mejorar algo en el sistema y se utilizarán sólo aquellos que sean necesarios, Ver Figura No. 19 Cabe recordar que el sistema más eficiente será el que tenga menor cantidad de accesorios, conexiones y longitud de tubería, además de que estas sean de diámetros adecuados. No es el propósito de este artículo explicar el funcionamiento del ciclo de refrigeración, sino explicar la función e importancia de cada uno de los accesorios en el sistema. Tomando como referencia la figura del ciclo de refrigeración, se observan los accesorios más conocidos, de los cuales no necesariamente debe llevarlos todos sino que llevará los que se requieran únicamente. La razón de mostrarlos todos, es para identificar su localización en el sistema. A continuación se mencionan algunos de los accesorios más típicos del sistema de refrigeración y su función, a partir del compresor y en el orden del sentido del flujo.

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Figura No. 19 ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL SISTEMA DE REFRIGEACION

1. Compresor

2. Válvula de Expansión

3. Evaporador

4. Condensador

5. Tanque recibidor

6. Filtro deshidratador

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1. COMPRESOR

La función de compresor es tomar vapor refrigerante a baja temperatura y presión y aumentarle

su temperatura y presión Como resultado de esto: · La presión y temperatura del refrigerador en

el evaporador son disminuidos, permitiéndole absorber calor del ambiente que le rodea. La

presión y temperatura del refrigerante en el condensador son aumentadas suficientemente para

permitirle transferir calor al aire o agua de condensación que se encuentra a temperatura

normal.

El compresor es a menudo llamado CORAZÓN DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN.

Bombea el refrigerante a través del sistema de la misma manera que el corazón impulsa la

sangre a través del cuerpo.

TIPOS DE COMPRESORES Existen tres tipos principales de compresores:

RECIPROCO,

ROTATIVO Y

CENTRÍFUGO.

Estos principales tipos tienen a su vez diferentes variedades como son los recíprocos: abiertos,

semiherméticos y herméticos y en los centrífugos: abiertos y herméticos. Los nombres de estos

compresores provienen del funcionamiento de su mecanismo. En el compresor reciproco un

pistón se desplaza hacia delante y hacia atrás en un cilindro. El compresor rotativo tiene una

paleta que gira dentro de un cilindro. El compresor centrífugo a alta velocidad con muchos

alabes. El rodete gira dentro de una carcasa.

Los compresores centrífugos, son utilizados ampliamente en grandes sistemas centrales de

acondicionamiento de aire y los compresores giratorios se utilizan en el campo de los

refrigeradores domésticos. Sin embargo, la mayoría de compresores utilizados en tamaños de

menor caballaje para las aplicaciones comerciales, domésticas e industriales son reciprocantes.

COMPRESORES RECÍPROCOS ABIERTOS son llamados así a causa de que un extremo del eje cigüeñal sale afuera de la carcasa. El compresor por lo tanto es adaptable a varios sistemas de fuerza para moverle. Como el eje pasa a través de la carcasa, un sello mecánico se necesita para impedir fugas de refrigerante y aceite del compresor.

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DESVENTAJAS:

Mayor peso

Costo superior

Mayor tamaño

Vulnerabilidad a fallas de los sellos

Difícil alineación del cigüeñal

Ruido excesivo

Corta vida de las bandas o componentes de acción directa

Este compresor ha sido reemplazado por el moto-compresor de tipo semihermético y hermético

EL motor y el compresor de los COMPRESORES SEMIHERMÉTICOS están encerrados dentro

de una carcasa común. Normalmente la cubierta y las placas que protegen los extremos del eje,

pueden ser desmontadas para inspección de los mecanismos internos. La parte del compresor

es básicamente la misma que en los compresores recíprocos de tipo abierto, sin embargo el

compresor y el motor están conectados por un eje común en el interior de la carcasa.

COMPRESORES HERMÉTICOS tienen como característica

principal que el compresor en sí y su motor están

herméticamente encerrados dentro de una carcasa soldada de

acero. Ver Figura No. 20 La carcasa no puede ser abierta

para inspección. La capacidad de un compresor está

influenciado por ciertos factores. Estos factores pueden

dividirse en dos grupos:

1. Los inherentes al diseño del compresor, los cuales

no pueden ser cambiados sin reformar este. Puede

ser llamados factores de diseño mecánico, en esta

categoría los principales factores son: ·

Desplazamiento del pistón que está en función del

diámetro, carrera y número de cilindros. ·

Figura No. 20 Compresor Reciprocante

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2. Espacio muerto es el espacio comprendido entre la parte superior del pistón y la

parte final del cilindro.

3. Los determinados por las condiciones bajo las cuales el compresor va a ser usados,

son factibles de ser variados dentro de ciertos límites. En esta categoría los

principales factores son: ·

Revoluciones por minuto ·

Presión de succión ·

Presión de descarga ·

Tipo de refrigerante

VENTAJAS DEL COMPRESOR RECIPROCANTE

Adaptabilidad a diferentes refrigerantes

Facilidad con que permite el desplazamiento de líquido a través de tuberias dada la alta presión creada por el compresor.

Durabilidad

Sencillez de su diseño Costo relativamente bajo

Velocidad del compresor.

Los primeros modelos de compresores de diseñaron para funcionar a una velocidad relativamente reducida, bastante inferiores a 1000 rpm. Para utilizar los motores eléctricos estándar de cuatro polos se introdujo el funcionamiento de los moto-compresores herméticos y semiherméticos a 1750 rpm (1450 rpm en 50 ciclos).

La creciente demanda de equipo de acondicionamiento de aire más compacto y menor peso ha forzado el desarrollo de moto-compresores herméticos con motores de dos polos que funcionan a 3500 rpm (2900 rpm en 50 ciclos).

Las aplicaciones especializadas para acondicionamiento de aire en aviones, automóviles y equipo militar, utilizan compresores de mayor velocidad, aunque para la aplicación comercial normal y doméstica el suministro de energía eléctrica existente de 60 ciclos limita generalmente

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la velocidad de los compresores a la actualmente disponible de 1750 y 3500 rpm. Las velocidades superiores producen problemas de lubricación y duración. Y estos factores, así como el costo, tamaño y peso deben ser considerados en el diseño y aplicación del compresor.

Funcionamiento Básico

Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de succión se reduce la presión en el cilindro. Y cuando la presión del cilindro es menor que el de la línea de succión del compresor la diferencia de presión motiva la apertura de las válvulas de succión y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro.

Cuando el pistón alcanza el fin de su carrera de succión e inicia la subida ( carrera de compresión), se crea una presión en el cilindro forzando el cierre de la válvulas de succión. La presión en el cilindro continua elevándose a medida que el cilindro se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presión en el cilindro es mayor a la presión existente en la línea de descarga del compresor, las válvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubería de descarga y al condensador.

Cuando el pistón inicia su carrera hacia abajo la reducción de la presión permite que se cierren la válvulas de descarga, dada la elevada presión del condensador y del conducto de descarga, y se repite el ciclo.

Durante cada revolución del cigüeñal se produce una carrera de succión y otra de compresión de cada pistón. De modo que en los moto-compresores de 1750 rpm tienen lugar a 1750 ciclos completos de succión y compresión en cada cilindro durante cada minuto. En los compresores de 3500 rpm se tiene 3500 ciclos completos en cada minuto.

Capacidad del compresor

Los datos de capacidad los facilita el fabricante de cada modelo de compresor para los refrigerantes con los que puede ser utilizado. Estos datos pueden ofrecerse en forma de curvas o tablas, en indica la capacidad en Kcal/ hora, a diversas temperaturas de succión y de descarga.

LA TECNOLOGÍA DEL COMPRESOR SCROLL Y SUS APLICACIONES EN AIRE ACONDICIONADO, BOMBAS TÉRMICAS Y REFRIGERACIÓN El concepto del compresor scroll ha estado disponible por más de cien años. Aún así, el desarrollo de la tecnología del compresor scroll moderno comenzó en la década de los 70. La

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introducción de máquinas con control numérico proporcionó las bases para la mecanización con la adecuada precisión de los elementos necesarios para que un compresor scroll pudiera operar silenciosa y eficientemente. La tecnología del compresor scroll Ver Figura No. 21 es ampliamente utilizada en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración. Las aplicaciones scroll cubren un amplio rango de operación usando diversos refrigerantes. La línea más común de compresores scroll va de 1 a 25 toneladas. Generalmente los compresores scroll son de diseño hermético, pero también se producen algunas variantes semiherméticas. La tecnología scroll establece el fundamento tecnológico para compresores silenciosos, confiables y eficientes. Desde su introducción al mercado unitario de aire acondicionado a finales de la década de los 80, los Compresores scroll han tenido un gran éxito en una amplia variedad de aplicaciones tanto residenciales como comerciales. En aire acondicionado, los compresores más pequeños (de 1 a 6 toneladas) se utilizan en sistemas residenciales, tales como los sistemas de bombas térmicas empleados para calentar o enfriar hogares y negocios. Los compresores más grandes (de 7 a 25 toneladas), se usan en aplicaciones comerciales como enfriadores de líquido (chillers) y en una variedad de sistemas de unidades condensadoras.

Figura No. 21 Compresor tipo Scroll Los compresores scroll de refrigeración se emplean en una amplia gama de aplicaciones que incluyen: sistemas paralelos para supermercados, tanques enfriadores de leche, transporte automotor de carga refrigerada y contenedores marinos. La tecnología scroll también ha sido exitosamente aplicada en criogenia y gas natural. Una de las razones del amplio éxito de la tecnología scroll es que ésta ha sido diseñada y fabricada a bajo costo, alta eficiencia, y alto volumen. Además, permite desarrollar y producir compresores de más alta eficiencia, teniendo en cuenta el recalentamiento global y los requerimientos de conservación de energía, aspectos cada vez más importantes a considerar por los fabricantes de compresores de hoy. La tecnología scroll ofrece todos los medios para

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responder satisfactoriamente a estos retos técnicos; proporciona al usuario final un beneficio real en lo que se refiere a eficiencia, confiabilidad, tamaño, peso y bajo nivel de ruido, más allá que otras tecnologías existentes. El uso de mecanismos de conformidad en los compresores scroll ha mejorado su capacidad para manejar refrigerantes líquidos e impurezas presentes en el sistema. Estas características, junto a las mejoras en los dispositivos de protección, desarrollados específicamente para resolver problemas de aplicación en el campo, han permitido el uso del scroll en forma exitosa a nivel mundial tanto en aire acondicionado como en refrigeración. VENTAJAS DEL SCROLL Los compresores scroll, como otras tecnologías rotativas, requieren pocas partes móviles en comparación con los compresores a pistón. Debido a la baja velocidad de deslizamiento en todos los puntos de contacto, el mecanizado de precisión y las ajustadas tolerancias de los elementos del scroll, es posible usar el contacto físico entre ambas espirales como un sello, lo que elimina la necesidad de usar un gran volumen de aceite como sellador. El contacto físico entre las espirales también tiene la ventaja de eliminar los espaciamientos y reducir las fugas, para que sea posible crear compresores de alto rendimiento con máquinas de menor desplazamiento. Esto está en directo contraste con los compresores a tornillo, donde las superiores proporciones de fuga se compensan usando desplazamientos más grandes. Los compresores scroll son de por sí máquinas silenciosas y de baja vibración. El ruido generado por un compresor scroll es relativamente independiente de la pulsación de gas y está generalmente asociado sólo con los dispositivos mecánicos reales del scroll. Las irregularidades en el mecanismo de los elementos del scroll pueden incrementar los efectos del contacto mecánico durante el funcionamiento. En el caso de compresores scroll para aire acondicionado, no existe válvula de descarga interior, lo cual ayuda a reducir el ruido al eliminar los cambios abruptos de flujo. En los compresores scroll de refrigeración, se usa una válvula para mejorar la eficiencia a bajas condiciones de evaporación, diseñada especialmente para minimizar su impacto sobre ruido del compresor. La vibración del compresor se minimiza con el uso de contrapesos balanceados dinámicamente y al utilizar un proceso de compresión continua, también se minimiza la pulsación de torque asociada. Debido a que dos elementos de precisión del scroll definen completamente el proceso de compresión, no es necesario utilizar una cubierta para ubicar el ensamblaje del scroll en forma precisa dentro del compresor. Aprovechando las ventajas de esta capacidad intrínseca del diseño, las espirales pueden alinearse por sí mismas libremente durante la operación del compresor. A esta capacidad se le denomina conformidad y es de gran importancia para el manejo de refrigerante en estado líquido durante condiciones de inundación y también de las pequeñas cantidades de impurezas que pueden estar presentes en el sistema.

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Esencialmente, la conformidad permite que las espirales se separen ligeramente ante los excesos de presión asociados con la presencia de un alto volumen de líquido.

2.- VÁLVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA Serie TIU

Máxima Presión de Trabajo: 652 Lb/pug² y probadas en fábrica a una presión de 718 Lb/pug².

Elemento de poder de acero inoxidable soldado con láser y resistente a la corrosión, con un nuevo perfil para cumplir con una más alta expectativa de vida para aplicaciones de trabajo rudo.

Nuevo mecanismo para ajustar el sobrecalentamiento con más precisión, con tapón removible a mano y doble o-ring que mejora la hermeticidad hasta menos de 3 gramos de refrigerante por año.

La nueva gama TILE, Ver Figura No. 22 con tubo de conexión e igualador externo en acero inoxidable, puede ser soldada con soldadura de plata sin necesidad de proteger su cuerpo con un trapo húmedo.

Preciso control del sobrecalenta- miento al nivel MSS del evaporador.

Modelo TILE compatible con R-410A. Figura No. 22 Válvulas de Expansión serie TI

Características: TILE TIS(E) Adaptador TIA-038 Conexión 3/8” Indispensable adquirirlo en juego con la válvula y el orificio. Flujo de refrigerante La medición del flujo de refrigerante al evaporador es la función exclusiva de una TXV. Debe medir este flujo precisamente a la misma tasa en que el refrigerante es evaporando por la carga de calor. La TXV realiza esto manteniendo al serpentín con suficiente refrigerante como para mantener el supercalor correcto del gas de succión que sale del serpentín del evaporador.

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Hay tres fuerzas que gobiernan la operación de la TXV. Refiérase a la Figura No. 23, que indica el diagrama de equilibrio de las fuerzas básicas de una TXV. P1 En el cuadro: P1: Presión del elemento de potencia y del bulbo remoto. P2: Presión del evaporador P3: Presión equivalente del resorte de supercalor. Para que la válvula esté estabilizada, las fuerzas necesitan estar equilibradas; es decir: P1 = P2 + P3. A medida que la temperatura de la salida del evaporador aumenta, la presión (P1) se incrementa, causando la flexión del diafragma en una dirección descendente. Esto fuerza la aguja de la válvula a la posición abierta, resultando en un flujo de refrigerante incrementado. La parte inferior del diafragma siempre censa la presión del evaporador (P2). P2 Figura No. 23 A medida que esta presión aumenta, fuerza al diafragma en una posición ascendente o de cierre, disminuyendo el flujo de refrigerante. La presión del resorte (P3) también actúa sobre la parte inferior del diafragma. Este resorte se ajusta para suministrar supercalor estático para la válvula. El supercalor estático es la cantidad de supercalor necesaria para iniciar el movimiento de la aguja de la válvula par. Mofle de Descarga. Función: minimizar las pulsaciones del flujo ocasionada por el compresor reciprocante, así como la vibración y ruido para evitar que se rompan soldaduras en las uniones de tubería y se lleguen a dañar algunas partes; también sirve para minimizar el nivel de ruido. Ver Figura No. 24 Localización: en la tubería de descarga inmediata al compresor. Aplicación principal: para los compresores reciprocantes semi-herméticos. Los compresores herméticos tienen su mofle internamente . Fig. No. 24 Mofle de descarga

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Separador de Aceite. Función: Separar el aceite que sale del compresor hacia el sistema conjuntamente con el gas refrigerante y devolverlo al cárter, particularmente en aquellos casos en que hay la posibilidad de un retorno deficiente de aceite al compresor. La forma primaria y natural como debe ser resuelto el retorno de aceite al compresor, es por el adecuado dimensionamiento y diseño de las tuberías de refrigeración, especialmente la de succión. Aplicaciones: Para sistemas de baja temperatura, para sistemas de temperatura media en que la unidad condensadora esté por arriba del nivel del evaporador y para aquellos sistemas con tuberías muy largas entre la UC y la UE, o de multi-circuitos como es el caso de supermercados. Para sistemas de aire acondicionado por lo general no es necesario, salvo alguna excepción. Localización: En la tubería de descarga, inmediato a la salida del compresor. Filtro Deshidratador de Línea de Aceite. Función: Proporcionar filtración y secado del aceite. En el Aceite es donde mayormente se acumula la contaminación. Es un excelente auxiliar para la descontaminación y protección de los sistemas de refrigeración. Aplicación: Sistemas de refrigeración en paralelo (racks), aunque en realidad es un accesorio que debieran llevar todos los sistemas de refrigeración con compresores herméticos y semi-herméticos que dispongan de una línea de retorno de aceite al compresor. Localización: En la línea de retorno de aceite entre el separador y el compresor. Válvula de Retención (o check). Función: Permite el flujo solo en un sentido, indicado por la flecha impresa en la válvula. Aplicación: Depende de cada necesidad. Servirá para que cuando la unidad Condensadora esté parada, en un bajo ambiente exterior, el refrigerante que se condensa solo vaya hacia el tanque recibidor y no hacia el separador ya que si tal fuera el caso, habría líquido en el fondo del separador de aceite y al abrir la valvulita flotadora regresaría líquido al cárter en vez de aceite. Localización: en cualquier parte que se pueda requerir. Válvulas de servicio angulares. Función: Cortar o permitir el flujo para dar servicio al sistema de refrigeración. Aplicación: Donde sean requeridas. Localización: Mayormente en la entrada y salida del tanque recibidor. Podrían ir también directo a las tuberías de líquido.

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Filtro deshidratador de la línea de líquido. Ver Figura No. 25 Función: Retener la contaminación existente en el sistema de refrigeración. La contaminación es altamente dañina y casi siempre concluye en daños al compresor, además de dañar o afectar el funcionamiento de otras partes del sistema como la VTE. Los contaminantes más agresivos que se retienen son: humedad, ácidos, suciedad, lodos, barnices, rebabas; hay otros contaminantes como ceras que causan obstrucción. La mayor parte de los contaminantes causan acidez en el refrigerante y esta a su vez es la mayor causa de la quemadura del compresor. Figura No. 25 Actualmente, con el uso de refrigerantes HFC y los aceites POE que son altamente higroscópicos, se requieren filtros deshidratadores de muy alta capacidad de Humedad, ácidos y contaminación sólida. Aplicación: Para la línea de líquido. Es importante mencionar que como los contaminantes son diferentes y causan problemas en diferentes componentes, hay que saber reconocer qué tipo de filtro deshidratador utilizar para cada necesidad y en qué lugar corresponde instalarlo. No es adecuado utilizar un solo deshidratador para todo. Localización: En la línea de líquido a la salida del tanque recibidor, o del condensador cuando no hay recibidor. Indicador de líquido y humedad (o mirilla, o visor). Ver Figura No. 26 Función: Es la ventana al interior del sistema para reconocer si las condiciones del refrigerante son adecuadas para la operación del sistema; por una parte nos muestra si el refrigerante está totalmente líquido antes de entrar a la válvula de expansión (requerimiento indispensable), y si está libre de humedad, La humedad crea obstrucciones en la VTE y produce acidez en el refrigerante. No debe haber burbujas en el visor. Aplicación: En todo sistema de refrigeración. Por economía no se acostumbra en sistemas pequeños (fraccionarios). Localización: En la línea de líquido. Fig. No. 26 Indicador de Líquido

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Válvula manual tipo diafragma. Función: Cortar o permitir el flujo manualmente. Por su diseño ofrece alguna caída de presión. Aplicación: En cualquier sistema de refrigeración. Localización: En cualquier parte del sistema donde se requiera. Mayormente se usa en la línea de líquido después del deshidratador y el indicador de líquido. Válvula solenoide. Ver Figura No. 27 Función: Cortar o permitir el flujo eléctricamente, lo que permite el control automático remoto del flujo de refrigerante. Aplicación: Fundamentalmente en la línea de líquido, tanto para control de operación, como para protección contra golpes de líquido, También en la línea de gas caliente para deshielo del evaporador, o para control de capacidad, y en la línea de succión para servicio y/o control en sistemas de refrigeración en paralelo. La forma de selección para las aplicaciones de gas es diferente. Localización: En cualquier lugar del sistema de refrigeración donde se requiera. Fig. No. 27 Válvula Solenoide Nota: Al igual que es importante la adecuada selección de cualquiera de los accesorios, en el caso de las válvulas solenoide es muy importante, ya que si la válvula es muy chica para la capacidad requerida, ocasionará una gran caída de presión y por lo tanto pérdida de capacidad del sistema, y si se selecciona muy grande, podría no operar ya que estas requieren una mínima caída de presión de operación para poder permanecer abiertas; muchas válvulas son devueltas por garantía porque al parecer no funcionan y resulta que están buenas, sólo que fueron mal seleccionadas. También es importante insistir que las válvulas solenoide deben ser seleccionadas por su capacidad en toneladas y el tipo de refrigerante antes que por el diámetro de la conexión; de otra manera, pudiera ser que la válvula resultara muy chica e hiciera que el sistema pierda capacidad.

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Válvula de bola. Ver Figura No. 28 Función: También es una válvula manual de paso, pero “sin caída de presión”; algunas personas la justifican por ser una válvula de cierre rápido pero este es un beneficio secundario. Al no tener caída de presión, no se afecta negativamente la eficiencia ni el costo de operación del sistema. Aplicación: En cualquier sistema de refrigeración donde se requiera cuidar al máximo la eficiencia y el costo de operación del sistema. Muchas personas creen que por su precio esta válvula es más cara, pero pierden de vista el gran ahorro en el costo de operación y la alta eficiencia del sistema, que es para siempre. Fig. 28 Válvula de Bola Localización: En cualquier parte del sistema donde sea requerido. Válvula reguladora de presión de evaporación Función: Regula la presión de evaporación y por lo tanto la temperatura de evaporación, lo que permite lograr la aplicación deseada de enfriamiento en un sistema de refrigeración con evaporadores múltiples que deben funcionar a diferentes temperaturas, o para sistemas en paralelo. Aplicación: Mayormente para los sistemas de refrigeración en paralelo, ejemplo: supermercados o sistemas de refrigeración industrial. Localización: En la salida de cada evaporador en la línea de succión. Filtro deshidratador de succión. Función: Protege al compresor. Retiene la contaminación existente en el sistema, antes del compresor para protegerlo. La contaminación es altamente dañina y casi siempre concluye en daños al compresor, especialmente la acidez y suciedad. La mayor parte de los contaminantes causan acidez en el refrigerante y esta a su vez es la mayor causa de la quemadura del compresor. Aplicación: Para línea de succión. Es importante mencionar que por norma todo compresor de tipo hermético y semi-hermético debe llevar un filtro deshidratador de succión, es como su

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seguro de vida y por lo tanto ahorra mucho dinero. Desafortunadamente, por razón cultural de una economía mal entendida y de una baja preparación técnica, en la mayoría de los países de Latinoamérica, el filtro de succión no es valorado y menos instalado, se ve muy caro, pero en el fondo habría que preguntarse qué es más caro ¿El deshidratador de succión o el compresor?, ¿El deshidratador de succión o el tiempo de paro de un proceso industrial que depende de la refrigeración?. Localización: En la línea de succión antes del compresor. Observaciones: Los deshidratadores de succión están dotados de puertos de prueba de presión a la entrada y salida para verificar el comportamiento de la caída de presión a través de este, tanto en el momento de su instalación, como cuando ya ha reteniendo los contaminantes; esto es con el fin de que el incremento de la caída de presión no sobrepase ciertos límites, ya que de igual manera, al incrementarse la caída de presión, caerá la capacidad del sistema, se incrementará el consumo de energía y habrá daños al compresor. Al seleccionar un deshidratador chico, se corre el riesgo de caídas de presión peligrosas desde origen. Por otra parte, se recomienda que el deshidratador de succión sea instalado en forma vertical con el flujo descendente, o al menos inclinado. Acumulador de Succión. Ver Figura No. 29 Función: Protege al compresor contra regresos eventuales de refrigerante líquido. Aplicación: Todo sistemas de baja temperatura, particularmente aquellos con sistema de deshielo por gas caliente. Todo sistema sujeto a posibles regresos de líquido al compresor, por ejemplo, cuando están sujetos a variaciones de carga térmica. Localización: En la línea de succión, antes del compresor. Figura No. 29 Acumulador de Succión Válvula Reguladora de Presión de Cárter (o de succión). Función: Protege al compresor contra sobrecargas ocasionadas por alto flujo másico por arriba de la capacidad del compresor. Regula la presión de entrada para protegerlo contra sobrecargas durante el arranque inicial o después de un deshielo. También cuando la capacidad del motor del compresor es limitada. Aplicación: Sistemas de refrigeración donde la presión de succión llegue a ser eventualmente muy alta. Una vez que se van normalizando las presiones de trabajo, la válvula va quedando abierta nuevamente. Localización: En la línea de succión justo antes de la entrada del compresor.

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Es importante recalcar sobre la adecuada selección de cada uno de los componentes y accesorios del sistema, primero para que el sistema quede debidamente balanceado, y segundo para obtener la máxima capacidad, el menor costo de operación y la seguridad de que el equipo queda protegido contra daños. Cuando los componentes y accesorios no se seleccionan adecuadamente, se corre el riesgo de que haya caídas de presión importantes que impactarán necesariamente en pérdida de capacidad, alto costo de operación y daños al compresor y la VTE

3. EVAPORADOR

El evaporador absorbe calor del ambiente o material que va hacer enfriado. Su forma y

disposición de circuitos depende de la clase de instalación para la cual ha sido diseñada. No es

nada más que un serpentín abierto conectado a una botella de refrigeración. Este serpentín se

llama evaporador porque el refrigerante se evapora en su interior. La absorción de calor por

evaporación del refrigerante produce el enfriamiento.

TIPOS DE EVAPORADORES

Hay dos tipos básicos de evaporadores, de:

TIPO SECO O EXPANSIÓN DIRECTA

TIPO INUNDADO.

Los dos tipos difieren en el método de circulación de

refrigerante.

TIPO SECO O DE EXPANSION DIRECTA. Ver Figura

No. 30 Es un tubo continuo en donde el refrigerante, a

partir del dispositivo de control, es suministrado por un

extremo y la línea de succión conectada al otro extremo.

En este tipo de evaporadores ninguna recirculación de

líquido o gas se ha previsto específicamente. Tampoco

existe ninguna línea de separación entre el líquido y el

gas en ninguna parte del evaporador. Fig. 30 Evaporador de

Expansión directa

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TIPO INUNDADO se ha previsto una recirculación de líquido refrigerante añadiendo una

separación o cámara de carga a través del dispositivo de control y cae al tubo del evaporador.

El líquido entra a la cámara de carga a través del dispositivo de control y cae al tubo del

evaporador situado al fondo.

Entonces se evapora mientras pasa a través del evaporador. Al abandonar el evaporador el

líquido presente es separado del gas en la cámara de carga y recirculado. El evaporador

inundado, al controlar el nivel del liquido y el liquido no evaporado recirculante, asegura que

virtualmente toda la superficie del serpentín está en contacto con liquido refrigerante bajo

cualquier condiciones de carga.

Bajo cada uno de estos dos tipos hay otras clasificaciones referidas a la superficie del

evaporador. Estas son: superficie primaria o tubo, tubo aleteado y placa. Hay tantas

configuraciones diferentes de cada una de estas clasificaciones en cuanto a su superficie, como

tipos de aplicación.

4. CONDENSADOR

El condensador es un dispositivo para eliminar el calor de un sistema de refrigeración. La

refrigeración no es más que el movimiento de calor desde un lugar donde no se desee, a otro

donde no importe cederlo.

El condensador es un componente de un sistema de refrigeración se transfiere a un medio que

lo absorbe, y le traslada a un punto final determinado de antemano.

El condensador es la puerta a través de la cual el calor que no se desea fluye fuera del sistema

de refrigeración.

TIPO DE CONDENSADORES

Existen tres tipos de condensadores:

Enfriados por aire,

Enfriados por agua y

Condensador evaporativo.

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Condensador enfriado por aire: Ver

Figura No. 31. La corriente de gas

refrigerante caliente procedente del

compresor entra al condensador estando

el gas sobrecalentado.

El aire pasando entre aletas y tubos del

condensador, elimina primeramente el

sobrecalentamiento del refrigerante y

luego condensa el gas pasándolo a

líquido

CONDENSADOR ENFRIADO POR AIR

E CON CIRCULACIÓN NATURAL el aire

circula sobre el condensador por

convección. Como el aire está en

contacto con el condensador caliente,

absorbe calor y asciende. Esto permite al

aire enfriador que está situado debajo del

condensador, ascender a donde puede

absorber calor del condensador.

Fig. No. 31 Unidad Condensadora enfriada por aire

Y normalmente están construidos por tubos y aletas, pero tiene un uso limitado, porque el aire

se mueve muy lento y no es capaz de eliminar el calor del condensador rápidamente.

Condensador enfriado por agua: El agua corre por el interior de los tubos, el refrigerante se

condensa sobre la superficie exterior de los tubos y ocupa el espacio comprendido entre los

tubos y carcasa. Para obtener mejor distribución y eficiencia, los colectores de agua tienen unos

tabiques divisorios que obligan al agua a dar varios pasos. El gas caliente entra al condensador

por su parte superior y el líquido caliente baja al fondo del mismo camino del dispositivo de

control. Existen cuatro tipos básicos de condensadoras de agua fría:

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De doble tubo

Carcasa vertical abierta y tubo ·

Carcasa horizontal y tubo ·

Carcasa y serpentín CONDENSADOR EVAPORATIVO ha sido desarrollado como un servicio

de ahorro de agua. Cuando una libra de agua pasa a través de un condensador enfriado por

agua con un aumento de temperatura de 20ºF, elimina solamente 20 BTU de calor del gas

refrigerante.

Cuando esa misma libra de agua es evaporada bajo condiciones atmosféricas normales,

absorbe casi 1000BTU. Por lo tanto eso quiere decir, que una libra de agua en el condensador

evaporativo puede hacer el trabajo de 50 libras de agua en el condensador por agua.

5. TANQUE RECIBIDOR

El tanque recibidor es un deposito que almacena el liquido refrigerante que sale del

condensador, para tenerlo disponible para el ciclo.

6. FILTRO

Filtro deshidratador de línea de líquido Ver Figura No. 32 recargable (48 pulg³), es ideal para refrigerantes CFC, HCFC y HFC; apropiados para los aceites POE, PAG y AB. Para uso en sistemas comerciales grandes de aire acondicionado y refrigeración. Filtra las partículas y absorbe humedad, ya que esta es perjudicial para cualquier sistema de refrigeración.

Fig. No. 32 Filtro dehidratador

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CARACTERISTICAS Apropiados para los aceites POE, PAG y AB Compatible con los refrigerantes HFC, CFC y HCFC. Empaque de alta calidad, compatible con todos los refrigerantes conectores rectos de cobre que permiten un flujo total evitando la caída de presión.

Tornillos de acero tropicalizado para alta resistencia a la corrosión.

Pintura electroestática en polvo, contra la corrosión

Se puede instalar en cualquier posición. Es recomendable dejar un espacio suficiente (30 cm.) del lado de la tapa para el reemplazo de los bloques

APLICACIONES

Diseñado para remover cualquier tipo de contaminante en sistemas comerciales grandes de aire acondicionado y refrigeración.

1.12 CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO DEL AIRE

Son procesos en los que se modifica la temperatura del aire sin que se produzca evaporación o

condensación (calentamiento o enfriamiento sensible). En este caso se mantiene constante la

cantidad de vapor presente en el aire.

En el diagrama CARRIER este proceso vendrá representado por una línea recta horizontal.

En el diagrama de Mollier será una línea recta vertical.

El calentamiento va acompañado de una disminución de la humedad relativa, aumentando

por tanto, la capacidad del aire para sacar los materiales con los que entre en contacto. El

enfriamiento se produce, por el contrario un aumento de la humedad relativa, pero sin llegar

a la saturación.

Un ejemplo de estos procesos es el que ocurre en un intercambiador de calor en el que

una corriente de aire se calienta o se enfría intercambiando calor con un segundo fluido,

como agua caliente o vapor de agua en el calentamiento o una salmuera ( disolución salina

incongelable), que es un liquido frigorífero en el enfriamiento.

Siempre habrá de tener en cuenta que, en el caso del enfriamiento, la superficie en

contacto con el aire debe tener una temperatura superior a la de rocío, para evitar la

condensación del agua y por lo tanto la deshumidificación del aire.

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Otro ejemplo es la disminución, claramente apreciable de la humedad relativa del aire en los

locales con calefacción provocando la desecación de la mucosa, irritaciones en la faringe,

etc.

1.13 HUMIDIFICACIÓN

Existen diferentes métodos por medio de los cuales se puede humidificar el aire. En la

mayoría de los casos, la masa de aire se pone en contacto sea con líquidos, sólidos

húmedos o con masas de aire húmedo.

La mayoría de los métodos son simples, a excepción de la humidificación adiabática la cual

requiere de condiciones adiabáticas (sin intercambio de calor con el medio ambiente).

En todo caso, se producirá también una variación en la temperatura del aire, que dependerá

de si se ha añadido o no calor durante el proceso

Humidificación adiabática.

Desde hace pocos años, se ha redescubierto la tecnología adiabática – una combinación de

pulverización y evaporación – y hemos asistido a su rápido desarrollo gracias al aumento del

costo de la energía, una situación que ha propiciado la continua aparición de nuevas

tecnologías en el mercado.

La tecnología adiabática, por ejemplo, utiliza varias combinaciones de boquillas de

pulverización que trabajan a presiones superiores a los 140 bares en el sistema de

humidificación del agua y a continuación, elementos de evaporación de diferentes tipos y

diseños. Sin embargo, la eficiencia en cuanto a humidificación y la capacidad de evaporación

de estos sistemas es algo limitada en casi todos los casos.

Además, deben tenerse en cuenta las leyes que rigen el comportamiento de minúsculas gotas

de agua y de los aerosoles, ya que debido a su tamaño (algunas < 1µm) flotan con mucha

facilidad, son arrastradas por el aire y se desplazan a través de este siguiendo las leyes del

movimiento browniano. Si en la fabricación no se toman las precauciones adecuadas, pueden

pasar a través de la abertura más pequeña, incluso las de los elementos de separación

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El Condair Dual del fabricante suizo Axair se basa en el principio de humidificación adiabática;

no obstante, utiliza una técnica combinada de pulverización y evaporación que evita los

inconvenientes antes señalados. En el desarrollo del sistema se ha prestado especial atención

a todas las normas y estándares de ingeniería conocidos, así como a mantener un estándar de

higiene alto. Durante los tres años empleados en su desarrollo se han utilizado como puntos de

partida las condiciones siguientes:

• Estructura modular y posibilidad de actualizar el diseño de los sistemas existentes de aire

acondicionado y de ventilación y de sustituirlo aplicando las nuevas tecnologías disponibles

• Distancias cortas de montaje

• Cumplimiento de todas las normas de higiene aplicables en la actualidad

• Menos consumo de energía y agua, menores gastos de mantenimiento y, por consiguiente,

menores costos de funcionamiento

En la última etapa del proceso de desarrollo se trabajó durante un año con la colaboración

científica del Hygieneinstitut Fresenius. Se ensayaron los aspectos higiénicos, tanto en el

laboratorio como en funcionamiento continuo en instalaciones, de diversos sistemas de aire

acondicionado y de ventilación. A la vista de los excelentes resultados de los ensayos se

obtuvo el «Fresenius Hygiene Certificate» para humidificación de aire una novedad en este

tipo de tecnología de humidificación válido no sólo para las instalaciones en las que se

efectuaron los ensayos, sino para el sistema Dual en general, con independencia de su lugar

de instalación.

Por esta razón, los diferentes sistemas se someten periódicamente a revisiones y análisis

higiénicos con objeto de renovar el certificado. Además, para mantener los estándares de

higiene es indispensable que el montaje lo efectúe un profesional.

Humidificación con calentamiento o enfriamiento

Aumento de la humedad con intercambio de calor. La temperatura puede aumentar,

disminuir o permanecer constante. La humedad relativa puede aumentar o disminuir la

evolución del aire en el diagrama psicrometrico no sigue ninguna línea determinada, pero el

proceso puede descomponerse, por ejemplo: en un calentamiento sensible seguido de una

humidificación adiabática.

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Este proceso es el que sufre el air acondicionado en verano una vez que entra en un local

donde absorbe calor y humedad al mismo tiempo. También ocurre cuando en invierno el aire

exterior frio debe ser calentado y humidificado antes de ser introducido en un local

climatizado.

1.14 DESHUMIDIFICACION

La deshumidificación es el proceso de retirar el vapor de agua contenida en el aire, llamada

también humedad. Existen diferentes procesos para remover la humedad del aire, estos son:

por enfriamiento, hasta alcanzar una temperatura por debajo del punto de rocío, por el

incremento de la presión total, lo cual causa la condensación, y por último poner en contacto un

desecante con el aire, con lo cual, la humedad del aire migra hacia el desecante, impulsado por

la diferencia en las presiones de vapor entre el aire y el desecante.

Deshumidificación por enfriamiento

El aire puede deshumidificarse con sistemas de aire acondicionado convencionales de

compresión de vapor. Estos enfrían al aire a una presión constante hasta una temperatura

abajo de la temperatura del punto de rocío, ocurre que se condensa parte del vapor de agua

presente en el aire.

Este tipo de deshumidificación es el más utilizado en los equipos de aire acondicionado

comercial y residencial. Para realizar este proceso el evaporador, del sistema de compresión de

vapor, debe operar a una temperatura más baja que la que es requerida para extraer la carga

de calor sensible de enfriamiento del espacio acondicionado, esto hace que el sistema tenga

bajos coeficientes de operación (COP). Además, algunas veces es necesario recalentar el aire

para evitar un excesivo enfriamiento sensible del espacio acondicionado.

Dehumidificacion química:

Disminución de la humedad del aire mediante el uso de adsorbentes (carbones activados,

gel, sílice, etc.) o absorbentes (cloruros, bromuros, etc..) En el proceso se libera calor y la

temperatura del aire aumenta. En el diagrama psicrometrico no sigue ninguna línea

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CAPITULO 2

INGENIERIA BASICA

2.0 INTRODUCCION

En este capítulo se planteara en qué consiste el proyecto; se confirmaran las condiciones de

diseño a mantener y las condiciones en las que se encuentra el medio ambiente que rodea

al espacio, también se describen los pasos para la solución del mismo.

2.1 ANALISIS DEL PROYECTO

El desarrollo de este proyecto se realiza en base a la problemática que existe para poder

acondicionar el área con una calidad adecuada del aire y cumplir con las condiciones de

humedad y temperatura (confort de las personas).

La temperatura que se registra dentro del local son de 33º C. tanto en verano como en

invierno, lo cual causa mayor fatiga en los trabajadores y molestias en el publico, el cual

sale lo más pronto que se puede del local lo que disminuye enormemente las ventas , por

etas razones es que se da a la tarea de desarrollar un sistema del aire acondicionado

completo, que cumpla con las condiciones de calidad del aire y con las condiciones

climáticas de confort para las personas en este local comercial.

2.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO

El diseño del sistema consistirá en proyectar un sistema de aire acondicionado para

garantiza las condiciones de temperatura y humedad del área del piso de venta, tanto en

verano como invierno, por lo que será un aire acondicionado completo.

Para el área de piso de venta se debe asegurar un aire limpio, libre de polvos

contaminantes del exterior, por lo que se colocara un elemento filtrante con una eficiencia

mínima del 65 %.

El área del piso de venta requiere las siguientes condiciones ambientales.

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1. Temperatura

2. Humedad

3. Velocidad

4. Pureza

1. TEMPERATURA

El parámetro principal a controlar en las instalaciones de aire acondicionado es la temperatura

La temperatura del aire en la zona de permanencia de las personas para que éstas se sientan

confortablemente, depende de la época del año, ya sea invierno o verano. Esto se debe al

distinto tipo de vestimenta que usamos en cada época del año y que el metabolismo del cuerpo

humano se adapta a las condiciones climáticas externas.

Pueden considerarse los siguientes valores:

Invierno: de 18 a 22°C

Verano: de 23 a 27°C

Estos valores son para actividad sedentaria, se variarán según el grado de actividad.

2. HUMEDAD

Puede establecerse como límites de la humedad relativa, entre 30% y 70%, considerándose

como valor óptimo tanto en verano como en invierno 50%.

Si la humedad relativa disminuye de 30%, se producen resecamiento de las mucosas

respiratorias y en invierno la baja humedad hace que nos carguemos de electricidad estática,

particularmente en ambientes alfombrados, lo que produce una sensación muy desagradable al

producirse la descarga de electricidad hacia elementos metálicos.

Si la humedad relativa aumenta de 70%, se produce sensación de pesadez y se afecta la

función de enfriamiento evaporativo por la piel.

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3. VELOCIDAD

El aire estanco es desagradable, siempre es conveniente un pequeño movimiento de aire. El

movimiento del aire sobre el cuerpo humano incrementa la disipación de calor por eso es

tolerable cuando la temperatura del local es muy alta pero no a bajas temperaturas. La

velocidad ideal estará entre 0,1 a 0,2 m/seg. Velocidades mayores generan disconfort.

4. PUREZA

Se ve afectada en particular por:

Partículas en suspensión

Contaminantes gaseosos

Olores

La pureza es otro factor importante que influye en el confort, debemos evitar los olores, el

vaciamiento del aire y las partículas sólidas en suspensión o polvo.

La disminución de oxígeno y el aumento de anhídrido carbónico, son causas importantes del

vaciamiento del aire. Esto es generado por la respiración de las personas y se evita

incorporando aire exterior limpio y puro.

Las partículas de polvo afectan a la salud de las personas y también al mismo equipo de aire

acondicionado, de ahí la necesidad de colocar filtros de aire y mantenerlos limpios.

Para el área de piso de venta se debe asegurar un aire limpio, libre de polvos

contaminantes del exterior, por lo que se colocara un elemento filtrante con una eficiencia

mínima del 65 %.

Para garantizar estas condiciones en el área a acondicionar, habrá de realizarse el cálculo

de la capacidad requerida del equipo y darle solución requerida.

El aire acondicionado será suministrado por medio de un ramal de ductos, fabricado con

lamina galvanizada cal. 24, forrado con fibra de vidrio de 1” de espesor y foil de aluminio,

sellando en todos los traslapes con fester, para hacer la conexión entre el ducto y el difusor

se utilizara ducto flexible de 12” Se instalaran difusores perforados de 24” x 24” con cuello

de 12” en el plafond.

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El retorno del aire para el área, se efectuara con rejillas de retorno colocadas en el

contorno del plafond, haciendo que funcione como una cámara plena, se instalara un ducto

de sección rectangular del equipo a nivel del plafond.

2.3 METODOLOGIA DEL CÁLCULO

Para todo proyecto de aire acondicionado se debe realizar un balance térmico para

VERANO y otro para INVIERNO, considerando los elementos que concurran en forma

simultánea analizando el servicio que se va suministrar.

Los conceptos que intervienen en el Balance Térmico son los siguientes.

1. Transmisión de calor a través de muros, puertas, ventanas, techos, pisos, etc.

2. Ganancia de calor por ocupantes

3. Ganancia de calor por alumbrado y equipos

4. Ganancia de calor por efecto solar (VER. + INV. = 0 no se calcula)

Una vez terminado el Balance Térmico, se procederá a realizar el trazo de la línea de

acondicionamiento y el estudio Psicométrico del aire, esto nos lleva a determinar las

condiciones de cada uno de los puntos en los que pasa el aire para ser acondicionad, y con

estas magnitudes se procederá a realizar el cálculo de la capacidad del equipo.

Cabe señalar que cada uno de los conceptos anteriores debe de calcularse para VERANO e

INVIERNO, ya que la solución de este proyecto será de un sistema de aire acondicionado

total que operara 12 Hrs. Al día los 365 días del año.

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2.3.1 TRANSMISION DE CALOR POR PAREDES, PUERTAS VENTANAS, TECHOS Y

PISO.

Este concepto se calcula con la siguiente expresión general, que permite el cálculo de calor

que se transmite a través de una pared de dos o más materiales y que separan a dos fluidos

que se encuentran a diferente temperatura.

QTr = AU ∆T (BTU/Hr.)

La expresión anterior permite el cálculo de la cantidad de calor transmitida a través de

una pared que separa dos fluidos de diferentes temperaturas VER FIGURA No. 33

Donde:

QTr .- Calor total transmitido por paredes BTU/Hr.

A.- Área de transmisión en ft2

U.- Coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global BTU / ft2 ºF Hr

∆T.- Diferencia de temperatura entre el lado exterior y el lado interior del espacio

acondicionado ºF

El coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global, se utiliza cuando los

cuerpos son hechos de diferentes materiales, por lo tanto se calculara con la siguiente

ecuación.

Fig. No. 33 TRANSMISION DE CALOR EN PAREDES

k1 k2 k3

T1

f1 e1 e2 e3 f2

T5

T2

T3

T4

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1

U = -----------------------------------------------------

1/f1 + e1/k1 + e2/k2 + e3/k3 + 1/f2

DONDE:

U.- coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global BTU / ft2 ºF hr

f1.- conductividad en la capa superficial del aire BTU / ft2 ºF hr

e1.- espesor de la pared de cada material (pulg)

k.- coeficiente especifico de conductividad térmica de cada material BTU pulg /ft2 ºF hr

En algunas ocasiones se utiliza el valor de la resistividad ©, por que el espesor no varía

por lo cual podemos decir que el inverso del coeficiente de resistividad térmica equivale a

tener el espesor entre el coeficiente de conductividad térmica, la cual es inversa al

coeficiente de conductividad térmica.

De lo anterior se deduce la siguiente expresión tomada del manual de Carrier

R = r1 + r2 + r3 + ….rn

U = 1 /R

Donde:

U .- Coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global BTU / ft2 ºF hr

R.- Resistividad Térmica ºF BTU / ft2 hr

La conductividad térmica de la capa superficial del aire se designa normalmente con la

letra minúscula “f1” para superficies interiores y “f2” para superficies exteriores.

Resulta bastante aproximado para la mayoría de los cálculos tomar el valor de f2 = 1.65

que es para paredes interiores casi sin movimiento de aire, y f1 = 6 para paredes

exteriores expuestas a vientos con una velocidad de hasta 24 km/ hr = 15 millas por hora.

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O en su defecto calcular dicha conductancia térmica ( f ), con las siguientes

expresiones.

f = 1.6 + 0.3 v (para paredes muy lisas)

f = 2.0 + 0.4 v (para paredes medianamente rugosas)

f = 2.1 + 0.5 v (para paredes rugosas)

Donde:

v = Velocidad del viento en (millas / hr.)

Y la cantidad total de la transmisión de calor es la suma de la transmisión de calor por

paredes, puertas, ventanas, techos y piso

QTr = Q = QM + QPU + QV + QTE + QPI ….. (BTU/ HR)

2.3.2 CARGA TERMICA POR OCUPANTES

El cuerpo humano se comporta como una maquina térmica que tiene por si mismo a

mantener en su interior una temperatura constante de aproximadamente 37 ºC, utilizando

un mecanismo de autorregulación sensitivo y complicado, por lo tanto una fuente de calor,

el cual se desprende hacia nuestro alrededor constantemente.

El cuerpo humano también desprende humedad en el proceso de respiración, es por eso

que en un local acondicionado el cuerpo humano constituye una carga tanto de calor

sensible como de calor latente, esta carga aumenta cuando la persona se encuentra

realizando una actividad física.

De la tabla de carga térmica por tipo de trabajo de las personas (ver anexo 3), nos muestra

las cantidades de calor liberado por ocupantes.

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77

Esta carga térmica se calcula con las siguientes ecuaciones:

Qsocup. = No. De personas (HS) [BTU/HR]

QLocup . = No. De personas (HL) [BTU/HR]

DONDE:

Qsocup. Calor sensible por ocupantes [BTU/HR]

QLocup.. Calor latente por ocupantes [BTU/HR]

HS .- Calor sensible producido por persona [BTU/HR]

HL .- Calor latente producido por persona [BTU/HR]

QTocup. = Calor Total por personas = Qs + QL [BTU/HR]

2.3.3 CARGA TERMICA POR INFILTRACION

En todos los locales existen un paso continuo de aire ambiente exterior hacia el interior a

través de los orificios de puertas y ventanas, el cual tiende a modificar la temperatura de

dicho espacio o local.

Como es difícil calcular el área de paso del aire y más difícil medir su velocidad, se ha

determinado en forma experimental la cantidad de aire que entra a diferentes tipos de

espacios para poder calcular la cantidad de calor por este concepto.

La forma usual es para expresar el volumen de aire que ha entrado a los locales es por

medio de números de cambios de volumen del aire del espacio (en función del tiempo).

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TABLA No. 3 DE CAMBIOS DE AIRE POR HORA

CARACTERISTICAS DEL ESPACIO

No. DE CAMBIOS DE VOLUMEN DE AIRE POR HORA (C.A.)

Espacio con puertas y/o ventanas interiores

0.5 - 0.75

Espacio con puertas y/o ventanas en un muro

0.75 - 1.0

Espacio con puertas y/o ventanas en dos muros

1.0 - 1.5

Espacio con puertas y/o ventanas en tres muros

1.5 - 2.0

Espacio con puertas y/o ventanas en cuatro muros

2.0 - 3.0

De acuerdo con el lugar de la instalación, con las dimensiones del local y con la

temperatura (temperatura de diseño) a mantener se calcula la masa de aire por medio de la

siguiente expresión matemática.

PV = mRT

Conocida la masa del aire, la cantidad de calor se calcula por la expresión general:

Q inf. = mCe(Text - Treq) (CA) [BTU/Hr]

Como el concepto de infiltración además de presentar una transmisión de calor origina la

entrada de aire sucio exterior el cual puede dañar los productos en proceso o dañar y

provocar molestias a los ocupantes, en los sistemas de acondicionamiento con aire se puede

anular la infiltración a base de crear una presión interior positiva por medio de ventiladores

los cuales inyectan un volumen de aire superior al de extracción , originando que por los

orificios y al abrir las puertas salga aire al exterior o por procedimientos prácticos y

mecánicos que pudiese aplicar el ingeniero en diseño.

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2.3.4 CARGA TERMICA POR ALUMBRADO Y EQUIPO

Los sistemas de iluminación (incandescentes, fluorescentes, etc.) básicamente transforman

la energía eléctrica que reciben en calor, el cual se transmite a su alrededor ya sea por

radiación, convección o conducción.

Este calor se calcula con las siguientes ecuaciones dependiendo del tipo de alumbrado

con el que se cuente.

Para focos incandescentes:

QF = (3.415) (No. de focos) (W) [BTU/HR]

Para lámparas fluorescentes:

QF = (1.2) (3.415) (No. de lámparas) (W) [BTU/HR]

Todas las maquinas que son accionadas por motores eléctricos emplean parte de la

energía consumida en vencer rozamiento que a su vez se transforma en calor y alguna

parte en hacer determinado trabajo que también se transforma en calor, por lo tanto , con

excepción de las bombas hidráulicas todas las maquinas eléctricas transforman dicha

energía eléctrica total que toman de la línea de alimentación en calor, en las formulas

siguientes se tienen tres casos que se presentan al efectuar un estudio y son:

Cuando la maquina y el motor se encuentran en el interior del espacio por

acondicionar.

QE = HP/n (746) X 3.415 [BTU/HR]

Mediante esta expresión se calcula la totalidad de la energía eléctrica que se

transforma en calor

QE = HP/n (2547.59) [BTU/HR]

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Cuando la maquina se encuentra en el interior y el motor afuera, se transforma en

calor únicamente la energía correspondiente a la potencia nominal del motor

QE = HP n (2,547.59) [BTU/HR]

Si el motor se encuentra dentro del espacio por acondicionar y la maquina afuera la

ganancia de calor corresponde únicamente a las perdidas del propio motor,

empleándose la siguiente ecuación

QE = (HP/n - HP) (2,547.59) [BTU/HR]

Los equipos electrónicos y eléctricos se calculan con la siguiente ecuación:

QEE = (3.415) (WT) [BTU/HR]

2.3.5 CALCULO DE LA CARGA TERMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR

Los rayos solares al incidir sobre los muros, techos, etc. De un espacio por acondicionar

originan un calentamiento de ellos que a su vez significa un paso de calor hacia el interior

del espacio

Para el cálculo de la ganancia de calor por este concepto se requiere fundamentalmente

conoce la intensidad de la radiación solar, la cual varía de acuerdo con la situación

geográfica y la altura sobre el nivel del mar, dependiendo además del ángulo de incidencia

sobre las superficies, del color y la rugosidad.

Cuando se desconocen uno ovario s de estos factores, este concepto se puede calcular

suponiendo que el medio ambiente exterior tiene una temperatura superior a la real y se

calcula con la misma ecuación general que se utiliza para la transmisión de calor a través

de paredes.

La intensidad solar es máxima entre las 2 y 5 de la tarde y debe calcularse este concepto

únicamente para las superficies afectadas.

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Tabla No. 4 Aumentos de la temperatura sobre las condiciones exteriores

recomendables para el cálculo del efecto solar.

TIPO DE SUPERFICIE

DT (ºF)

Para muros claros al oriente 15

Para muros claros al poniente 30

Para muros claros al sur 20

Para ventanas al oriente 25

Para ventanas al poniente 40

Para ventanas al sur 50

Para techos horizontales claros 45

Para traga luces horizontales 60

Los valores anteriores corresponden a los climas templados, para lugares extremos aumentar

del 20% al 30 % de los valores tabulados y para colores claros del 15% al 25%

2.3.6 ESTUDIO PSICOMETRICO

Tabla No. 5 El aire y su composición en estado químicamente puro

Componente Normales Concentración aproximada

1. Nitrógeno (N) 78.03% en volumen

2. Oxígeno (O) 20.99% en volumen

3. Dióxido de Carbono (CO2) 0.03% en volumen

4. Argón (Ar) 0.94% en volumen

5 Hidrogeno (H) 0.94% en volumen

GASES RAROS Concentración aproximada

1. Neón (Ne) 0.00123 partes /PMA

2. Helio (He) 0.00040 partes /PMA

3. Kriptón (Kr) 0.00005 partes /PMA

4. Xenón (Xe) 0.000006 partes /PMA

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El aire es una mezcla de gases cuya composición en estado químicamente puro es la

siguiente: El aire en su estado puro nunca se encuentra en el medio ambiente ya que en

el siempre se encuentran elementos extraños (impurezas), las cuales son de dos tipos

a).- INDESEABLES: COMO EL POLVO, HUMOS, OLORES, ETC. LOS CUALES

PROVOCAN MOLESTIA O BIEN PUEDEN SER NOCIVAS AL CUERPO HUMANO

b).- DESEABLES O NECESARIAS: como es el vapor de agua, ya que sin él no es

posible la vida humana en condiciones normales.

El aire es sumamente higroscópico dependiendo su capacidad para absorber vapor

de agua en función directa de su contenido de calor.

Se entiende por aire seco, aquel que no contiene en lo absoluto vapor de agua en

suspensión.

Se entiende por aire saturado, aquel que contiene el peso máximo de vapor de agua

en suspensión.

Se entiende por aire húmedo, aquel que se encuentra comprendido entre los dos

estados limites anteriores. En el aire saturado el vapor de agua se encuentra en el

estado saturado seco y en el aire húmedo el vapor de agua esta sobrecalentado.

La solución adecuada de los problemas de acondicionamiento de aire requiere de un

cabal conocimiento de las propiedades psicométricas de la mezcla de aire y su

conocimiento

La carta psicrometrica es la representación grafica de las propiedades de la mezcla

de aire con vapor saturado, con ella se puede analizar gráficamente las propiedades

psicrometricas y se facilita la solución de diferentes problemas.

2.3.7 CÁLCULO Y TRAZO DE LA LINEA DE ACONDICIONAMIENTO

Se llama línea de acondicionamiento a la recta que se traza sobre la carta psicrometrica,

une al punto que señala el estado del aire que se desea mantener en el interior de un

espacio con el punto que señala a las condiciones que debe tener el aire a la entrada de

dicho espacio para mantener las condiciones deseadas.

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Esta línea o recta tiene la propiedad de que cualquier estado del aire que se encuentre

sobre ella, pueda satisfacer el problema y la longitud de esta es inversamente proporcional

al volumen del aire manejado.

Su trazo lleva consigo el análisis de la trayectoria del aire, esto con la finalidad de

seleccionar adecuadamente la capacidad del equipo, el cual debe satisfacer las

condiciones en el local que se desea acondicionar.

Para la representación de la línea de acondicionamiento en la carta psicrometrica, se

procede en la forma siguiente:

1.- Se efectúa el balance térmico del espacio, determinando la cantidad de calor sensible

que se debe proporcionar o eliminar según sea el caso, del espacio considerado.

Qst

2.- Conocido el calor sensible por manejar, se calcula el volumen de aire necesario

por circular usando la siguiente expresión

V = Qst / 0.018 x 60 x ∆TBS [CFM] (ft3/min)

m = V x 60 / v (lb/hr)

En donde:

V = cantidad de aire que se debe de circular en el espacio a acondicionar (ft3/min)

o [CFM]

m = cantidad de aire que se debe de circular en el espacio a acondicionar (lb/hr)

Qst = cantidad de calor sensible por suministrar o por eliminar del espacio a

acondicionar en (BTU/Hr)

0.018 = Calor necesario para elevar un pie3 de aire a nivel del mar en 1ºF

v = 13.54 ft3 / lb

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Para Alturas diferentes al nivel del mar, este valor se calcula dividiendo el calor especifico

del aire entre el volumen especifico del aire a la altura sobre el nivel del mar a la cual se

esté trabajando.

Cp/ v = 0.24/ v = x

v = 13.54 pie 3/lb

Cp = 0.24 BTU/lb - ºF

En condiciones estándar: Cp/ v = 0.018 BTU/lb - pie3

∆TBS = variación de temperatura de bulbo seco entre el espacio por acondicionar (interior)

y la de el aire que se va a suministrar al espacio (entrada) TBS2 – TBS1 (ºF)

NOTA:

SE RECOMIENDA

∆TBS = TBS2 – TBS1 (ºF) PARA VERANO

∆TBS = TBS2 – TBS1 (ºF) PARA INVIERNO

Los valores recomendables, tomando en consideración la comodidad de los ocupantes son

los siguientes, para las variaciones de temperatura (NO ES UNA NORMA).

∆TBS = 15 a 25 (ºF) PARA VERANO

∆TBS = 40 a 60 (ºF) PARA INVIERNO

TBS1 = TBS2 - Qst/mCp

TBS1 = TBS2 - Qst/ 1.08 v

Los valores mínimos de ( 15 y 40 ºF) corresponden a instalaciones de máxima calidad, los

medios (20 y 50 ºF) a instalaciones de tipo comercial y los máximos para instalaciones de

tipo industrial.

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3.- Conocido el flujo volumétrico de aire por circular se determina la variación de calor

sensible que sufre el aire a su paso por el espacio por acondicionar en (BTU/lb)

± ∆hs = hs2 - hs1 = Qst / m (BTU/lb)

Si

m= (V / v) x (60) (lb / hr)

4.- Conocida la temperatura de bulbo seco que se desea mantener en el espacio a

condicionar se debe determinar el calor sensible correspondiente.

qs2 = Cp TBS2 (BTU / lb)

5.- Con el dato anterior se le resta o aumenta la variación de calor sensible sufrida por el

aire y se obtendrá el calor sensible del aire a la entrada del local.

hs 1 = hs2 ± ∆hs (BTU/lb)

6.- Conocido el calor sensible del aire de inyección se calcula la temperatura de bulbo seco

del aire también de inyección.

hs 1 = Cp TBS1 (BTU/lb)

TBS1 = hs 1 / Cp (ºF)

NOTA: Para el calor latente, el calor o la humedad absoluta se produce en forma similar al

calor sensible.

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2.3.8 USO DEL FACTOR DE CALOR SENSIBLE PARA TRAZAR UNA LINEA DE

ACONDICIONAMIENTO

La carga térmica total de refrigeración está representada por la suma de calores sensible y

latente

Existe un té rmino llamado Factor de Calor Sensible (F.C.S), que relaciona la ganancia de

calor sensible y la del calor.

F.C.S = Qs / Qs +QL = Qs /QT

Analizando está expresión matemática , y si suponemos que las ganancia de calor latente

es cero el F.C.S valdrá uno y de otra manera si se diera el caso de que la única ganancia

fuera la humedad y el Q fuera nulo, el F.C.S sería igual a cero, por lo tanto, cuando

existen las dos cargas, que es el caso normal en verano, el F.C.S, varía entre cero y

uno.

En la práctica para acondicionar locales pequeños como residencias, pequeños comercios,

etc., se considera que la ganancia de calor latente es la tercera parte del F.C.S, o sea que

el F.C.S = 0.75

Sin embargo hay ocasiones en que el F.C.S, varía desde 0.60 a 0.95, dependiendo de

las condiciones de humedad

El F.C.S, varía a cada instante dependiendo de la cantidad de personas, humedad del

medio ambiente, etc.

Cuando se trata de instalaciones industriales o bien de instalaciones de mayor importancia

y capacidad, como seria grandes comercios, hoteles, etc. , la ganancia de calor latente

debe de calcularse separadamente y así poder obtener el verdadero F.C.S

Los valores obtenidos con este factor son de gran importancia para la adecuada selección

del equipo acondicionador y para determinar con bastante precisión las características

psicrométricas del aire suministrado o inyección.

Por lo tanto, para encontrar el F.C.S en un proceso en que el aire de inyección de

características No. 1 se calienta y humedece hasta una condición No. 2, con la ayuda de

la carta psicrométrica Ver Figura No. 34 se obtiene esta línea de acondicionamiento de

la siguiente manera:

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1.- Trazar una línea paralela 1-2 que pase por el punto de referencia de F.C.S., 0 (cero)

de la carta (80 ºF y 50 % HR), prolongar la línea hasta la escala de F.C.S, en donde

se lee el valor directamente.

2.- Cuando se requiera conocer

las características del aire de

inyección 1, conociendo el

F.C.S, se traza la línea que el

punto de referencia 0 (cero) con

la escala del F.C.S, se lleva a una

paralela de esta línea al punto que

represente la condición del aire

interior 2, y las características del

aire de inyección estarán sobre

esta paralela, conociendo ya sea

la TBS, la ha u otra propiedad,

se encuentran exactamente el

punto, o sea las condiciones

psicrométricas del aire de inyección. Fig. No. 34 Línea de Acondicionamiento

2.3.9 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO CON RECIRCULACION DE AIRE.

Cuando los locales por acondicionar son de condiciones limpias, puede aprovecharse parte

del aire interior que ya ha trabajado, para volver a circular por el local, mezclándose con el

aire exterior. Ver Figura No. 35

Este Aire exterior representa el volumen necesario para la respiración de los ocupantes y

el aire recirculado es el complemento al total que se debe circular en el sistema.

No siempre es posible efectuar esta recirculación debido a las características de los locales,

por ejemplo; no es permitido en salas de operación, fabricas de pintura, o en aquellas donde

el desprendimiento de gases, vapore, polvos, etc., porque contaminan el ambiente.

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Por lo contrario en oficinas, cines, teatros, iglesias, etc., es muy conveniente ya que con

ella se reduce considerablemente la capacidad de los equipos, lo que significa un ahorro en

el costo inicial así como en la operación y el mantenimiento.

Fig. No. 35 Sistema con recirculación de aire

2.3.10 CÁLCULO Y DETERMINACION DEL PUNTO DE MEZCLA EN LA CARTA

PSICROMÉTRICA.

Si dos masas m1 y m2 con estados diferentes A1 y A2 se mezclan, se obtiene para la

mezcla un tercer estado M, cuya magnitud puede determinarse a partir del diagrama

psicrométrico. Para encontrar el estado resultante de la mezcla de dos aires, puede

procederse de las siguientes maneras:

POR MEDIO ANALITICO

Para lo cual se procede calculando la TBS y la ha de la mezcla, en función de la

TBS la ha y peso o masas de los componentes de los dos aires por mezclar.

De lo anterior tenemos que:

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A partir de estas dos ecuaciones se puede calcular el punto de mezcla por el medio

analítico.

POR METODO GRAFICO

También se puede encontrar la resultante por medio grafico, el cual consiste en trazar

sobre la carta psicrométrica a los puntos que señalan a los elementos componentes,

se unen con una recta, se divide esta en un numero proporcional de partes a las

sumas de las masa de los componentes, partir uno de los puntos se toma sobre la

recta el numero de partes que corresponden al elemento contrario y este punto

indicara es estado resultante de la mezcla.

POR METODO COMBINADO ( ANALITICO – GRAFICO)

Por este método se puede encontrar rápida y fácilmente la resultante de mezclar

dos aires, combinando los dos procedimientos anteriores, o sea, primeramente trazar

los dos puntos y unirlos mediante una recta y posteriormente calcular la magnitud

psicrométrica por medio de un modelo matemático y con este valor ubicado con la

intersección de la recta, este punto nos indicara la resultante de dicha mezcla.

2.3.11 CÁLCULO DE LOS EQUIPOS DE ACONDICIONAMIENTO

Una vez conociendo las propiedades psicrométricas del aire en cada uno de los puntos que

conforman el proceso de acondicionamiento del aire, se procederá a calcular la capacidad

del serpentín de calefacción enfriamiento, equipo humidificador o deshumidificador según

sea lo requerido.

A continuación se conjuntan las ecuaciones para el cálculo de cada dispositivo.

Calculo de la capacidad del serpentín de enfriamiento

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Calculo de la capacidad del serpentín de calentamiento

Calculo del equipo Humidificador

Calculo del equipo Deshumidificador

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CAPITULO 3

CALCULO Y SELECIÓN DE LOS EQUIPOS QUE INTEGRARAN EL SISTEMA DE

AIRE ACONDICIONADO

3.1 INTRODUCCIÓN

En este capítulo se elaborara el procedimiento de cálculo de los equipos.

Este procedimiento comprende el cálculo del Balance Térmico. Que es el análisis de todos

aquellos conceptos que concurriendo en forma simultánea representan ganancia o perdida

de calor, este balance térmico debe efectuarse tanto para verano como para invierno a las

horas más desfavorables por lo que respecta a las condiciones del medio exterior.

Las horas más desfavorables durante el verano es de 2:00 a 5:00 P.M. y durante el

invierno ocurre entre las 2:00 y 5:00 A.M.

Trazo de la línea de acondicionamiento, cálculo de la propiedades psicrométricas del

sistema, cálculo de los equipos.

Para realizar el cálculo confiable de la carga térmica se debe desarrollar un análisis de las

condiciones del lugar donde se instalara el espacio o área a acondicionar, además de un

estudio de los planos arquitectónicos así como la orientación geográfica y las condiciones

climatológicas promedio para el cálculo.

Otros factores que afectan el cálculo de la carga térmica son la cantidad de personas, su

actividad que realizan en el lugar, fuentes de calor internas como son lámparas, aparatos

eléctrico, electrónico y maquinaria, etc.

El trazo de la línea de acondicionamiento se realiza en base a las ganancias o pérdidas del

calor latente y calor sensible que se calculan en el balance término.

Teniendo las propiedades psicrométricas en cada punto se lleva a cabo el trazo del ciclo

psicrométrico que sufre el aire para ser acondicionado.

Por último una vez teniendo las propiedades psicrométricas se procede a realizar el cálculo

de las magnitudes de los equipos.

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3.2 BASES DE DISEÑO

Las bases de diseño son los parámetros climatológicos establecidos de las diferentes

variables para la realización del proyecto de aire acondicionado.

3.3 CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS

El centro comercial, donde tenemos el área que se va a acondicionar se encuentra

localizada en la Ciudad y Puerto de Acapulco, Gro.

3.4 CONDICIONES GENERALES DE DISEÑO

Para diseñar el aire acondicionado del local se debe partir DE CIERTAS BASES QUE

SON:

CONDICIONES DE DISEÑO EXTERIOR

CONDICIONES DE DISEÑO INTERIOR

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3.4.1 CONSIDERACIONES EXTERIORES DE DISEÑO

Las temperaturas de diseño exterior están dadas por las temperaturas mínimas promedio

exterior del lugar en donde se ubicara el local acondicionado, así como las temperaturas

máximas promedio.

Las condiciones de diseño exterior que debemos considerar para el proyecto son datos que

fueron tomados de las tablas del Servicio Meteorológico nacional (SMN), y el Instituto

Nacional de Estadísticas , Geográficas e Informática INEGI.

Temperaturas y precipitaciones promedio anuales de Acapulco

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual

Temperatura diaria máxima °C (°F)

30 (86)

31 (88)

32 (90)

32 (90)

33 (91)

33 (91)

33 (91)

33 (91)

32 (90)

31 (88)

31 (88)

30 (86)

33 (91)

Temperatura diaria mínima °C (°F)

22 (72)

22 (72)

22 (72)

22 (72)

24 (75)

25 (77)

25 (77)

25 (77)

25 (77)

25 (77)

23 (73)

22 (72)

23 (73)

LUGAR

ACAPULCO, GRO.

LATITUD NORTE

99°52' 57"

LATITUD OESTE

16°51' 59"

ALTITUD

3 msnm

PRESION BAROMETRICA

760 mm Hg

CONDICIONES EXTERIORES DE DISEÑO PARA VERANO

TEMPERATURA MAXIMA PROMEDIO

33 ºC

TEMPERATURA DE DISEÑO

23 ºC

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CONDICIONES EXTERIORES DE DISEÑO PARA INVIERNO

TEMPERATURA MAXIMA PROMEDIO

33 ºC

TEMPERATURA DE DISEÑO

23 ºC

PORCENTAJE DE HUMEDAD RELATIVA

75 %

3.4.2 CONSIDERACIONES INTERIORES DE DISEÑO

Las condiciones de diseño interior se establecen precisamente con la carta de comodidad,

pero además existen tablas que señalan la temperatura de bulbo seco y húmeda relativa

recomendadas dependiendo de las temperaturas exteriores.

CONDICIONES GENERALES DE DISEÑO

Temperaturas exteriores de

Diseño

Temperaturas Interiores de

Diseño

Humedad

relativa interior

35 ºC de bulbo seco o

mayores

25 ºC de bulbo seco

50 %

32 ºC de bulbo seco

23 ºC de bulbo seco

50 %

30 ºC de bulbo seco

22 ºC de bulbo seco

50 %

3.5 CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL CÁLCULO

Las siguientes anotaciones que se enlistan son de gran importancia ya que intervienen

directamente en el proyecto y se tomaran en cuenta para un buen cálculo.

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1. El área a acondicionar tendrá una temperatura de 23 ºC

2. El área a acondicionar se encuentra dentro de una plaza comercial, en planta baja;

por lo cual el concepto de cálculo de aire por radiación solar no se tomara en cuenta.

3. El resto del edificio ha alcanzado temperatura máxima de 35 ºC en verano, por lo

tanto se considerara dicha temperatura para la transmisión de calor a través de

paredes, muros, piso y techo

4. El equipo de aire acondicionado se encontrara en el interior

5. El sistema debe cumplir con el volumen mínimo que corresponde a los cambios por

hora, que en este caso es de 10 C.H.

Para empezar con el cálculo se debe primero analizar los planos arquitectónicos de planta,

elevación y cortes, con estos podremos observar las dimensiones del área a acondicionar y

ver tanto dimensiones como detalle de muros, pisos, techos, ventanas, etc.

Y con las observaciones anteriores se procederá al cálculo de los conceptos que intervienen

en el balance térmico.

3.6 BALANCE TÉRMICO

3.6.1 TRANSMICION DE CALOR POR PAREDES, PUERTAS, VENTANAS, TECHO Y

PISOS.

Para el cálculo de estos conceptos se utilizaran las tablas descritas en al capítulo anterior

en el tema 2.3.1

Como el desarrollo del cálculo de estos conceptos es muy repetitivo solo se desarrollara el

análisis para la transmisión de calor a través del suelo, los demás resultados del cálculos

se resumirá en tablas .

EJEMPLO: CÁLCULO DE TRANSMISION DE CALOR ATRAVES DEL SUELO, PARA

VERANO

En base a los planos tenemos que el área del suelo es de 471.334 m2

Para convertirlo a ft2 se multiplica x (3.28)2 = 10.7584

471.334 x 10.7584 = 5,070.805 ft2

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Los coeficientes de conductividad térmica de los materiales los obtenemos de las tablas y

hojas de especificaciones del fabricante

Los datos que tenemos son los siguientes

Temperatura exterior máxima registrada que rodea el área a acondicionar en

verano es:

T1 = Text. = 33 ºC = (33 + 17.8) x 1.8 = 91.44 ºF

Y en invierno

T1 = Text. = 33 ºC = (33 + 17.8) x 1.8 = 91.44 ºF

Y la temperatura del área a acondicionar es

T2 = Tint. = 23 ºC = (23 + 17.8) x 1.8 = 73.44 ºF

Con los datos anteriores se procede a realizar los cálculos correspondientes

Colocaremos en una tabla los materiales, espesor y coeficiente de conductividad térmica

MATERIAL

ESPESOR (plg)

k BTU plg

ft2 ºF hr

Plancha de concreto

4

8

Acabado loceta

0.25

8

Cálculo de la conductancia de la Película del Aire

La conductancia de la película de aire está en función de la rugosidad del material, por lo

tanto nuestras ecuaciones quedan de la siguiente manera, ya que nuestro acabado en el

piso es muy liso.

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f = 1.6 + 0.3 v (para paredes muy lisas)

Si consideramos que la velocidad (v) dentro del local será de 21 km/ hr. = 13.125 millas / hr

sustituyendo valores tenemos que:

f1 = 1.6 + 0.3 X 13.25 = 5.575

NOTA: Para este caso el cálculo del calor transferido a través del suelo, sabemos que f2 =

0, ya que no existe aire en el interior del suelo.

Por lo tanto con los valores anteriores procederemos al cálculo del coeficiente global de

conductividad.

1

U = -----------------------------------------------------

1/f1 + e1/k1 + e2/k2 + 1/f2

1

U = ------------------------------------------------

1/5.575 + 4/8 + 0 .25/8 + 0

U = 1.1072 BTU / ft2 ºF hr

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Ahora para hacer el cálculo de transmisión a través del suelo tenemos que la ecuación es:

QTr VER = A U ∆T (BTU/hr.)

Antes de sustituir valores procederemos a calcular el ∆T, tanto para verano como para

invierno, ya que nuestro sistema trabajara todo el año.

T1 = Text.VER = 33 ºC = (33 + 17.8) x 1.8 = 91.44 ºF

T1 = Text. INV. = 33 ºC = (33 + 17.8) x 1.8 = 91.44 ºF

T2 = Tint. = 23 ºC = (23 + 17.8) x 1.8 = 73.44 ºF

NOTA: DEBIDO A QUE LA TEMPERATURA EXTERIOR EN VERANO COMO EN

INVIERNO SON IGUALES, SE CALCULARA SOLO PARA VERANO, Y EL EQUIPO A

SELECCIONAR SERA SOLO FRIO.

PARA VERANO

∆T VER. = ( T1 ºF – T2 ºF)

∆T VER. = ( 91.44 ºF – 73.44 ºF)

∆T VER. = 18 ºF

Con los valores anteriores y sabiendo que el área del suelo es de procederemos a sustituir

valores para el caso de verano.

QTr VER = A U ∆T (BTU/Hr.)

QTr VER = 5,70.805 X 1.1072 X 18

QTr VER = 101,059.11 (BTU/Hr.)

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99

Como se puede observar el cálculo anterior es un procedimiento muy laborioso, por lo cual

se simplificaran los cálculos en tablas, para no repetir las ecuaciones en cada

procedimiento.

Las áreas se simplifican en la siguiente tabla

ELEMENTO

AREA ft2

PISO

5,070.805

TECHO

5,070.805

MUROS

3,208.0042

VENTANAS

0

PUERTAS DE

MADERA

38,5404

PUERTA Y MURO DE

CRISTAL

501.4491

La conductancia de la película de aire queda de la siguiente manera:

Para el exterior f1 = 6.0 por ser superficies lisas

Para el interior del local f2 = 5.575

Para el cálculo del coeficiente de conductividad térmica global se sustituirán para cada

elemento como queda en la siguiente tabla.

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100

TECHO

f1 película exterior de aire

f2 película interior del aire

4 espesor de la loza de concreto

No. MATERIAL ESPESOR plg.

f BTU / FT2 ºF

Hr

k BTU plg / ft2

ºF Hr

U BTU / FT2

ºF Hr

R ºF BTU / Hr

ft2

f1

Película

exterior de aire

-

6.0

-

-

1/ f1 =0.1666

e1

Loza de concreto

4

-

8

e1/k1 = 0.5

f2

Película

1terior de aire

-

5.575

-

-

1/ f2 =0.1793

RT

0.8459

f1

4

f2

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101

Por lo tanto:

U = 1/R = 1.182

MUROS

e1

e2

e3

f1

f2

DONDE:

f1 película exterior de aire

f2 película interior del aire

e1 espesor de aplanado de mezcla

e2 espesor del tabique

e3 espesor de aplanado de mezcla

e1

e2

e3

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102

No. MATERIAL ESPESOR plg.

f BTU / FT2

ºF Hr

k BTU plg / ft2

ºF Hr

U BTU / FT2 ºF

Hr

R ºF BTU / Hr ft2

f1

Película

exterior de aire

-

6.0

-

-

1/ f1 =0.1666

e1

Aplanado con cal

0.375

-

4

e1/k1 = 0.0937

e2

Ladrillo comun

6

5

-

e2/k2 = 1.2

e3

Aplanado con cal

0.375

4

e3/k3 = 0.0937

f2

Película

1terior de aire

-

5.575

1/ f2 =0.1793

RT

1.7333

U = 1/R = 0.5770

Una vez que se tienen los valores de coeficiente global de conductividad térmica, las áreas

de cada elemento que conforman el área a acondicionar, y los diferenciales de temperatura

en este caso en particular solo para VERANO, procedemos al cálculo de carga térmica

por este concepto y lo resumimos en la siguiente tabla.

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103

GANANCIA DE CALOR ATRAVES DE PISO, TECHO, MUROS, VENTANAS Y

PUERTAS PARA VERANO

ELEMENTO

AREA ft2

U = BTU/ft2 ºF hr

∆T = ºF

Q = (BTU/Hr.)

PISO

5,070.805

1.1072

18

101,059.11

TECHO

5,070.805

1.182

9

53,943.223

MUROS

3,208.0042

0.5770

9

16,660.146

VENTANAS

0

0

0

0

PUERTAS DE PVC

38.5404

0.053

9

18.3837

PUERTA Y MURO DE CRISTAL

501.4491

1.13

9

5,099.7373

QTr VER = 176,780.58

Por la tanto tenemos que el calor total transmitido en verano:

QTr VER = 176,780.58 (BTU/Hr.)

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104

3.6.2 CARGA TERMICA POR OCUPANTES

De la tabla de carga térmica por tipo de trabajo de las personas, nos muestra las cantidades

de calor liberado por ocupantes, ver ANEXO 3.

PARA NUESTRO CASO: tomaremos la aplicación de personas paradas caminando

despacio, ya que es un almacén de telas y ropa

Se considerarán 60 personas promedio, de las cuales 10 serán empleados y 50 clientes

Calculando con las ecuaciones.

Qsocp. = No. De personas (HS) [BTU/HR]

QLocp. = No. De personas (HL) [BTU/HR]

Datos:

60 personas paradas caminando despacio

Del TABLAS tenemos que Hs = 200 Kcal/Hr. Por persona = 793.60 BTU/ Hr

HL = 300 Kcal/Hr. Por persona = 1,190.40 BTU/Hr

Para convertir Kcal/Hr a BTU/ Hr , hay que multiplicarlo por 3.968

Sustituyendo valores en las ecuaciones anteriores tenemos que:

Qsocp. = 60 x 793.60 = 47,616 [BTU/HR]

QLocp. = 60. X 1,190.40 = 71,424 [BTU/HR]

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105

3.6.3 CARGA TERMICA POR INFILTRACION

Este concepto se calcula cuando el espacio acondicionado tiene una diferencial de presión

menor o negativa al exterior.

Pero como en este caso la diferencial de presión debe ser positiva con el exterior cuando

menos de 5 pascales para evitar la entrada de aire . Por lo tanto en este caso en particular

no será calculadopor lo tanta la carga térmica por infiltración es cero.

Q inf. = 0 [BTU/Hr]

3.6.4 CARGA TERMICA POR ALUMBRADO Y EQUIPO

EQUIPO CONSUMO ELECTRICO EN W

132 Lámparas fluorescentes 2 x 32

64 W c/una

02 Sacadores de mano (SM) 1,500 W c/ uno

01 Refrigerador domestico (REF)

500 W

01 Horno de microondas (HM) 1,300 W

02 Extractores de aire (ExA) 250 W c/uno

01 Enfriador de agua (EnA) 300 W

05 equipo de computo (EC) 200 w c/una

Con los datos anteriores, procederemos a realizar el cálculo de cada uno de los elementos

antes descritos.

Cálculo de carga térmica por alumbrado

Qlamp. = (1.2) (3.415) (No. de lámparas) (W) [BTU/HR]

Qlamp. = (1.2) (3.415) (132) (64) [BTU/HR]

Qlamp. = 34,619.90 [BTU/HR]

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106

Para el cálculo de la carga térmica por equipo eléctrico y electrónico, sacaremos la

sumatoria de Watts, de todos los equipos instalados:

WTE = w SM + w REF + w HM + w ExA + w EnA +w(EC)

WTE = (1500 X 2) + 500 + 1300 + (250 X 2) + 300 + 1000

WTE = 6,600 W

Por lo tanto sustituyendo valores en la siguiente ecuación:

QEE = (3.415) (WT) [BTU/HR]

QEE = (3.415) (6,600) [BTU/HR]

QEE = 22,539 [BTU/HR]

3.6.5 CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR

Debido a que el Área del proyecto se encuentra dentro de un centro comercial en la planta

baja, y no hay radiación solar en ninguna de sus paredes, no se considerara este concepto

para el cálculo de carga térmica.

Q ESver. = 0 [BTU/Hr]

3.6.6 RESUMEN DE GANANCIAS DE CALOR

Una vez que se han concluido los cinco cálculos de los conceptos que intervienen en el

Balance Térmico, cabe señalar que hubo dos conceptos que no se calcularon, ya que para

este caso en particular no procedían, que fue el caso de carga térmica por infiltración y el de

carga térmica por efecto solar.

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107

A continuación procederemos a en listar en una tabla todas las ganancias de calor

calculadas para este proyecto. El cálculo para invierno no se cálculo ya que tenemos el 97

% de días soleados.

ABREVIACION

CONCEPTO

Q = (BTU/Hr.)

QTr VER

Calor transmitido a través de piso, techo, muros, ventanas y puertas

176,780.58

Qsocp.

Calor sensible por ocupantes

47,616

Q inf.

Carga térmica por infiltración

0

QAE

Carga térmica por alumbrado y equipo

57,158.90

Q ESver

Carga térmica por efecto solar

0

281,555.48

El calor total es el calor sensible mas el calor latente = 281,555.48 + 71,242

POR LO TANTO EL CALOR TOTAL ES DE: 352,797.48 (BTU/Hr.)

1 T.R. = 12,000 BTU /HR

352,797.48/12,000 = 29.39 T.R.

ASI QUE SE COMPRARA UN EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO TIPO DIVIDIDO

SOLO FRIO DE:

30 T.R.

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108

3.7 CALCULO DE EQUIPOS

En base a las ecuaciones vistas en el capítulo 2, se procederá a el cálculo de los equipos,

cabe mencionar que el cálculo solo se realizara para verano, porque el espacio a

acondicionar se encuentra en la Cd. y Puerto de Acapulco, Gro.

CARACTERISTICAS Y DATOS DEL SISTEMA

Condiciones Interiores a mantener

TBS = 73.44 º F y 50 % de HR

Ganancia total de calor sensible. = 281,555.48 (BTU/Hr.)

Ganancia total de calor latente = 71,242 (BTU/Hr.)

Condiciones del Medio Exterior

TBS = 91.44 º F PARA VERANO

75 % de HR

CONDICION

ha2 < ha1

Por reglamento se considera en 20% de Aire exterior = V3 = m3

Que es el volumen mínimo para cumplir con los cambios por minuto

VTmin. = A x h / cambios por minuto

(Área) por (altura) entre numero de cambios

VTmin. = 5,070.805 ft2 x 9.184 ft / 20 cambios por minuto

VTmin. = 2,328.51 ft3/min

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109

SOLUCION PARA VERANO:

Condiciones Interiores a mantener

TBS2 = 73.44 º F y 50 % de HR

Condiciones del Medio Exterior

TBS3 = 91.44 º F

TBH3 = 64 º F

20% del aire exterior por re circular (por reglamento) = V3 = m3

Solución:

1. Qs = 281,555.48 (BTU/Hr.)

2. CALCULO DE LA MANEJADORA

VT = Qs / 0.018 x 60 x ∆T

Se considerara, tentativamente un ∆T = 25 º por ser un sistema de aire tipo

comercial

∆T = TSB2 - TSB1

∆T = 73.44 - 25

∆T = 48.44 º F

VT = 281,555.48 (BTU/Hr.) / 0.018 x 60 x 25

VT = 10, 650 FT3 / Hr

Sabiendo que: VT = mT, procederemos a calcular el flujo másico

. mT = VT x 4.5 (lb/Hr)

mT = 10,650 x 4.5

mT = 47,925 (lb/Hr)

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110

3.- CALCULO DEL CALOR SENSIBLE, PARA OBTENER CONDICIONES DEL PUNTO 1

∆hS = hs2 - hs1 = Qs / mT

CONDICION: hs2 > hs1

∆hS = hs2 - hs1 = Qs / mt = 281,555.48 (BTU/Hr.) / 47,925 (lb/Hr)

∆hS = 5.875 BTU/ lb

CALCULANDO hs2

hs2 = m x Cp x TSB2 = 1 x 0.24 x 73.44

hs2 = 17.6256 BTU/ lb

4.- DESPEJANDO A hs1 DE LA ECUACION ANTERIOR NOS QUEDA.

hs1 = hs2 - ∆hS = 17.6256 - 5.875 = 11.7506 BTU/ lb

hs1 =11.7506 BTU/ lb

5.- CALCULO DE TSB1

TSB1 = hs1 / Cp = 11.7506/0.24 = 48.96 ºF

TSB1 = 48.96 ºF

6.- CALCULO DE LA ENTALPIA TOTAL HT1

QLT = mT x ∆hL por lo tanto ∆hL = hL2 - hL1

hL1 = hL2 - QLT/ mT

hT1 = hL1 + hs1

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111

Calculando hL2

hT2 = hs2 + hL2

por lo tanto

hL2 = hT2 - hS2

Si sabemos por la carta psicrometrica que hT2 = 25.228 BTU/ lb, y sabiendo que

hs2 = 17.6256 BTU/ lb

Por lo tanto sustituyendo valores en la ecuación

hL2 = hT2 - hS2

hL2 = 25.228 - 17.6256 = 7.6024 BTU/ lb

hL2 = 7.6024 BTU/ lb

SUSTITUYENDO VALORES EN LA ECUACION

hL1 = hL2 - QLT/ mt

hL1 = 7.6024 - (71,424 [BTU/HR] / 47,925 [lb/Hr])

hL1 = 5.101 BTU/ lb

CON LOS VALORES DE hL1 y hs1 , sustituimos en la ecuación

hT1 = hL1 + hs1 (BTU/ lb)

hT1 = 5.101 + 11.7506

hT1 = 16.8517 (BTU/ lb)

Colocando el punto en la carta psicrometrica , nos damos cuenta que el

punto 1 se sale de la carta, así que corrigiendo la

TSB1 = 53 ºF

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112

Por lo tanto hay que calcular ∆Tcorregida

∆Tcorregida = TSB2 - TSB1 = 73.44 - 53

∆Tcorregida = 20.44 ºF

Corrección de la manejadora de aire con ∆Tcorregida = 20.44 ºF

VT = Qs / 0.018 x 60 x ∆T

VT = 281,555.48 (BTU/Hr.) / 0.018 x 60 x 20.44

VT = 12,754.379 FT3 / min

Comparando el volumen calculado por cambios de hora y el cálculo por carga térmica

tenemos que:

VT = 12,754.379 FT3 / min > VTmin. = 2,328.51 ft3/min

Observando que el flujo calculado por carga térmica para la manejadora de aire es mayor

que el necesario por cambios por hora, se adoptara el flujo por carga térmica para el

proyecto, ya que con esto estaremos seguros que abatirá la carga térmica del área y

además se cumple con los cambios por hora especificados.

Procederemos a calcular el flujo másico:

mT = VT x 4.5 (lb/Hr)

mT = 12,754.379 x 4.5

mT = 57,394.705 (lb/Hr)

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113

7.- DETERMINACION DEL PUNTO DE MEZCLA

Por medio analítico determinamos la humedad de la mezcla y la TBSM

haM = (ha2 * m2) + (ha3 * m3) /m2 + m3

TBS = (TBS2 * m2) + (TBS3 * m3) / m2 + m3

Con la ayuda de la carta psicrometrica se sacara el valor de ha2 usando los siguientes

datos:

TBS2 = 73.44 º F y % HR = 50 % } = ha2 = 0.009 lb VA/lb A.S

TBS3 = 91.44 º F y TBH3 = 64 º F } = ha3 = 0.0063 lb VA/lb A.S

Partiendo de la relación:

mT = m2 + m3

Y sabiendo que:

m3 = 20 % mT

Sustituyendo valores

m3 = 20 % (57,394.705 (lb/Hr) = 11,478.94

m3 = = 11,478.94 (lb/Hr)

Por lo tanto

m2 = mT - m3 = 57,394.705 - 11,478.94 = 45,915.864 (lb/Hr)

m2 = 45,915.864 (lb/Hr)

Sustituyendo en la ecuación:

haM = (ha2 * m2) + (ha3 * m3) /m2 + m3

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114

haM = (0.009 * 45,915.864) + (0.0063 * 11,478.94) /42915.864 +11,478.94

haM = 0.0089 lb V.A./Hr = 63 granos V.A./ lb A.S.

Ahora podemos calcular TBS4

TBS4 = (TBS2 * m2) + (TBS3 * m3) / m2 + m3

TBSM4 = (73.44 * 45,915.864) + (91.44 * 11,478.94) / 45,915.864 + 11.478.94

TBSM4 = 81.28 ºF

8.- CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL SERPENTIN DE ENFRIAMIENTO.

QS = mT * Cp * ∆T

QS = mT * Cp * (TBS1 -TBS4)

Condición TBS1 < TBS4

QS = mT * Cp * (TBS1 -TBS4)

QS = 57,394.705 * 0.24 * (53 - 81.28)

QS = - 386,549.34 BTU/hr

1 T.R. = 12,000 BTU /HR

- 386,549.34/12,000 = 32.21 T.R.

SE SELECIONARA UN EQUIPO DE 30 T.R. (Ver Fig. 36)

YA QUE EL EQUIPO INMEDIATO SUPERIOR ES DE 40 T.R.

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115

FIG. No. 36, EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO TIPO DIVIDIDO DE 30 T.R.

MARCA: YORK

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116

CAPITULO 4

DISTRIBUCION DEL AIRE

4.1 INTRODUCCION

Una vez teniendo el aparato que suministrara el aire frío, es necesario distribuirlo

adecuadamente entre los diferentes locales objeto de servicio, de manera uniforme, para lograr

que en todos ellos, exista la misma temperatura. Esta distribución cuando se trata de múltiples

locales casi universalmente se hace a través de conductos.

El proyecto de los conductos y sus partes, para la adecuada distribución del aire frío en las

localidades, puede ser, desde una simple abertura de vertido y otra de retorno en la propia

máquina como en el caso de las de pared, hasta complejos sistemas dotados de un entramado

de conductos de diferentes secciones de flujo interconectados, con múltiples rejillas de salida y

retorno, sistemas de compuertas reguladoras de flujo y de control en caso de incendio etc.

Para un adecuado funcionamiento de un sistema de aire acondicionado, con independencia de

su complejidad, es muy importante, no solo distribuir el aire frío en mayor o menor grado a cada

local según sus condiciones, si no también, lograr un adecuado retorno.

Para este proyecto se propone un sistema de ductos fabricados con lamina galvanizada

cal, 24, para la conducción del aire frio se instalaran difusores perforados de 24” x 24” con

cuello de 14” de diámetro colocados en el plafón. Así como un arreglo de rejillas de

retorno distribuidos según plano arquitectónico.

Cabe mencionar que existe un flujo de aire que se perderá o se expulsara por las puertas

hacia el exterior, ya que la diferencial de presión debe ser positiva contra el exterior, y una

manera de generarla es teniendo un flujo de aire contra el exterior, físicamente esto se

observa en el espacio perimetral del marco del acceso principal y el aire que sacan los

extractores de los baños.

Regulación de la Temperatura

Para que un sistema de aire acondicionado funcione adecuadamente será necesario como ya

se ha indicado, el uso de termostatos. Estos termostatos pueden variar sustancialmente de una

instalación a otra dependiendo de la complejidad del sistema. Para un sistema simple como el

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117

de una vivienda, el termostato se reduce a un control eléctrico que enciende y apaga el

compresor y los ventiladores de recirculación de aire, pero en el caso de edificaciones

comerciales donde pueden estar muchas personas al mismo tiempo, lo más común es utilizar

termostatos de bulbos dobles incluidos en el mismo cuerpo y accionados por la misma palanca

de control.

Uno de estos termostatos sirve para encender y apagar el compresor, y el otro para los

ventiladores de recirculación. Los dos están defesados un tanto en valor de temperatura de

manera que siempre el termostato que controla el compresor funciona a una temperatura más

alta que el otro, de esta forma el compresor se apagará y encenderá de manera intermitente

para mantener la temperatura del local, pero siempre los ventiladores de recirculación

permanecerán encendidos para garantizar el adecuado intercambio de aire con el exterior.

Si se desea apagar a mano todo el sistema, se puede hacer subiendo la palanca de

temperatura por encima del valor de calibración del termostato de los ventiladores de

recirculación.

4.2 DESCRIPCION DEL SISTEMA

Antes de empezar con el cálculo del sistema de la distribución del aire , se realizara una

breve descripción de cada uno de los elementos que componen el sistema.

APROBACIONES

ETL y CSA enumerados.

Calefacción clasificaciones de eficiencia verificadas por CSA.

Componentes enlazados para conexión a tierra para cumplir las normas de seguridad para la

prestación de servicios requerido por UL, CSA y nacional y Códigos eléctricos canadienses.248

modelos están certificados de conformidad con el programa de certificación de ULE que se

basa en el estándar de ARI340/360-2004.modelos 300 y 360 se prueban en condiciones

incluidas en el estándar de ARI340/360−2004.

ENERGY STAR ® certified son unidades diseñadas para utilizar menos energía, ahorrar

dinero en servicios públicos y ayudar a proteger el medio ambiente.

El energía STAR ® Partner of the Year Premio significa que Lennox ha hecho pendientes de

pago para el diseño unidades eficiente de la energía que bajará facturas de energía,

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118

cumpliendo con la industria normas de confort y aire interior calidad. Lennox fue el primer HVAC

fabricante en ganar este premio y ha desde 2003 un destinatario four−time. ISO 9001 registrado

fabricación Sistema de calidad. Premio de diseño del distribuidor Lennox ha recibido el diseño

del distribuidor.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

Diseñado para maximizar el rendimiento de enfriamiento sensible y latente en condiciones de

diseño.

Sistema puede operar desde 0 ° C a 125 ° F sin controles adicionales.

Compresores montados en arandelas de goma para un funcionamiento silencioso. Desplazarse

compresores en todos los modelos forhigh rendimiento, fiabilidad y silencioso funcionamiento.

Compresor del cárter calentadores protege contra migrationthat refrigerante puede ocurrir

durante la ambient operation baja.

Válvulas de expansión asegura óptimo rendimiento térmico en toda la gama de

aplicaciones.Cabeza de elemento extraíble.

Filtro/secadores de alta capacidad filtro/secadores proteger el sistema de suciedad y humedad.

Conmutadores de presión altos protege el compresor de las condiciones de sobrecarga, como

aceites de condensador sucio, flujo de refrigerante bloqueado o pérdida de operación del

ventilador al aire libre. Restablecimiento automático

Baja presión conmutadores protege el compresor de las condiciones de baja presión, como

carga de lowrefrigerant o flujo de aire bajo/no. Restablecimiento automático

Freezestats

Protege la bobina del evaporador de build−up de hielo perjudiciales debido a condiciones tales

como el flujo de aire bajo/no o carga refrigerante de baja/no.

Bobina de tubo de cobre de construcción, aletas de aluminio rippled−edge mejorada, estalló de

hombro tubos conexiones, plata soldada construcción para transferencia de calor mejor. Prueba

de fuga de fábrica.

Bobina del evaporador Cruz fila alrededor con cobre rayado tubos optimiza tanto razonable y

capacidad de enfriamiento latente. Baja aleta por pulgada Conde minimiza la caída de presión

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119

de aire. Modelos de volumen (CAV) de aire constante bobinas de evaporador de Face−Split.

Aire variable modelos de volumen (VAV) tienen row−split diseñado para mantener las bobina

del evaporador agua de condensado de una parte inactiva de la bobina para que el condensado

no seráre−enter la corriente de aire.

Bobina de condensador En ángulo, losa de diseño ayuda a protege la bobina de posible

contacto o daños de granizo.

Pan de drenaje de condensado Conexión de drenaje se extiende fuera de unidad. Pan

galvanizado, pintado con positivo pendiente. Pan de drenaje de acero inoxidable disponible

como una opción instalada de fábrica.

Motores de ventilador de bobina al aire libre Sobrecarga térmica, totalmente protegido ball

cerrado, permanentemente lubricado rodamientos, eje hasta Monte de cesta de alambre. Al aire

libre Fan Coil Guardia de ventilador PVC recubierto amueblada.

Elección de refrigerante, Se puede pedir con R−22 o R−410ª refrigerante.

4.3 DUCTOS DE AIRE

Es el arreglo de ductos que conducen el aire, de la unidad manejadora al espacio a

acondicionar, normalmente se le llama ducto de inyección, y el que transporta el aire del

espacio a acondicionar a la caja de mezcla de unidad manejadora se le llama ducto de

retorno.

Se pueden fabricar en tres tipos secciones diferentes, cuadro, rectangular, Redondo Y

FLEXIBLE

DUCTO FLEXIBLE DUCTO DE LÁMINA GALVANIZADA RECTANGULAR

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120

DIFUSORES DE AIRE:

Son elementos elaborados en lamina galvanizada, lamina negra o de aluminio, que se

utilizan para distribuir y dirigir adecuadamente el aire suministrado en los espacios a

acondicionar. Hay que tener en cuenta que el ruido y el movimiento de estos sea una

molestia para las personas.

Se fabrican en diferentes tipos, aquí mostramos una parte de ellos.

REJILLAS DE RETORNO DE AIRE

Son elementos elaborados en lamina galvanizada, lamina negra o de aluminio, que se

utilizan , para retornar el aire que ha sido suministrado por medio de la rejilla de inyección

o difusor, al local a acondicionado, con el fin de no desperdiciar dicho aire.

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121

Se fabrican en diferentes tipos, aquí mostramos una parte de ellos.

4.4 CALCULO DE LOS DUCTOS

Para determinar el tamaño de los ductos, es necesario un conocimiento básico acerca de

los movimientos de los fluidos. El movimiento de un fluido se debe a una diferencia de

presión misma en algún punto del recorrido del fluido, incremento ocasionado por un

ventilador.

Si un ducto es instalado en la descarga del ventilador, es para darle sentido y distribución

al flujo de aire, entonces la energía requerida por el ventilador aumentara debido a la

resistencia del sistema de ductos.

Las diferentes causas que se oponen al movimiento del aire son:

La fricción del aire al moverse sobre la pared del ducto.

El aire se mueve en forma de flujo turbulento

Restricciones o cambios en la sección del ducto

Restricciones como filtro, serpentines y rejillas.

La presión de un sistema de ductos es medida frecuentemente con un manómetro

inclinado, el rango de escala dependerá de la aplicación.

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122

Para trabajo residencial el rango es de 0.1 hasta 1 pulg. de columna de agua.

Los sistemas de ductos comerciales de alta presión pueden requerir rangas tan altos como

de 6 pulg. de columna de agua o más.

La velocidad del aire que sale por un suministro es medido

por medio de un anemómetro y la lectura que más se utiliza

es la de ft/min.

Que multiplicado por el área de salida se obtiene el gasto

volumétrico en ft3/min

CARACTERISTICAS Del anemómetro digital que se muestra en la Fig. No. 37

Termo-anemómetro Temperatura IR hasta 280ºC. Multifunción de la velocidad del aire del medidor con una

amplia gama de temperaturas. Indicación de batería bajo y apagado automático. Súper gran pantalla LCD retro iluminado. Sensor tipo K para mediciones de temperatura Alta sensibilidad y precisión.

Fig. No. 37, Anemómetro Digital

La misión de un sistema de ductos, es la de conducir el aire desde el Equipo de Aire

Acondicionado hasta el espacio que va ha ser acondicionado.

Como ya se estableció en todos los ductos por donde circula el aire, existe siempre una

continua pérdida de presión, también llamada pérdida por carga de rozamiento y depende

de:

1. La velocidad del aire

2. Tamaño del ducto

3. Rugosidad de la superficie interior

4. Longitud del ducto

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123

Por regla general en el proyecto de cualquier sistema de ductos se procura que el obtenido

por estos se lo más sencillo posible. Los elementos terminales o bocas de salida de

inyección se deben situar en puntos adecuados para proporcionar una correcta

distribución de aire.

Existen dos tipos de sistemas de distribución de aire, que son empleados para

acondicionar espacios.

Los de baja velocidad o sistemas convencionales

Los de alta velocidad.

Estos ductos se construyen de lamina galvanizada, la sección usual en estos ductos es

la rectangular y en menor grado la cuadrada.

La sección circular solamente se usa en casos de sistemas de distribución de alta

velocidad.

4.4.1 DUCTO RECTANGULAR

Esta sección presenta mayores ventajas para la fabricación y colocación, debiéndose

construir sus lados en relación de 1 a 1.5

b

a a

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124

La ecuación que permite calcular la perdida por rozamiento en la tubería o ducto es la

siguiente

En donde:

hf = perdida de rozamiento en pulgadas de agua

L = Longitud total de la tubería o ducto en ft

V = Velocidad de circulación del aire en ft/min.

C = Constante de rugosidad (40 para ductos con uniones soldadas, 50 para ductos

engargolados y 60 para ductos con uniones a tope.

D = Diámetro

4005 = constante de conversión para obtener las perdidas en pulgada de columna de agua.

Lado mayor del ducto (b)

Calibre AWG

Hasta 12 pulg.

26

De 13 a 30 pulg.

24

De 31 a 60 pulg.

22

De 61 a 100 pulg.

20

Más de 100 pulg.

18

TABLA 4.1 CALIBRES DE LAMINA

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125

4.4.2.CALIBRE DE LA LAMINA GALVANIZADA

La perdida por rozamiento que tiene el aire por los ductos se puede calcular con la

siguiente expresión:

Como los ductos son de sección rectangular o cuadrada se requiere del conocimiento de la

magnitud llamada “diámetro equivalente”

Diámetro equivalente de una sección rectangular o cuadrada del que comprende a una sección

circular que conduciendo el mismo gasto tiene la misma perdida de rozamiento por la unidad de

longitud y se calcula por la siguiente expresión:

En donde:

a y b son los lados del rectángulo

b = 1.5 a

Para cálculos rápidos se puede emplear con bastante aproximación la siguiente

expresión

En el cálculo de las redes de ductos deben determinarse los siguientes valores.

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126

1. Rozamiento en la red para la elección del ventilador

2. Dimensiones de los ramales para calcular el peso de ellos y por lo tanto la cantidad

de material que se requiere para su fabricación

3. Cantidad de forro aislante.

Para el cálculo de las redes de ducto para un sistema de Aire Acondicionado se pueden

seguir tres procedimientos o métodos que son:

REDUCCION DE VELOCIDAD

IGUALACION DE FRICCIONES

RECUPERACION ESTATICA

4.4.3 REDUCCION DE VELOCIDAD

En el método de reducción de velocidad, una velocidad inicial se selecciona para la

descarga del ventilador y luego se hacen las reducciones arbitrariamente en la velocidad

del aire en las secciones de los ramales siguientes.

Las velocidades asumidas están basadas en las recomendaciones con los niveles de

ruido, ya que el método de reducción de velocidad es un método arbitrario y empírico,

se recomienda para diseñadores de mucha experiencia.

4.4.4 IGUALACION DE FRICCIONES

En este método cada sección del ducto está diseñada para mantener la misma perdida por

fricción por ft de ducto. No importa que tan largas sean realmente las secciones ya que su

pérdida por ft. de longitud es constante. Este método de cálculo es el más utilizado para

diseñar ambos conductos, el de suministro y el de retorno.

Este método requiere menos balanceo en el sistema y da como resultado ductos de

tamaño más económicos.

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127

4.4.5 RECUPERACION ESTATICA

Este método consiste en reducir la velocidad después de cada ramal en una cantidad

suficiente que compense las pérdidas de fricción de la siguiente sección.

Se llama ramal principal en un sistema de Aire Acondicionado el que corresponde la

sección por la cual circula la totalidad del gasto.

4.5 LAS VELOCIDADES DE CIRCULACION DEL AIRE

Las velocidades de circulación del aire son:

Tabla 4.2 Velocidades de Circulación del Aire

Velocidades mayores a las señaladas anteriormente producen demasiado ruido en los

ductos y eso no es conveniente porque aumenta las perdidas por rozamiento.

Para el cálculo de las redes de ductos por el método de igual rozamiento o fricción, se

tiene el siguiente modelo matemático

En donde:

Para instalaciones muy silenciosas

600 a 800 ft/min

Para instalaciones silenciosas

800 a 1,000 ft/min

Para instalaciones comerciales

1,000 a 1,400 ft/min

Para instalaciones industriales

1,400 a 2,000 ft/min

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128

d1 = El diámetro del ducto principal

dn = El diámetro del ducto ramal considerado

Q1 , V1 ; Qn, Vn = Son los gastos y velocidades del ducto principal y ramales

considerados

.

TABLA 4.3 PESO ESPECIFICO DE LAMINA GALVANIZADA

4.6 CALCULO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DEL AIRE

Para comenzar con el cálculo del sistema de distribución de aire, se realizara la repartición

del volumen de aire total calculado, en el capitulo anterior, proporcional a las dimensiones

del local.

Para este caso en particular no hay cuartos ya que es una área común , que es todo el

piso de ventas.

Se anexa plano de cómo quedaría la distribución de difusores y rejillas de retorno

Para esto tomaremos el ducto No. 1 del recorrido del ducto de inyección.

TABLA PARA DETERMINAR EL PESO

ESPECIFICO DE LA ALMINA

CALIBRE AWG

We (lb / ft2 long.)

18

1.900

20

1.660

22

1.406

24

1.160

26

0.910

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129

Calculo del ducto No. 1

VT = 12,754.379 FT3 / min

v = 1,200 ft/min

A = V / v

A = 12,754.38 /1200 = 10.62 ft2 x 144 = 1,530.52 plg.2

d1 = 4A/3.14

d1 = 4 * 1,530.52 /3.14

d1 = 44.15 pulg.

PARA DUCTOSC RECTANGULAR ES:

b= 1.5 a

dE = 2ab/a + b = 3 a /2.5

por lo tanto a = 2.5 dE/3

a = 2.5 *44.15 /3 = 33.79 pulg.

a = 36.79 pulg.

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130

b =1.5 a = 1.5 * 36.79 = 55.18

b = 55.18 pulg.

con el valor de b, entramos a la tabla 4.1 vemos que el calibre de lamina

correspondiente es un Calibre. 22

CALCULO DEL PESO DE LA LÁMINA. WE (lb/long.)

A L3 = P * C (ft2)

Donde:

P = Perímetro de la lamina

C = Ancho de la lamina = 3 ft

P= (36.79 *2) + (55.18 * 2) = 183.94 pulg. / 12 = 15.33 ft

Por lo tanto

A L3 = P * C (ft2) = 15.33 * 3 = 45.99 ft2

A L3 = 45.99 ft2

Tomando el valor de WE de la tabla 4.3 y sustituyendo tenemos que:

WT3 = AL3 * WE (LB.)

WT3 = 45.99 * 1.406 (LB.) = 64.66

WT3 = 64.66 (LB.)

Así que lo anterior es el peso de la lámina por 3 ft. de longitud, por lo tanto para obtener el

peso de la lámina por cada ft de longitud queda de la siguiente manera

WE = Wt3 / C = 64.66 lb/3 ft = 21.55 lb /ft long.

WE = 21.55 lb /ft long

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131

Cálculo del peso total del ramal

El peso del ramal se calcula multiplicando el peso de la lámina por pie de longitud por la

longitud del ducto en pies, la ecuación es la siguiente.

WT = WE * LR = 21.55 * 14.76 = 318.01

WT = 318.01 lb

CALCULO DE LA CANTIDAD DE FORRO AISLANTE

Este se calcula con la siguiente expresión.

A = P * l = (2ª + 2b) * l

AT = A * L (ft2)

DONDE:

A = área específica del ducto (ft2 / ft long)

P = Perímetro del ducto ( pulg.)

L = longitud especifica del ducto en (pulg.)

L = Longitud total del ducto en (ft)

AT = Área total del ducto en (ft2)

Sustituyendo valores tenemos que:

A = P * l = (2a + 2b) * l

A = 15.33 * l = 15.33 ft2 /ft long

A = 15.33 ft2 /ft long

AT = 15.33 * 14.76 = 226.27 (ft2)

AT = 226.27 (ft2)

Como el cálculo de los ductos es repetitivo para cada tramo de ducto, estos valores se

simplifican en una tabla, quedando de la siguiente manera.

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132

SISTEMA DE DUCTERIA DE INYECCION

TABLA DE RESULTADOS

No. DE DUCTO

V

Ft3/min

Veloc.

Ft/min

Área

Pulg.

Diam.

Pulg.

a.

pulg.

b.

Pulg.

Cal. De la lamina

Área de la

lamina

Ft2

Peso especifico

de la lamina

Peso de la

lamina Lb/ft De

long.

Long. ft

Peso Del ramal Lb.

Forro aislane

Ft2

1 12,754 1200 1,530.52 44.15 36.79 55.19 22 45.99 1.406 21.55 14.76 318.01 226.27

2 3,000 1200 360 21.41 17.84 26.76 22 22.30 1.406 10.45 14.76 154.26 109.71

3 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 16.40 93.86 80.19

4 700 1200 83.99 10.34 8.62 12.93 24 10.77 1.160 4.16 19.68 81.98 70.65

5 400 1200 47.99 7.99 6.66 9.99 24 8.33 1.160 3.22 8.20 26.41 22.76

6 300 1200 36.00 6.67 5.64 8.46 24 7.05 1.160 2.72 9.84 26.84 23.12

7 9,754 1200 1,170.48 39.50 32.92 49.38 22 41.15 1.406 19.28 19.68 379.54 269.93

8 654 1200 78.48 9.99 8.33 12.49 24 10.41 1.160 4.02 8.20 33.02 28.45

9 9,100 1200 1,091.99 37.29 31.08 46.01 22 38.85 1.406 18.20 13.12 238.89 170.94

10 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 16.40 93.08 80.19

11 7,800 1200 936.00 34.53 28.77 43.16 22 35.96 1.406 16.85 18.04 304.10 216.04

12 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 9.84 55.85 48.11

13 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 9.84 55.85 48.11

14 5,200 1200 623.99 28.89 24.03 36.05 22 30.04 1.406 14.08 18.04 254.02 542.01

15 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 9.84 55.85 48.11

16 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 9.84 55.85 48.11

17 2,600 1200 311.99 20.39 16.90 25.49 22 21.19 1.406 9.93 18.04 179.13 382.35

18 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 9.84 55.85 48.11

19 1,300 1200 155.99 14.09 11.74 17.62 24 14.68 1.160 5.67 9.84 55.85 48.11

2,518.23 2,431.28

Para el presente proyecto y debido a que es una sola área en común y para abatir

costos en el ramal de RETORNO, se considera que tenga una cámara plena ya que

toda el área está sellada, y no hay ganancias de calor. Más las que se consideraron

en el proyecto.

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133

SISTEMA DE DUCTERIA DE RETORNO

TABLA DE RESULTADOS

No. de Ducto

V Ft3/min

Veloc.

Ft/min

Área

Pulg.

Diam.

Pulg.

a.

pulg.

b.

Pulg.

Cal. De la lamina

Área de la

lamina Ft2

Peso especifico de

la lamina

Peso de la

lamina Lb/ft De

long.

Long. ft

Peso Del

ramal Lb.

Forro aislane

Ft2

1 6,754 1200 810.48 32.13 26.76 40.16 22 33.47 1.406 15.68 9.84 154.35 109.77

2 6,000 1200 720.00 30.28 25.28 37.85 22 31.57 1.406 14.79 3.28 48.53 34.50

3 CAJA DE RETORNO

98.42 X 39.37 X 31.49

20 68.89 1.660 38.12 8.2 100.02 60.26

NOTA: LAS DIMENSIONES DE LA CAJA DE RETORNO ES EN PULGADAS.

(98.42 X 39.37 X 31.49)

RESUMEN DE DATOS

RESUMEN DE LAMINA Y AISLAMIENTO

TOTAL DE LAMINA CAL. 20

100.02

Lb.

TOTAL DE LAMINA CAL. 22

2,030.83

Lb.

TOTAL DE LAMINA CAL 24

690.29

Lb.

TOTAL DE AISLAMIENTO DE 1” DE ESPESOR

2,635.81

Ft2

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134

ESTE ES EL EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO TIPO DIVIDIDO DE 30 T.R. EN

LA MARCA YORK, QUE SE INSTALARA EN LOCAL COMERCIAL

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135

4.7 SELECCIÓN DE DIFUSORES Y REJILLAS DE RETORNO

Una vez que se tiene el aire en condiciones de calidad y confort, el paso siguiente es

distribuirlo por el local de forma uniforme y con una velocidad la cual no moleste el oído de

las personas.

Existe una gran variedad de difusores y rejillas, que el ingeniero puede usar en sus

proyectos, previendo el resultado de su aplicación.

Para este caso en particular se utilizaran difusores modulares, que se muestran a

continuación

INYECCION RETORNO

Este modelo está diseñado para ajustarse sobre la retícula de cielo falso en perfiles tipo “T” y además para evitar las manchas en el techo. Es ideal para aplicaciones de calefacción o enfriamiento, cuenta con un alto rendimiento en sistemas de volumen variable

El modelo de inyección cuenta con un difusor de aletas ajustables en el centro del cuello el cual proporciona una inyección de aire con un patrón de flujo horizontal o vertical, en 1,2,3, y 4 vías (estas pueden ajustarse antes, durante o después de instalados) y como modelo de retorno sin difusor ajustable Medida estándar de 24" x 24" (0,61m. x 0.61 m.)

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136

REJILLA DE RETORNO

Esta rejilla se destaca por su gran área libre (75%), lo que permite un dimensionamiento menor respecto de la rejilla estampada, obteniéndose también una mejor apariencia estética que hace posible su colocación casi sin limitaciones de lugar.

Cuenta con aletas tipo "curva" fijas a 35º,

separación entre aletas de 1" diseñadas así

para minimizar la turbulencia, mantener el

nivel de ruido en niveles bajos y reducir la

caída de presión.

RESUMEN DE DIFUSORES DE INYECCION Y RETORNO

NOMBRE DEL ÁREA

VOLUMEN FT3 /min

No. De

difusores

Tamaño (pulg.)

No. De

vias

Diámetro del cuello

(pulg.)

Piso de venta Difusor de Inyección

1,300

8

24 x 24

4

14

Piso de venta Difusor de Inyección

1,000

1

24 x 24

4

12

Piso de venta Difusor de Inyección

654

1

24 x 24

4

10

Piso de venta Difusor de Inyección

400

1

24 x 24

4

8

Piso de venta Difusor de Inyección

300

1

24 x 24

4

6

Piso de venta Difusor de Retorno

1,300

5

24 x 24

0

14

Piso de venta Rejilla

de Retorno

6,000

1

26 x 40

1

0

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137

CAPITULO 5

COSTOS

5.1 INTRODUCCION

El costo de un proyecto se relaciona en base a la rentabilidad del mismo, para esto

deben de analizarse los costos que genera el proyecto, este análisis debe ser lo más

minucioso posible ya que con esto podremos ver el gasto inicial para la ejecución del

m ismo, y los ingresos que nos generara a corto, mediano y largo plazo, si el proyecto

es redituable y queda dentro del techo financiero con que cuenta el cliente final, se

procederá a realizarlo, en caso contrario se tiene que buscar alguna otra alternativa que

pueda satisfacer las necesidades del proyecto.

5.2 ANALISIS DEL COSTO DEL PROYECTO

El costo del proyecto puede calcularse de acuerdo a lo generado por la Ingeniería

Básica y el Diseño.

Para esto se realizara un desglose de los equipos, así como de los materiales, mano

de obra y gastos indirectos que genere el proyecto.

Para la realización de este proyecto se cuenta con una inversión de--------------------------

$ 650,000.00 (SEISCIENTOS CINCUENTA MIL PESOS 00/100 M.N.) SIN CONSIDERAR

EL IVA, si el proyecto se sale de este rango, va ser muy difícil que nos asignen el

proyecto.

A continuación se genera el análisis de costos, tratando de integrar todos los

componentes del sistema calculado, apegándose a la realidad del costo de un proyecto

que actualmente se piensa realizar.

EL PROYECTO ES VIABLE PARA SU EJECUCION, ya que el costo del proyecto queda

dentro del rango que tiene destinado para el Aire Acondicionado.

PARTIDA CANT UNIDAD DESCRIPCIONCOSTO UNIT  

COMPONENTES EN .M.N

COSTO DE MANO DE OBRA UNIT. EN MN

FACTOR DE 

VENTA

PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL MN

1 1 PZA

UNIDAD CONDENSADORA MARCA : YORK, CARACTERIST. ELEC. 220 V / 3F / 60 HZ DE 30 T.R. SOLO FRIO. REFRIGERANTE ECOLOGICO 410 – A. SERPENTIN DEL CONDENSADOR CON TUBOS DE COBRE CON ACANALADO INTERNO Y ALETAS DE ALUMINIO. COMPRESOR CON PROTECCION DE PRESION Y TEMPERATURA.PROTECCION DE ALTA Y BAJA PRESION ESTANDAR. INYECCION DE AIRE DUAL, LATERAL E INFERIOR. PARRILLA PROTECTORA EN SERPENDIN DE CONDENSACION. UN AÑO DE GARANTIA EN PARTES Y EL COMPRESOR

$2,262,100.00 $9,500.00 $1.05 $285,180.00 $285,180.00

2 1 PZA

UNIDAD MANEJADORA DE AIRE DE 30 T.R. MARCA YORK REFRIGERANTE LOGICO R410A INCLUYEN SISTEMA SIMPLICITY PARA MONITOREO DE ARMAS, POSICION DE MANEJADORA PUEDE SER HORIZO I O VERTICAL MANEJADORAS CON AISLAMIENTO INTERNO, VALVULAS DE EXPANSION PARA R410A Y FILTROS DESECHABLES DE 2" MANEJADORAS CON VENTILADOR CENTRIFUGO CON TRANSMISION DE BANDA AJUSTABLES DISPONIBILIDAD EN 1 O 2 CIRCUITOS DE REFRIGERACLON MANEJADORAS PRESURLZADAS CON NITROGENO PARA SU RQUE CONDE DORAS CON CARGA BASE DE REFRIGERANTE R410A PARA E RQUE O ALMACENAMIENTO PARA USO COMO SOLO FRIO O HEAT PUMP CONDENSADORA INCLUYE BASE COMPLETA CON ENTRADAS PARA MONTACARGAS! CONDENSADORA INCLUYE SWITCH DE PROTECCIÓN DE ALTA Y BAJA PRESIÓNL CONDENSADORA CUENTA CON ENTRADAS ELECTRICAS DUALES INFERIOR Y LATERAL, COMPRESOR INCLUYE PROTECCIÓN DE SOBRECARGA Y CALENTADOR DE CATORES DE EVAPORADOR Y CONDENSADOR PERMANENTEMENTE LUBRICADOS, 1 ANO DE GARANTIA EN PARTES Y 5 EN COMPRESOR, PRECIOS EN DOLARES, NO INCLUYEN IVAI LA,B, AGUA FRIA, NIL

$124,918.00 $7,500.00 1.05 $131,164.00 $131,164.00

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD   AZCAPOTZALCO

138

PARTIDA CANT UNIDAD DESCRIPCIONCOSTO UNIT  

COMPONENTES EN .M.N

COSTO DE MANO DE OBRA UNIT. EN MN

FACTOR DE 

VENTA

PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL MN

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD   AZCAPOTZALCO

3 1 PZATRANSMIOSION PARA UNIDAD MANEJADORA DE 30 T.R. PARA MOTOR DE 10 H.P

$2,900.00 $1,500.00 1.15 $5,060.00 $2,060.00

4 1 PZA MOTOR DE 10 H.P. TRIFASICO 220 V / 3 F / 60 HZ $11,000.00 $500.00 1.15 $13,225.00 $13,225.00

5 1 PZA

SUMINISTRO E INSTALACION DE UN TERMOSTATO DIGITAL, QUE CONTROLA EL ENCENDIDO Y APAGADO DEL EQUIPO, AL MISMO TIEMPO CONTROLA LA TEMPERATURA DE LA TIENDA

$3,500.00 $500.00 1.2 $4,800.00 $4,800.00

6 1 SERV

INTERCONEXION ELECTROMECANI- CA ENTRE LA UNIDAD EVAPORA- DORA Y CONDENSADORA, UTILI- ZANDO EQUIPO OXIACETILENICO PARA HACER LAS UNIONES EN LA TUBERIA DE COBRE TIPO “L” DE SUCCION Y DESCARGA, CON SOLDADURA DE PLATA, HACIENDO CIRCULAR NITROGENO EN EL INTERIOR PARA EVITAR LA FORMACION DE CENIZAS. INCLUYE: LOS ACCESORIOS PARA LA CORRECTA INSTALACION

$15,000.00 $2,500.00 1.2 $21,000.00 $21,000.00

7 1 LOTE

HACER LA CONEXIÓN DEL DESAGÜE DE LA UMA, AL REGISTRO PLUVIAL MÁS PROXIMO, INCLUYE: TUBO DE PVC HIDRAULICO DE ¾” Y SUS CONEXIONES

$500.00 $200.00 1.2 $840.00 $840.00

8 50 KG

LAMINA DE ACERO AL CARBÓN GALVANIZADA NUEVA Y DE PRIMEA CALIDAD Marca: ZINTRO, PARA LA FABRICACION DE LA CAJA DE RETORNO DE LA UMA, DE ACUERDO A LA NORMA AMERIC. CAL. 20

$25.00 $25.00 1.1 $55.00 $2,750.00

9 1000 KG

LAMINA DE ACERO AL CARBÓN GALVANIZADA NUEVA Y DE PRIMEA CALIDAD Marca: ZINTRO, PARA LA FABRICACION DE LA DE INYECCION Y RETORNO, CUANTIFICACION DE ACUERDO A LA NORMA AMERIC. CAL 22

$25.00 $25.00 1.1 $55.00 $2,750.00

139

PARTIDA CANT UNIDAD DESCRIPCIONCOSTO UNIT  

COMPONENTES EN .M.N

COSTO DE MANO DE OBRA UNIT. EN MN

FACTOR DE 

VENTA

PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL MN

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UNIDAD   AZCAPOTZALCO

10 346 KG

LAMINA DE ACERO AL CARBÓN GALVANIZADA NUEVA Y DE PRIMEA CALIDAD Marca: ZINTRO, PARA LA FABRICACION DE LA DE INYECCION Y RETORNO, CUANTIFICACION DE ACUERDO A LA NORMA AMERIC. CAL 24

$25.00 $25.00 1.1 $55.00 $19,030.00

11 250 m2

AISLAMIENTO TERMICO DE LA DUCTERIA A BASE DE FIBRA DE VIDRIO DE 1” DE ESPESOR MARCA: VITROFIBRAS, PARA LOS DUCTOS DE INYECCION Y RETORNO, CON BARRERA DE VAPOR A BASE DE FOIL DE ALUMINIO INCLUYE PEGAMENTO Y SELLADOR

$50.00 $100.00 1.2 $180.00 $45,000.00

12 8 PZADIFUSOR DE INYECCION DE AIRE TIPO PERFORADO DE 24” X 24” DE 4 VIAS, CON CUELLO DE 14” ACABADO EN COLOR BLANCO

$650.00 $250.00 1.2 $1,080.00 $8,640.00

13 1 PZADIFUSOR DE INYECCION DE AIRE TIPO PERFORADO DE 24” X 24” DE 4 VIAS, CON CUELLO DE 12” ACABADO EN COLOR BLANCO

$600.00 $250.00 1.2 $1,020.00 $1,020.00

14 1 PZADIFUSOR DE INYECCION DE AIRE TIPO PERFORADO DE 24” X 24” DE 4 VIAS, CON CUELLO DE 10” ACABADO EN COLOR BLANCO

$600.00 $250.00 1.2 $1,020.00 $1,020.00

15 1 PZADIFUSOR DE INYECCION DE AIRE TIPO PERFORADO DE 24” X 24” DE 4 VIAS, CON CUELLO DE 8” ACABADO EN COLOR BLANCO

$500.00 $250.00 1.2 $900.00 $900.00

16 1 PZADIFUSOR DE INYECCION DE AIRE TIPO PERFORADO DE 24” X 24” DE 4 VIAS, CON CUELLO DE 6” ACABADO EN COLOR BLANCO

$500.00 $250.00 1.2 $900.00 $900.00

17 5 PZADIFUSOR DE RETORNO DE AIRE TIPO PERFORADO DE 24” X 24” CON CUELLO DE 14” ACABADO EN COLOR BLANCO

$600.00 $250.00 1.2 $1,020.00 $5,100.00

18 1 PZAREJILLA DE RETORNO DE PERSIANAS CON MEDIDAS DE 26” X 40

$1,500.00 $300.00 1.2 $2,160.00 $2,160.00

140

PARTIDA CANT UNIDAD DESCRIPCIONCOSTO UNIT  

COMPONENTES EN .M.N

COSTO DE MANO DE OBRA UNIT. EN MN

FACTOR DE 

VENTA

PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL MN

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UNIDAD   AZCAPOTZALCO

19 1 LOTE

SOPORTERIA: PARA FIJACIÓN DE DUCTOS RECTANGULARES, FABRICADOS A BASE DE ANGULO DE 3/16” X 1 ½” , VARILLA ROSCADA DE 3/8” Y TAQUETES DE EXPANSION DE 3/8”, TURCAS Y RONDANAS

$5,000.00 $2,500.00 1.2 $9,000.00 $9,000.00

20 1 LOTESELLADOR PARA DUCTERIA DE INYECCION Y RETORNO CON VAPORTITE DE FESTER GARANTIA DE 5 AÑOS

$3,000.00 $1,800.00 1.2 $5,760.00 $5,760.00

21 1 LOTE

DE DUCTO FLEXIBLE PARA CONECTAR LOS DIFUSORES DE INYECCION EN LAS SIGUIENTES MEDIDAS, 6”, 8”, 10”, 12” Y 14”, CINTA GRIS PARA DUCTOS Y CINTA DE ALUMINIO PARA EL ACABADO FINAL

$3,500.00 $1,700.00 1.2 $6,240.00 $6,240.00

22 1 LOTE

PRUEBAS DE ARRANQUE , AJUSTE , ASI COMO PRUEBAS DE PARO POR TEMPERATURA, ENCENDIDO Y APAGADO, HACR REPORTE Y ENTREGARLO A SUPERVICIÓN.

$5,000.00 $2,500.00 1.1 $8,250.00 $8,250.00

23 1 LOTE

INGENIERIA BASICA Y DE DETALLE, PARA LA ELABORACIÓN Y/O REVISION DE PLANOS DE EJECUCION, GENERACIÓN DE INSTRUCTIVOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

$20,000.00 $0.00 1.2 $24,000.00 $24,000.00

24 TOTAL DEL EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO $638,039.00

EL PROYECTO ES VIABLE PARA SU EJECUCION, ya que el costo del proyecto queda dentro del rango que tiene destinado para el Aire Acondicionado.

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142

CONCLUSIONES

Un sistema de Aire Acondicionado total debe satisfacer la temperatura, humedad y pureza

del aire, así como el nivel de ruido.

Bajo estos parámetros se realizo el cálculo de la capacidad del equipo, para cubrir con

las necesidades del proyecto.

Es así como está tesis tiene como objetivo ser una guía teórica y práctica para el cálculo

de un sistema de Aire Acondicionado para un espacio, donde se realiza la

comercialización de telas al mayoreo y menudeo.

La importancia de un sistema de Aire Acondicionado en esta área es tener un ambiente

agradable para el confort de las personas y lograr que permanezcan el mayor tiempo

posible dentro del establecimiento para que puedan ver toda la variedad de telas que

se están comercializando y de esta manera incrementar sus ventas.

El sistema de Aire Acondicionado para un área como esta tiene un costo elevado, pero

es justificable ya que con estas instalaciones se cumplen las buenas prácticas de

comercialización y la empresa cumple con los estándares de calidad que el público

consumidor está buscando.

Así mismo la importancia de una buena selección de los equipos de acondicionamiento

y el cálculo correcto de la capacidad de estos, nos llevara a un uso racional de la

energía eléctrica y con las nuevas tecnologías se está proponiendo un equipo ecológico,

el cual tiene un bajo consumo de energía y se alarga el tiempo de vida útil de la

instalación.

Por último el ingeniero tiene la obligación de realizar proyectos rentables y de calidad

que satisfagan las necesidades de cliente, sin olvidarse del medio ambiente el cual hay

que protegerlo para no seguir dañando el planeta.

Este proyecto se realiza teniendo los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para

el cálculo de los sistemas de Aire Acondicionado.

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BIBLIOGRAFIA

MANUAL DE REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO

AIR-CONDITIONING AND REFRIGERATION INSTITUTE

Edición por: PRENTICE - HALL HISPANOAMERICANA, S.A.

FUNDAMENTOS DE CALEFACCIÓN, VENTILACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO

DE AIRE

LIBROS Mc GRAW – HILL DE MÉXICO, SA DE CV

MANUAL DE AIRE ACONDICIONADO

ELIZONDO - CARRIER

MANUAL TECNICO DE VALYCONTROL

MANUAL DEL INGENIERO

POR LA ACADEMIA HÜTTE DE BERLIN

EDITORIAL GUSTAVO GILI, S.A

JOHNSON CONTROLS COMPANY

FABRICANTE DE EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO MARCA YORK

FLOW VENT

FABRICANTE DE DIFUSORES Y REJILLAS, PARA AIRE ACONDICIONADO

APUNTES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION

ESIME - ZACATENCO

ING. AGUSTIN LOPEZ MALDONADO

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ANEXOS

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TABLA DE EQUIVALENCIAS

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