Cesar. Refri

8/19/2019 Cesar. Refri

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Índice

INTRODUCCIÓN

CAPITULO I. INTRODUCCIÓN AL AIRE ACONDICIONADO1.1 DEFINICIÓN DE AIRE ACONDICIONADO…………………………........................4 1.2 APLICACIONES DIVERSAS………………………………………….......................6 1.3

BALANCE TÉRMICO ENTRE UNA PERSONA Y SU MEDIO…………..................7 1.4 AIRE ACONDICIONADO EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES………...............12

CAPITULO II. AIRE Y SUS PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

2.1 COMPOSICIÓN DEL AIRE……………………………………………………..........13 2.2 SISTEMAS DE UNIDADES……………………………………………………..........14 2.3 PROPIEDADES TERMODINÁMICAS………………………………………............24 2.3.1 PRESIÓN Y TEMPERATURA……………………………………...........................24 2.3.2 CALOR Y POTENCIA………………………………………………........................27 2.3.3 CALOR SENSIBLE Y LATENTE…………………………………..........................33 2.4 CARTA PSICOMETRÍCA……………………………………………………............34 2.4.1 DESCRIPCIÓN TERMODINÁMICA DE LA CARTA PSICOMETRÍCA...............352.4.2 ESTADO PSCOMETRICO DEL AIRE HÚMEDO…………………........................382.4.3 PROCESOS PSICOMETRICOS ELEMENTALES………………............................39

CAPITULO II. CÁLCULOS DE AIRE ACONDICIONADO(CARGAS DE ENFRIAMIENTO)

3.1 CARTA DE CONFORT................................................................................................403.2 NORMA O FORMATO PARA EL CÁLCULO DE LAS CARGAS.

TÉRMICAS....................................................................................................................403.2.1 CONDICIONES DE PROYECTO..............................................................................413.2.2 CONDICIONES DE DISEÑO INTERNO Y EXTERNO..........................................413.2.3 CALCULO DE CARGAS TÉRMICAS......................................................................423.2.4 CAPACIDAD Y SELECCIÓN DE EQUIPOS...........................................................453.2.5 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DUCTOS................46


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CAPITULO IV. CÁLCULOS DE AIRE ACONDICIONADO(CARGAS DE CALENTAMIENTO)

4.1 CARTA DE CONFORT..................................................................................................484.2 NORMA O FORMATO PARA EL CÁLCULO DE LAS CARGAS

TÉRMICAS............................................................................................................................504.2.1 CONDICIONES DE PROYECTO..............................................................................52.4.2.2 CONDICIONES DE DISEÑO INTERNO Y EXTERNO..........................................574.2.3 CALCULO DE CARGAS TÉRMICAS......................................................................634.2.4 CAPACIDAD Y SELECCIÓN DE EQUIPOS............................................................65

CAPITULO V. PRINCIPIOS DE REFRIGERACIÓN

5.1 DEFINICIÓN DE REFRIGERACIÓN...........................................................................675.2 APLICACIONES DE LA REFRIGERACIÓN ..............................................................675.2.1 PROCESAMIENTO Y ALMACENAMIENTO DE ALIMENTOS...........................685.1.2 MANUFACTURA DEL HIELO ................................................................................685.3 CICLO BÁSICO DE REFRIGERACIÓN......................................................................695.3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UN CICLO DE

REFRIGERACIÓN......................................................................................................705.3.2 DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES BÁSICOS.............................................725.4 REFRIGERACIÓN Y SUS PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS..............................81

CAPITULO VI. PROYECTOS DE AIRE ACONDICIONADO.

6.1 CON EQUIPOS TIPO VENTANA................................................................................946.2 CON EQUIPOS PAQUETE TIPO DIVIDIDO O INTEGRAL...................................986.3 CON EQUIPOS UNIZONA, MULTIZONA COMBINADOS CON CHILLERS........98


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INTRODUCCIÓN

Las variaciones estaciónales extremas de calor y frió son mayores que las que la mayoría dela gente puede soportar aun en las zonas templadas. Los márgenes de temperatura dentro delos cuales la gente se siente cómoda dependen en granParte de la ropa que usa, el grado de actividad física y el contenido de humedad de laatmósfera.

El aire acondicionado, considerado como uno de los elementos de confort esenciales en lavida moderna, empleando al principio en tiendas y oficinas; el aire acondicionado es unsistema completamente común en hogares.


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CAPITULO I. INTRODUCCIÓN AL AIRE ACONDICIONADO

1.1 DEFINICIÓN DE AIRE ACONDICIONADO

El acondicionamiento del aire es el proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando,además, su contenido de humedad. En condiciones ideales logra todo esto de manerasimultánea.

¿QUÉ SIGNIFICA "ACONDICIONAR" EL AIRE?

Acondicionar el aire es regular las condiciones ambientales, ya sea calefaccionando orefrigerando, de manera tal que la temperatura, humedad y grado de pureza del aire sean lasadecuadas. Por ejemplo, se acondiciona el aire para realizar algunos procesos industriales,en las salas de terapia intensiva de los hospitales, en los centros de cómputos, etc.

También se acondiciona el aire en las casas y oficinas, para vivir y trabajar en condicionesmás confortables.Todo sistema de acondicionamiento de aire está compuesto por un conjunto de equipos que,funcionando en forma encadenada, proporcionan aire controlado al ambiente,independientemente de la temperatura exterior

Como enfriar significa eliminar calor, otro termino utilizado para decir refrigeración, el aireacondicionado, obviamente este tema incluye a la refrigeración.

COMO FUNCIONA UN AIRE ACONDICIONADO (CLIMA.

El acondicionador de aire o clima toma aire del interior de una recamara pasando por tubosque están a baja temperatura estos están enfriados por medio de un liquido que a su vez seenfría por medio del condensador, parte del aire se devuelve a una temperatura menor y parte sale expulsada por el panel trasero del aparato, el termómetro esta en el panel frontal para que cuando pase el aire trabajado calcule al temperatura a la que esta el ambientedentro de la recamara, y así regulando que tan frío y que tanto debe el compresor y elcondensador.

Principalmente sistema de aire acondicionado funciona bajo el principio del ciclo carnot.

Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, yque consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas, tal como se muestra en lafigura.

http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/clima/clima.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/clima/clima.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/clima/clima.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/clima/clima.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml


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Representación grafica del ciclo carnot.

La representación gráfica del ciclo de Carnot en un diagrama p-V es el siguiente

En cualquier ciclo, tenemos que obtener a partir de los datos iniciales:

La presión, volumen de cada uno de los vértices. El trabajo, el calor y la variación de energía interna en cada una de los procesos. El trabajo total, el calor absorbido, el calor cedido, y el rendimiento del ciclo.

Tramo A-B isoterma a la temperatura T1

Tramo B-C adiabática

Tramo C-D isoterma a la temperatura T2

Tramo D-A adiabática


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Los datos iniciales son los que figuran en la tabla adjunta. A partir de estos datos, hemos derellenar los huecos de la tabla.

Variables A B C D

Presión p (atm) pA

Volumen v (l) vA vB

Temperatura T (K) T1 T1 T2 T2

COMPONENTES ESENCIALES DE UN CLIMA:

Abanico.

Compresor.

Termómetro. Líquido enfriador.

Panel o condensador.

1.2 APLICACIONES DIVERSAS

Las aplicaciones diversas que se le pueden dar a un equipo de aire acondicionado son:

En casas habitación

Oficinas

Hospitales Escuelas Laboratorios Industrias Frigoríficos

http://www.monografias.com/trabajos/clima/clima.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/clima/clima.shtml


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1.3 BALANCE TÉRMICO ENTRE UNA PERSONA Y SU MEDIO

En regiones en las cuales la temperatura es inferior a la del ser humano, el intercambio decalor entre el medio ambiente y el cuerpo se lleva a cabo sin dificultad (luego se verá que

esto se cumple siempre que la humedad relativa del aire no llegue a ciertos límites quevarían con la temperatura).

La cantidad de calor emitida por el cuerpo depende de las condiciones climáticas y de lavestimenta.

El calor proveniente del interior del cuerpo que fluye hacia la periferia, (extremidades), esdisipado por el cuerpo a través de cuatro vías, según se observa en la Figura 20.

Figura 1.3.1 - Vías de disipación del calor según Wensel y otros, 1980.

Las vías de disipación del calor establecidas por Wensel son las siguientes:


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1 - TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONVECCIÓN.

La trasmisión del calor por convección se genera por medio del intercambio entre la piel y elaire.Cuanto la diferencia de temperatura entre la piel y el aire es mayor, mayor es el intercambio

de calor el cual se encuentra favorecido en forma proporcional a la velocidad de movimientodel aire circundante; lo cual explica la sensación de frescura o de frío cuando existe unacorriente de aire.Cuanto mayor es el aislamiento de la vestimenta, menor es el intercambio de calor.En condiciones normales según el Dr. Gradjean, el intercambio de calor por convecciónllega a ser entre el 25 y 30 % del intercambio total.

2 - TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONDUCCIÓN.

El intercambio de energía calorífica por conducción se realiza entre el cuerpo y los objetosque este toca (toma contacto), siempre que exista una diferencia de temperatura entre

ambos.La cantidad de calor trasmitida depende directamente de la diferencia de temperatura de loscuerpos involucrados.En este caso la velocidad del aire no afecta el intercambio calórico.Hay buenos y malos conductores de calor, los metales son excelentes conductores tambiénlo son las piedras tales como el mármol y el vidrio; en cambio la madera es mal conductordel calor, los plásticos, el corcho, los plásticos y las telas también lo son.

3 - RADIACIÓN DEL CALOR.

La radiación del calor de un objeto a otro se produce sin que haya entre ellos contacto nimedio conductor (como ser el aire), esta se produce directamente por la diferencia detemperatura entre ellos, siendo el calor transmitido del cuerpo de mayor temperatura al másfrío, pudiendo citar como ejemplo, el calor que uno siente de una estufa sin estar en contactocon ella, lo mismo nos ocurre al pasar al lado de una caldera encendida, fuego, o de algúnobjeto expuesto directamente al sol al medio día en verano, etc..La cantidad de calor trasmitida depende de la temperatura superficial y del tamaño de lasuperficie de la fuente, también tiene fundamental importancia la distancia que hay entreemisor y receptor del calorTambién en este caso no tiene ninguna importancia la velocidad con que se mueve el aire.En el caso que la temperatura del medio ambiente sea menor a la de la piel, se genera unatransferencia de calor del cuerpo hacia el medio circundante en forma de radiación.En el caso de pasar una persona frente a una pared y particularmente frente a una ventana sellega a veces a producir una sensación de frío o de calor en función si la superficie está masfría que la piel (invierno), o más caliente (verano)."La entrega de calor por radiación diaria de una persona oscila entre 4.200 y 6.300 KJ pordía, representando entre el 40 y 60% de la cantidad de total que entrega al medio ambiente,(Grandjean).


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4 - EVAPORACIÓN.

Al evaporarse el agua que se encuentra en la superficie de la piel produce un descenso detemperatura de la misma, razón por la cual juega una importante función en la regulación del balance térmico del cuerpo.

Se tiene que para evaporar un litro de agua es necesario a presión atmosférica normal 2.500KJ, valor que corresponde a la cantidad de calor que elimina por transpiración una personadelgada, de mediana estatura, aproximadamente 1,75 metros, vestida y en condicionesnormales durante un día.La cantidad de calor entregado por evaporación depende de la humedad relativa del aire enel lugar, (presión de vapor de agua en la superficie de transmisión de la piel).El aire saturado puede absolver muy poca cantidad de agua, esto se percibe perfectamentelos días de alta temperatura y humedad ya que la transpiración aumenta en función proporcional con el aumento de ambas o una de ellas.Otro elemento a tomar en cuenta es la superficie de intercambio dado que la amplitud deesta es proporcional a la evaporación.Debido que a altas temperaturas (por encima de los 25° C), se dificulta el intercambio decalor por convección o radiación, la termo regulación se debe llevar a cabo en gran medida por evaporación de agua (transpiración).En 1980 Wensel y Piekarski determinaron como magnitudes condicionantes térmicas a lassiguientes:

1 - Magnitudes condicionantes climáticas

a- Temperatura de bulbo seco. b- Velocidad del aire.c- Presión de vapor del agua en el aire.d- Temperatura radiante media.

2 - Magnitudes condicionantes no climáticas

a- Actividad corporal. b- Resistencia térmica de la vestimenta.

Los parámetros que regulan los intercambios térmicos entre el cuero humano y el ambienteson los siguientes:

1) DEL AMBIENTE

Temperatura seca del aire Presión parcial del vapor de agua Velocidad relativa del aire Temperatura radiante media de los cerramientos.

Los primeros dos parámetros determinan la posición de un punto sobre el diagrama del airehúmedo. El segundo parámetro, en lugar que la presión parcial del vapor, podría ser la


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humedad relativa, la temperatura del bulbo húmedo, la temperatura de rocío o la humedadespecifica. Normalmente, se emplea la humedad relativa para definir las condiciones interiores y latemperatura húmeda para definir las condiciones exteriores.

2) DEL CUERPO Calor generado, diferencia entre la actividad metabólica y el trabajo

generado. Temperatura y superficial de la piel. Humedad de la piel debida a al difusión de agua desde los tejidos anteriores. Porcentaje de superficie de piel mojada por el sudor.

3) DE VESTIMENTA

Resistencia térmica

Resistencia al paso de vapor de agua. Temperatura superficial Factor de aumento de la superficie del cuerpo desnudo Emisividad de la superpie exterior.

Se observa que la temperatura de las diferentes partes del cuerpo disminuye al alejarse delnúcleo del mismo y que, además, disminuye con la temperatura exterior tanto más cuantomás lejos este del núcleo.

El balance energético entre el cuerpo humano y el ambiente que lo rodea se puede estudiar

en régimen permanente y en régimen transitorio.

En el modelo del régimen permanente (Fanger), el balance energético se escribe igualandoel calor generado por el cuerpo (que es la diferencia entre el metabolismo M y el trabajodesarrollado W) a las perdidas de calor a través de la piel Qp y por la respiración Qr segundos e indica en la siguiente ecuación (cantidades expresadas en W/m 2 de superficie decuerpo humano):

r F QQ N M

Cuando se alcanza la igualdad entre los dos miembros de la ecuación anterior se dice que el

cuerpo esta en equilibrio térmico con el ambiente.

Las perdidas de calor a través de la piel Qp están representadas por la suma de las perdidasde calor sensible por convección y radiación (las perdidas por conducción son despreciablesy, por lo tanto, no se suelen tomar en consideración) y de las perdidas de calor latente porevaporación del sudor de la humedad que se difunde a través de los tejidos del cuerpo.


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Las pérdidas de calor debidas a la respiración Qr son iguales a la suma de las perdidas decalor sensible y de las perdidas de calor latente de aire expirado (que sale casi encondiciones de saturación).

Todas las perdidas de calor sensible antes mencionadas podrían ser ganancias, dependiendo

de los parámetros ambientales: temperatura seca del aire y temperatura radiante media de locerramientos.

El modelo en régimen transitorio (Gagge), sin embargo, considera el cuerpo humanodividido en dos compartimentos:

El interior, o núcleo, representado por el esqueleto, la masa muscular y los órganosinternos.

El exterior, representado por la piel (la fracción de piel con respecto a la masa totaldel cuerpo depende del caudal de sangre que fluye desde el núcleo a la piel )

Y se basa de la siguiente hipótesis:

El intercambio de calor por conducción desde la piel hacia el exterior esdespreciable.

La temperatura de cada compartimiento es uniforme (36,8°C para el núcleo y 33,7°C para la piel).

El metabolismo, el trabajo externo y las perdidas por respiración están asociados alnúcleo.

El intercambio de calor entre el núcleo y la piel tiene lugar por contacto directo(conducción) y a través del flujo de periférico de la sangre controlado por elmecanismo de termorregulación (convección)

El balance energético en régimen transitorio establece que el calor almacenado A (A para elnúcleo y Ap para la piel) es igual a la diferencia entre ganancias y pérdidas de calor y seexpresa mediante las siguientes ecuaciones:

Para el núcleo An=(M-W)-Qr -Qn,p

Para la piel Ap = Qn, p-Q Qp

Donde Qn, p representa la cantidad de calor que se transfiere desde el núcleo hasta la piel.

La parte de calor sensible se pierde la mitad por convección y mitad por radiación,aproximadamente.


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1.4 AIRE ACONDICIONADO EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES.

En un proceso industrial es muy importante tener una temperatura confort ya que algunosequipos necesitan trabajar de una temperatura no deseada a una temperatura ambiente.Como por ejemplo si consideramos el proceso de armado de una computadora los elementos

que se están procesando necesitan estar a una temperatura adecuada para que no se dañen


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CAPITULO II. AIRE Y SUS PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

2.1 COMPOSICIÓN DEL AIRE

De acuerdo con la altitud, composición, temperatura y otras características, la atmósfera que

rodea a la Tierra y comprende las siguientes capas o regiones:TROPOSFERA

Alcanza una altura media de 12 Km. (es de Km. En los polos y de 16km. En los trópicos) yen ella encontramos, junto con el aire, polvo, humo y vapor de agua, entre otroscomponentes.

ESTRATOSFERA

Zona bastante mente fría que se extiende de los 12 a los 50km de altura; en su capa superior

(entre los 20 y los 50km) contiene gran cantidad de ozono (O3), el cual es de enormeimportancia para la vida en la tierra por que absorbe la mayor parte de los rayos ultravioletadel sol.

MESOSFERA

Zona que se sitúa entre los 50 y los 100km de altitud; su temperatura media es de 10 °C; enella los meteoritos adquieren altas temperaturas y en su gran mayoría se volatilizan yconsumen.

IONOSFERA

Empieza después de los 100km. Y va desapareciendo gradualmente hasta los 500km dealtura. En esta región, constituida por oxígeno (02), la temperatura aumenta hasta los1000°C; los rayos X y ultravioleta del Sol ionizan el aire enrarecido, produciendo átomos ymoléculas cargados eléctricamente (que reciben el nombre de iones) y electrones libres.

EXOSFERA

Comienza a 500km. de altura y extiende más allá de los 1000km; está formada por una capade helio y otra de hidrogeno. Después de esa capa se halla una enorme banda de radiaciones(conocida como magnetosfera) que se extiende hasta unos 55000km de altura, aunque noconstituye propiamente un estrato atmosférico.

El aire limpio y puro forma una capa de aproximadamente 500 000 millones de toneladasque rodea la Tierra, de las su composición es la siguiente:


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Componente 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 volumen5. Neón (Ne) 0.00123% en volumen

6. Helio (He) 0.0004% en volumen

7. Criptón (Kr) 0.00005% en volumen

8. Xenón (Xe) 0.000006% en volumen

9. Hidrógeno (H) 0.01% en volumen

10.Metano (CH4) 0.0002% en volumen

11.Óxido nitroso (N2O) 0.00005% en volumen

12.Vapor de Agua (H2O) Variable13.Ozono (O3) Variable

14.Partículas Variable

2.2 SISTEMAS DE UNIDADES

A nivel internacional se ha conseguido un acuerdo de usar en el futuro el sistema Si(Sistema Internacional de unidades)como sustitución del sistema métrico.

Designación Sistema métrico Sistema Si

Temperatura °C °K °C

Fuerza Kilopond Newton

PresiónAtmosf/Atmosf. abs

Atmosf manum. Mm Hg.Pascal bar

Trabajo kpm, kcal Julio

Potencia hp, kcal/h Watio

Entalpia kcal/kg Julio/kg

Pasará algún tiempo antes de que este sistema sea generalmente incorporado en la industriade refrigeración, pero a causa de que muchos países industrializados por su legislacióntrabajan con este sistema es necesario para cada uno de nosotros empezar a acostumbrarnosdía a día al uso de las unidades Si.

Para facilitar la transición del sistema métrico al sistema Si Danfoss en el momento presentesigue utilizando el sistema métrico, pero al lado de ellas pone entre paréntesis las medidasequivalentes al sistema Si. Por ejemplo este método se sigue en estos apuntes.


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Calor

La unidad de calor en el sistema métrico es la caloría (Cal) la cual se define como elaumento de calor necesario para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua de 15°C a16°C. En refrigeración es muy normal el use de la kilocaloría (KCal) lo que es igual a 1.000

calorias.En el sistema Si la unidad para todas las formas de trabajo, incluyendo el calor es el julio (J).La conversión del sistema métrico al sistema Si:

1 cal = 4,187 J

1 kcal = 4,187 kJ

Hay una gran diferencia en la cantidad de calor que se nace? sita para aumentar latemperatura de distintas sustancias en 1°C.; 1 Kg. de hierro necesita 0,114 KCal, por otra parte 1 Kg. de aire necesita 0,24 Kcal. E1 calor especifico de una sustancia es el aumento decalor que requiere 1 Kg. de este cuerpo para incrementar en 1° C su temperatura. E1 calor

especifico de diferentes cuerpos se pueden encontrar en tablas y viene dado en KCal/Kg°C(KJ/KG°C).

Cambios de estado

Cada sustancia puede existir en tres formas diferentes: Sólida, líquida y gaseosa. E1 agua esel ejemplo más natural. E1 estado líquido es el agua que nos rodea por todas partes y enforma de gas es el vapor de agua. Y en estado sólido es el hielo. Lo común a estas trescondiciones es que las moléculas permanecen sin cambios. Por esto el hielo, el agua y elvapor tienen la misma fórmula química H20.


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La temperatura y la presión a que está expuesta una sustancia, determina si está en formasólida, liquida o gaseosa. La temperatura a la cual una sustancia sólida se convierte enlíquido se llama punto de fusión. Durante la fusión la temperatura de la sustancia no cambia,todo el calor aplicado se emplea en cambiar la sustancia de sólida a líquida. Solo cuando lasustancia se ha fusionado si se aplica un calor adicional su temperatura ulteriormente se

elevará. Sustancias diferentes tienen distintos puntos de fusión, el chocolate se funde a26°C.

Aquí una nevera puede darse como ejemplo. Se coloca hielo y se dice si el hielo esta a -10°C rápidamente empieza a calentarse hasta llegar a 0°C porque el hielo toma calor de las paredes que le rodean y de los alimentos que hay dentro de la nevera etc. entonces el hielocomenzará a fundirse y durante este tiempo la temperatura permanecerá constante a OºC. Sino se añade de nuevo hielo, la fusión se irá gradualmente completando y el agua procedentedel hielo se recogerá en una bandeja que hay en la parte baja de la nevera. La temperatura dela nevera se elevará hasta alcanzar la temperatura exterior.

La cantidad de calor que necesariamente se aplica mientras que el proceso de fusión se llevaa cabo, es conocida como calor de fusión.

El conocimiento del proceso que se lleva a cabo durante el cambio de estado de unasustancia es importante en la refrigeración a causa de que:

El cambio de estado se realiza a temperatura constante. El cambio del estado implica un aumento grande de calor por Kg. de sustancia.


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Calor de evaporación

Dado que las características del agua son fáciles de observar y dado que el agua es el mejor

refrigerante, esto ha determinado utilizarlo como ejemplo, en esta sección.

Cuando el agua se calienta, su temperatura se eleva proporcionalmente hasta que empieza ahervir, su punto de ebullición depende de la presión que se ejerza sobre el agua. En unrecipiente abierto y la presión atmosférica normal y al nivel del mar 760 mm. de columna demercurio el agua hierve a 100°C.

Si la presión desciende por debajo de la presión atmosférica, el punto de ebullición será más bajo que 100°C.

Por ejemplo a una presión de 531 mm. HG (equivalente a 3000 m. por encima del nivel delmar) el punto de ebullición del agua es de 89°C.

En un recipiente cerrado, el punto de ebullición es determinado por la presión del vapor. Sila presión es superior a 760 mm. HG el punto de ebullición será mayor de 100°C. Porejemplo, el punto de ebullición del agua es de 120°C, cuando la presión es 1.atm y 183°cuando la presión es de 10 atmósferas. Este principio se usa en las ollas a presión.E1 aguaen su punto de ebullición se le llama también líquido. Saturado y consecuentemente, el punto de ebullición es también conocido como temperatura de saturación. A cualquier presión dada, le corresponde un punto de ebullición o una temperatura de saturación y losvalores para el agua se contienen en la tabla que se da a continuación:

Presión Temperatura Presión Temperatura

ata °C bar °C0,2 60 2,0 120

0,4 75 4,0 143

0,6 86 6,0 158

0,8 93 8,0 170

1,0 99 10,0 179


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La cantidad de energía suministrada para llevar a un líquido a su punto de ebullición y quese evapore, se llama calor de evaporación la presión atmosférica (760 mm. de Hg), lacantidad de energía requerida para evaporar 1 Kg. de agua a 100°C y convertirlo en vapor a100°C de temperatura es de 539 KCal. (2.260 KJ). En el caso del agua, se forma un Kg. devapor saturado seco. Si solo se aplica una pequeña cantidad de calor solo parte del líquido se

evapora y el resultado será una mezcla consistente en líquido saturado y vapor saturado.E1 calor de evaporación se llama también calor latente, puesto que es el calor que hay queaplicar a un cuerpo para que cambie de estado sin que cambie su temperatura. Por otra parte,el calor sensible es el aplicado o tomado de un cuerpo, el cual está a una temperatura situada por encima o por debajo del punto de ebullición o del punto de fusión.

Recalentamiento.

Si se aplica calor a un vapor saturado, el resultado será vapor recalentado, el calor aplicadose llama calor de recalentamiento. De aquí cuando se realiza un cambio de estado, el calor

sensible entra en juego y él es la causa que el vapor incremente de temperatura. E1 calorespecifíco de un cuerpo cambia cuando pasa del estado líquido al estado gaseoso, porejemplo solo se necesita 0,45 KCal. (1,9 KJ) pare calentar 1 Kg. de vapor un gradocentígrado, pare obtener el mismo incremento de temperatura en el agua se necesita 1 KCal.(4.187 KJ).

El proceso de condensación.

El contrario de un cambio de estado de líquido a vapor. Es un proceso llamado decondensación (Precipitación). En vez de aplicar una cierta cantidad de calor es necesariosacar del cuerpo la misma cantidad para convertir el vapor en líquido. De nuevo la presión

determine la temperatura a la cual la condensación se realice.Diagrama Temperatura/Entalpia

Las características de un cuerpo se pueden ver en un diagrama temperature/entalpia. Las

entalpías se representan en la abcisa y las temperaturas en las ordenadas. La entalpíafrecuentemente se define como el calor total contenido en un cuerpo y es la suma de laenergía aplicada a este cuerpo. Para clarificar conceptos se ha tomado como ejemplo agua ala presión atmosférica


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La explicación que sigue ha de poner de relieve las relaciones entre el "sistema técnico" y el"sistema de unidades SI".


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Como sobre la tierra todo está sometido a la presión atmosférica no notamos ésta. Se toma la

correspondiente presión atmosférica como presión de referencia y cualquierdivergencia de ésta se designa de sobrepresión ,.


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La siguiente figura lo visualiza .

Figura 2.2.1 :

La presión de aire no siempre es la misma. Cambia según la situación geográfica y eltiempo. La zona desde la línea del cero absoluto hasta la línea de referencia variable sellama esfera de depresión (-Pe) la superior se llama esfera de sobrepresión (+Pe).

La presión absoluta Pabs. Consiste en la suma de las presiones -Pe y +Pe. En la práctica seutilizan manómetros que solamente indican la sobrepresión +Pe. Si se indica la presiónPabs. el valor es unos 100 kPa (1 bar) más alto.

Con la ayuda de las magnitudes básicas definidas pueden explicarse las leyes físicasfundamentales de la aerodinámica.

EL AIRE ES COMPRESIBLE

Como todos los gases, el aire no tiene una forma determinada. Toma la del recipiente que locontiene o la de su ambiente. Permite ser comprimido (compresión) y tiene la tendencia a

dilatarse (expansión).

La ley que rige estos fenómenos es la de Boyle-Mariotte.

A temperatura constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente es inversamente proporcional a la presión absoluta, o sea, el producto de la presión absoluta y el volumen esconstante para una cantidad determinada de gas.


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Este ley es demuestra mediante el siguiente ejemplo. Figura 2.2.2


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Figura 2.2.3: Diagrama de caudal

En este diagrama están indicadas las zonas de cantidades de aire aspirado y la presión para

cada tipo de compresor.

Figura 2.2.3: Diagrama de caudal


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2.3 PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

La termodinámica es una disciplina que, como la mecánica clásica o electromagnetismo,esta basado en un numero reducido de postulados básicos axiomas a partir de los cuales, por

razonamiento lógico, se deducen que gobiernan los fenómenos caloríficos, objeto principalde esta ciencia.

En sus principios la termodinámica surgió del estado de la producción de trabajo mecánico a partir de fuentes de calor y su interés se centro en las aplicaciones técnicas de las maquinastérmicas. Actualmente la termodinámica se ha desarrollado hasta formar un cuerpo completode doctrina que interviene con amplitud en dominios de la física (fenómenos superficiales, pilas, termopares, magnetismo) de la química ( reacciones químicas, equilibrios), de laingeniería (refrigeración, turbinas, cohetes), de la biología (fenómenos bioenergéticos), de lameteorología (humedad predicción del tiempo), etc…

La termodinámica clásica estudia, en términos generales aquellos fenómenos menos físicosmicroscópicos relacionados con el calor y la temperatura limitándose al estudio de estadosde equilibrio y a las transformaciones que pueden representarse por una serie continua deestados en equilibrio.

Se dice que un sistema experimenta un proceso a transformación termodinámica cuando almodificar una ligadura interna o externa, alguna de sus variables de estado se modifica conel tiempo los estados inicial y final del proceso se consideran en equilibrio.

2.3.1 PRESIÓN Y TEMPERATURA

PRESIÓN

Cuando una fuerza se aplica a una superficie el efecto producido depende del tamaño de éstasuperficie. Como un ejemplo demostrativo, un hombre que tenga colocados unos esquís puede estar de pie sobre la nieve, sin ellos se hunde.

Esto quiere decir que los esquís distribuye el peso del hombre sobre su gran superficie detal forma que su peso por unidad de la superficie de la nieve es menor. La presión se definecomo la relación entre la fuerza ejercida y el tamaño del área.


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Esto se mide en diferentes unidades dependiendo del propósito de la medida. De estasunidades el Kg/cm2 es en el sistema métrico la más común. Esta unidad es a menudoabreviada en "at" que define una atmósfera técnica.

Normalmente la presión de aire es de 1,033 Kg/cm2 y se le llama atmósfera física, el

término abreviado es "atm". Diferentes denominaciones de presión se obtendrándependiendo del punto cero que se escoja.

Si se usa el cero absoluto entonces la denominación será "ata" de donde la "a" indicaabsoluta. Esta unidad es la que más frecuentemente se utiliza en refrigeración, sin embargo amenudo puede verse "ato" en los manómetros. "Ato" es válido para sobre presiones referidasa la atmósfera física. Entonces el punto cero corresponde a 1 atm. y 1,033 ata.

Otra unidad de medida de presión que frecuentemente podemos encontrar es la de mm.columna de mercurio. La presión de aire corresponde a 760 mm. Hg. a lo que correspondetambién 1 atmósfera y 1,033 ata.

Finalmente en relación con las bombas de circulación de agua se encuentra la denominación"metro de agua". La abreviación es m.c.a y 10 m.c.a corresponden a 1 ata, 10,33 m. c. a a 1atm

La unidad de presión en el sistema Si es el Newton/m2, también llamado Pascal (Pa). Deaquí que ésta unidad representa un valor muy pequeño referido a presión, por ejemplo, enrefrigeración, la unidad 1 bar = 105 Pa se usa en vez del Pascal. Afortunadamente, 1 at =0,9807 bar ˜1 bar, esto hace que en la práctica es a menudo posible utilizar las mismasunidades de presión tanto en el sistema Si ó en el sistema métrico.

Es la fuerza aplicada en la unidad de área de la de la superficie de contacto de dos cuerpos,se expresa en PSI (libras /plg2) o (kg/cm2).

La presión atmosférica de un planeta es, a un determinado nivel, el peso ejercido sobre launidad de superficie de la columna a gas que está por encima de la propia superficie.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el Sistema Internacional de unidades (SI),la presión se expresa en newton por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio enun barómetro convencional.

La presión a veces se mide, no como la presión absoluta, sino como la presión por encimade la presión atmosférica, también denominada presión normal ( o gauge).

Las obsoletas unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo ciertagravedad estándar . Son intentos de definir las lecturas de un manómetro.

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Presi%C3%B3n_normal&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Man%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Man%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Presi%C3%B3n_normal&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_absoluta


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Las unidades de presión manométricas, no deben ser utilizadas para propósitos científicos otécnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones.

También se utilizan los milímetros de columna de agua (mm.c.d.a.). 1 mm cda=10 Pa.

Unidades de presión y sus factores de conversiónPascal bar N/mm2 kp/m2

kp/cm2 (=1at)

atm Torr

1 Pa(scal) (N/m2)= 1 10-5 10-6 0.102 0.102×10-4 0.987×10-5

0.0075

1 bar (daN/cm ) = 100.000 1 0.1 10200 1.02 0.987 750

1 N/mm = 10 10 1 1.02×10 10.2 9.87 7500

1 kp/m2 = 9.819.81×10-5

9.81×10-6

1 10-4 0.968×10-4

0.0736

1 kp/cm

2

(1 at) = 98100 0.981 0.0981 10000 1 0.968 7361 atmósfera (760Torr) =

101325 1.103 0.1013 10330 1.033 1 760

1 Torr = 133 0.001331.33×10-4

13.6 0.00132 0.00132 1

TEMPERATURA

Puesto que no es posible la conservación de la vida por si misma sin el mantenimiento de latemperatura propia del cuerpo humano, la calefacción artificial dentro de los recintos fue elintento más remoto hecho con miras a la modificación de algunos de estos factores. Laregulación de la temperatura, dentro de los límites propiamente dichos y considerados comoóptimos mediante una calefacción o refrigeración perfectamente regulados, se obtuvo enépoca relativamente reciente.

El adecuado control de la temperatura del medio ambiente que circunda al cuerpo humanoelimina el esfuerzo fisiológico de acomodación, obteniéndose con ellos un mayor confort yla consiguiente mejora del bienestar físico y las condiciones de salubridad.

La sensación fisiológica de calor y frió es el origen del concepto primario de temperatura.Podemos apreciar variaciones de temperatura de acuerdo con las variaciones de intensidadde estas sensaciones, pero el sentido del tacto carece de una sensibilidad y alcance necesario para dar forma cuantitativa a esta magnitud. Además los efectos producidos por laconductividad de los cuerpos dan lugar a confusión en la apreciación de temperatura altacto.

Es una variable del estado de los cuerpos se expresa en grados centígrados o gradosFahrenheit y se mide con un termómetro.

http://es.wikipedia.org/wiki/Pascal_%28unidad_de_presi%C3%B3n%29http://es.wikipedia.org/wiki/Pascal_%28unidad_de_presi%C3%B3n%29


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Así, por ejemplo debido a la mejor conductividad de los metales, una pieza de hierro oaluminio parece mas fría que un trozo de madera situado en el mismo recinto y, por lo tanto,a igual temperatura.

2.3.2 CALOR Y POTENCIACALOR

La unidad de calor en el sistema métrico es la caloría (Cal) la cual se define como elaumento de calor necesario para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua de 15°C a16°C. En refrigeración es muy normal el use de la kilocaloría (KCal) lo que es igual a 1.000calorias.

En el sistema Si la unidad para todas las formas de trabajo, incluyendo el calor es el julio (J).La conversión del sistema métrico al sistema Si:

1 cal = 4,187 J

1 kcal = 4,187 kJHay una gran diferencia en la cantidad de calor que se nace? sita paraaumentar la temperatura de distintas sustancias en 1°C.; 1 Kg. de hierro necesita 0,114KCal, por otra parte 1 Kg. de afire necesita 0,24 KCal. E1 calor especifico de una sustanciaes el aumento de calor que requiere 1 Kg. de este cuerpo para incrementar en 1° C sutemperatura. E1 calor especifico de diferentes cuerpos se pueden encontrar en tablas y viene

dado en KCal/Kg°C (KJ/KG°C).

El calor se pude definir como una energía que puede fluir de un lugar a otro o convertirse enotra forma de energía.

El calor se considera como una mas de las muchas formas de energía existentes en eluniverso. Es el efecto de movimiento molecular de un cuerpo y esta en relación directa con

el movimiento de las moléculas que lo constituyen en teoría dicho movimiento no cesa hastaque se elimina todo el calor específico del cuerpo. Esto se logra a una temperatura de -273°(bajo cero) y -460°; dicha temperatura se considera en física como cero absoluta. Comoenergía es calor no puede destruirse, sino que simplemente se transfiere de un cuerpo a otro,o de un sitio de mas o menos calor, pero no se pierde. La materia debe su estado en grancantidad parte a la cantidad de calor que en si misma contiene.


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Los cuerpos con distintas cantidades de calor se aproximan el uno al otro, hasta llegar a un punto en el que se establece entre ambos una corriente invisible de calor, la cual circula uncuerpo que esta mas caliente al otro y cesa cuando la temperatura de los dos se nivela. Aesta corriente invisible se le conoce como calor.

Hay una gran diferencia en la cantidad de calor que se nace? sita para aumentar latemperatura de distintas sustancias en 1°C.; 1 Kg. de hierro necesita 0,114 Kcal., por otra parte 1 Kg. de aire necesita 0,24 Kcal. E1 calor especifico de una sustancia es el aumento decalor que requiere 1 Kg. de este cuerpo para incrementar en 1° C su temperatura. E1 calorespecifico de diferentes cuerpos se pueden encontrar en tablas y viene dado en KCal/Kg°C(KJ/KG°C).

Cambios de estado

Cada sustancia puede existir en tres formas diferentes: Sólida, líquida y gaseosa. E1 agua esel ejemplo más natural. E1 estado líquido es el agua que nos rodea por todas partes y en

forma de gas es el vapor de agua. Y en estado sólido es el hielo. Lo común a estas trescondiciones es que las moléculas permanecen sin cambios. Por esto el hielo, el agua y elvapor tienen la misma fórmula química H20.

La temperatura y la presión a que está expuesta una sustancia, determina si está en forma

sólida, liquida o gaseosa. La temperatura a la cual una sustancia sólida se convierte enlíquido se llama punto de fusión. Durante la fusión la temperatura de la sustancia no cambia,todo el calor aplicado se emplea en cambiar la sustancia de sólida a líquida. Solo cuando lasustancia se ha fusionado si se aplica un calor adicional su temperatura ulteriormente seelevará. Sustancias diferentes tienen distintos puntos de fusión, el chocolate se funde a 26°C

Aqui una nevera puede darse como ejemplo. Se coloca hielo y se dice si el hielo esta a -10°C rapidamente empieza a calentarse hasta llegar a 0°C porque el hielo toma calor de las paredes que le rodean y de los alimentos que hay dentro de la nevera etc. entonces el hielocomenzará a fundirse y durante este tiempo la temperatura permanecerá constante a OºC. Sino se añade de nuevo hielo, la fusión se irá gradualmente completando y el agua procedente

del hielo se recogerá en una bandeja que hay en la parte baja de la nevera. La temperatura dela nevera se elevará hasta alcanzar la temperatura exterior.


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La cantidad de calor que necesariamente se aplica mientras que el proceso de fusión se llevaa cabo, es conocido come calor de fusión.

El conocimiento del proceso que se lleva a cabo durante el cambio de estado de unasustancia es importante en la refrigeración a causa de que:

El cambio de estado se realiza a temperatura constante.

El cambio del estado implica un aumento grande de calor por Kg. de sustancia.

Calor de evaporación

Dado que las características del agua son faciles de observar y dado que el agua es el mejor

refrigerante, esto ha determinado utilizarlo como ejemplo, en esta sección.

Cuando el agua se calienta, su temperatura se eleva proporcionalmente hasta que empieza ahervir, su punto de ebullición depende de la presión que se ejerza sobre el agua. En unrecipiente abierto y la presión atmosférica normal y al nivel del mar 760 mm. de columna demercurio el agua hierve a 100°C.

Si la presión desciende por debajo de la presión atmosférica, el punto de ebullición será más bajo que 100°C.


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Por ejemplo a una presión de 531 mm. HG (equivalente a 3000 m. por encima del nivel delmar) el punto de ebullición del agua es de 89°C.

En un recipiente cerrado, el punto de ebullición es determinado por la presión del vapor. Sila presión es superior a 760 mm. HG el punto de ebullición será mayor de 100°C. Por

ejemplo, el punto de ebullición del agua es de 120°C, cuando la presión es 1.atm y 183°cuando la presión es de 10 atmósferas. Este principio se usa en las ollas a presión.

E1 agua en su punto de ebullición se le llama también líquido. Saturado yconsecuentemente, el punto de ebullición es también conocido como temperatura desaturación. A cualquier presión dada, le corresponde un punto de ebullición o unatemperatura de saturación y los valores para el agua se contienen en la tabla que se da acontinuación:

Presión Temperatura Presión Temperatura

ata °C bar °C

0,2 60 2,0 1200,4 75 4,0 143

0,6 86 6,0 158

0,8 93 8,0 170

1,0 99 10,0 179

La cantidad de energía suministrada para llevar a un líquido a su punto de ebullición y quese evapore, se llama calor de evaporación la presión atmosférica (760 mm. de Hg), lacantidad de energía requerida para evaporar 1 Kg. de agua a 100°C y convertirlo en vapor a100°C de temperatura es de 539 KCal. (2.260 KJ). En el caso del agua, se forma un Kg. devapor saturado seco. Si solo se aplica una pequeña cantidad de calor solo parte del líquido seevapora y el resultado será una mezcla consistente en líquido saturado y vapor saturado.

E1 calor de evaporación se llama también calor latente, puesto que es el calor que hay queaplicar a un cuerpo para que cambie de estado sin que cambie su temperatura. Por otra parte,el calor sensible es el aplicado o tomado de un cuerpo, el cual está a una temperatura situada por encima o por debajo del punto de ebullición o del punto de fusión.

Recalentamiento

Si se aplica calor a un vapor saturado, el resultado será vapor recalentado, el calor aplicadose llama calor de recalentamiento. De aqui cuando se realiza un cambio de estado, el calorsensible entra en juego y él es la causa que el vapor incremente de temperature. E1 calorespecifíco de un cuerpo cambia cuando pasa del estado líquido al estado gaseoso, porejemplo solo se necesita 0,45 KCal. (1,9 KJ) pare calentar 1 Kg. de vapor un gradocentigrado, pare obtener el mismo incremento de temperatura en el agua se necesita 1 KCal.(4.187 KJ).


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El proceso de condensación El contrario de un cambio de estado de líquido a vapor. Es un proceso llamado de condensación (Precipitación). En vez de aplicar una cierta cantidad decalor es necesario sacar del cuerpo la misma cantidad para convertir el vapor en líquido. Denuevo la presión determine la temperatura a la cual la condensación se realice.

Las características de un cuerpo se pueden ver en un diagrama temperature/entalpia. Lasentalpias se representan en la abcisa y las temperaturas en las ordenadas. La entalpíafrecuentemente se define como el calor total contenido en un cuerpo y es la suma de la

energía aplicada a este cuerpo. Para clarificar conceptos se ha tomado como ejemplo agua ala presión atmosférica.

El diagrama comienza con agua a HOAC de aquí que la entalpía es también 0(KCal/Kg. deagua). La aplicación de calor sensible produce un cambio de A a B (Temperatura deevaporación del agua). La diferencia entre A y B es que la temperatura alcanza 100°C.Como anteriormente se dijo, cada 1ºC de aumento de temperatura requiere 1 KCal (4,187KJ) de aquí que el calor total que necesariamente se ha aplicado, aquí es de 100 KCal., portanto, el contenido de calor o calor total que es igual a la entalpía es de 100 KCal./Kg. deagua.(418,7 J/Kg.).

La línea B-C corresponde al calor latente (calor de evaporación que es el calor que senecesita para transformar 1 Kg. de agua (punto B) en vapor saturado seco (punto C). El calorde evaporación del agua a la presión atmosférica, como anteriormente se dijo es de 539KCal./Kg. de agua y como la entalpía o calor total es la suma del calor aplicado, será100+539 = 639 KCal./Kg. de agua. Es importante resaltar que no se produce incremento detemperatura entre los puntos B y C.

La línea C-D muestra el efecto de aplicación de calor sensible al vapor, es decir elrecalentamiento. El calor especifico del vapor de agua, se dijo anteriormente que era de 0,45KCal./Kg. (1,88 KJ/Kg.) En el ejemplo se muestra una elevación de temperatura en el vaporde 20° C y por tanto, el calor aplicado es de 20x0,45 = 9 KCal./Kg. La entalpía o calor total

como es la suma de los calores aplicados será en el punto D. Igual a 639+9 = 648 KCal./Kg.

POTENCIA

La potencia eléctrica suele medirse en vatios (W), kilovatios (kW), megavatios (MW), etc.La potencia es transferencia de energía por unidad de tiempo.


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La potencia puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la energía debeser medida durante un cierto periodo, p.ej. un segundo, una hora o un año. (Lea la secciónsobre energía si aún no lo ha hecho).Que un aerogenerador tenga una potencia nominal (la que figura en la placa decaracterísticas) de 1000 kW, le indica que producirá 1000 kilovatios-hora (kWh) de energía

por hora de funcionamiento, cuando trabaje a rendimiento máximo (es decir, con vientos de,digamos, más de 15 metros por segundo).Que un país como Dinamarca tenga, digamos, 1000 MW de potencia eólica instalada no leindica cuanta energía producen las turbinas. Los aerogeneradores estarán girandonormalmente durante el 75 por ciento de las horas de año, aunque sólo estarán funcionandoa la potencia nominal durante un número limitado de horas al año.Para poder calcular cuanta energía producirán los aerogeneradores deberá conocer ladistribución de velocidades de viento para cada aerogenerador. En el caso de Dinamarca, losaerogeneradores promedio devolverán 2.300 horas de funcionamiento a plena carga por año.Para obtener la producción total de energía multiplica los 1000 MW de potencia instalada por las 2.300 horas de operación = 2.300.000 MWh = 2,3 TWh de energía (ó 2.300.000.000de KWh).En otras zonas, como Gales, Escocia o la parte occidental de Irlanda, probablemente tengaalrededor de 3.000 horas o más de funcionamiento a plena carga. En Alemania la cifra estácerca de 2.000 horas de funcionamiento a plena carga.La potencia de los automóviles se indica a menudo en caballos de vapor (CV o HP) en lugarde en kilovatios (kW). La palabra "caballo de vapor" puede proporcionarle una idea intuitivade que la potencia define que cantidad de "músculo" tiene un motor o un generador,mientras que la energía le indica cuanto "trabajo" produce un generador o un motor duranteun cierto periodo de tiempo.Unidades de potencia1 kW = 1.359 CV (HP)

POTENCIA CALORÍFICA: UNIDADES

Unidad de fuerza: newton (N)

Un newton es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, lecomunica una aceleración de 1 metro por segundo cada segundo (segundo cuadrado)

Unidad de energía, trabajo, cantidad de calor: julio (j)

Un julio es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación sedesplaza 1 metro en la dirección de la fuerza:

1 j = 1 N • 1 m

Unidad de potencia, flujo radiante: vatio (W)

Un vatio (W) es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 julio porsegundo:

http://www.windpower.org/es/stat/unitsene.htm#anchor691302#anchor691302http://www.windpower.org/es/stat/unitsene.htm#anchor691302#anchor691302


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1 W = 1 j / 1 s

Unidad de energía, cantidad de calor: kilocaloría (Kcal), caloría (cal), Termia (Th).

Una kilocaloría es la cantidad de calor necesario para elevar 1 grado centígrado la

temperatura de un litro de agua.Una kilocaloría son 1000 calorías.

1 Kcal = 1000 cal

1 / 4,187 cal = 1 j

1 j = 0,24 cal

Una Termia (Th) equivale al calor necesario para elevar en un grado centígrado la

temperatura de una tonelada de un cuerpo cuyo valor específico es igual a la del agua a 15°Cy a la presión atmosférica normal.

1 Th = 1.000 Kcal

2.3.3 CALOR LATENTE Y CALOR SENSIBLE

CALOR LATENTE

Se llama calor latente de una sustancia a la cantidad de calor que hay que suministrar a launidad de masa de dicha materia para que cambie de estado, de sólido a líquido o de líquidoa gas.

Es la energía térmica para producir un cambio en la temperatura de una sustancia. El calorque puede sentirse o medirse se llama calor sensible esto es el calor que causa un cambio enla temperatura, de una sustancia, pero no un cambio en el estado, la sustancia bien en estadosólido o gaseoso contiene calor sensible, en algún cifrado, siempre que su temperatura este por encima del cero absoluto.

Durante dicho proceso no hay elevación sensible a la temperatura, es decir, el proceso tienelugar a temperatura constante, y de ahí el nombre de calor latente. Al retornar a su estadoinicial la materia cederá de nuevo, a temperatura constante, la misma cantidad de calor. Unejemplo bien conocido nos lo proporciona el agua, que a la presión atmosférica, cambia elestado sólido a líquido o viceversa, a la temperatura de 100 °CCALOR SENSIBLE

Cuando se trata de procesos de climatización, se llama calor sensible a la energía caloríficaempleada en elevar o mantener la temperatura de los locales climatizados. En la realidad,dicho calor sensible no tiene una definición física determinada, aunque puede decirse que es


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el calor especifico, ya definido anteriormente. El uso de este nombre viene determinado porcontraposición al calor latente, también definido y que en los procesos de climatización esmuy importante, sobre todo cuando se refiere a la refrigeración; en estos casos se llama calorlatente a la energía empleada en los procesos de condensación y vaporización, necesarios para la regulación de la humedad de los ambientes climatizadores.

Bao un cambio de estado, la mayoría de las sustancias tendrán un punto de fusión en el cualellas cambiaran de un sólido a un liquido sin ningún incremento de temperatura. El calorenvuelto en uno u otros de estos procesos (cambio de un sólido a un líquido o viceversa), sinningún cambio en temperatura se conoce como el calor latente de fusión.

La derivación de la palabra “latente” es de la palabra latina “para oculto”. Este calor ocultoque no se registra sobre un termómetro ni puede sentirse, es innecesario decir que no hayincremento o decrecimiento del movimiento molecular dentro de la sustancia, por que estase manifestaría en un cambio en la temperatura del termómetro.

2.4 CARTA PSICOMETRICA

Car ta Psicometríca: Es la representación grafica de la relación entre temperatura de bulboseco, bulbo húmedo, humedad relativa, presión de vapor y temperatura de condensación delagua.

Permite la obtención mediante lectura directa de la mayoría de las propiedades de lasmezclas aire-vapor de agua que son necesarias en los cálculos a realizar en la operación dehumidificación, para una presión determinada.

TEMPERATURA DE BULBO SECO °F

PRESINDEVAP

ORmm

deHg

GRANOSDE

AGUAPOR

LIBRADEAIRESECO

PV

DB

HR

BH

Punto de Rocío


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Quien usa la sicrometria. Los ingenieros de investigación y desarrollo de producto y losingenieros de aplicación, por ejemplo, necesitan una compresión profunda y conocimientosdel arte, or que su existencia profesional, requiere aplicación práctica de las teorías. Necesita el técnico, realmente, conocer toda esta información. Generalmente no, a menosque este involucrado en una de las actividades de ingeniería o de investigación mencionadas

antes. Lo que los técnicos necesitan saber, son solo los principios básicos, definición detérminos, la existencia de la carta Psicometríca y la relación de los elementos en cuestión,así como ser capaces de reportar información o hacer suposiciones acerca delcomportamiento del equipo.

La carta Psicometríca es probablemente el mejor modo de mostrar lo que sucede al aire y alvapor de agua, cuando cambian estas propiedades. La carta publicada por ASHRAE y es lamas comúnmente usada en la industria. Algunos productores han desarrollado sus propiascartas las cuales varían únicamente en estilo y construcción, pero las relaciones de las propiedades del aire son las mismas.

Existen varias formas de relacionar la temperatura con la humedad, entre ellas tenemos elDiagrama Psicometrico, con el cual podemos ver la humedad relativa, cantidad de agua,etc...

2.4.1 DESCRIPCIÓN TERMODINÁMICA DE LA CARTA PSICOMETRÍCA

La escala horizontal, esta constituida por los valores de la temperatura que encontramos enun termómetro cualquiera.

Todas las líneas verticales se denominan °C, esa temperatura, estarán en cualquier punto dela línea vertical que corresponda a 25 °C.

La escala de la derecha indica el contenido de agua, y lo mismo que decíamos en el casoanterior, si tomamos por ejemplo 10 gramos, los 10 gramos en cualquier punto de la rectahorizontal correspondiente.

Simplemente con esta parte del grafico podemos ver algunas propiedades del aire.

Por ejemplo, según el grafico el aire se °C y 10gr.

Supongamos que este aire es enfriado a 20°C (solo disminuye la temperatura), la cantidad deagua sigue la misma, luego ahora estará el aire en el punto 20°C y 10gr.

Si seguimos enfriando el aire hasta dejarlo a 14°C seguiremos disminuyendo solo latemperatura, pero la cantidad de agua es la misma (10gr), pero observamos que en este punto hemos llegado al final del grafico en la línea 14°C y 10 gr. Lo que indica que en ese punto se encuentre el aire con la máxima humedad que admite en esas condiciones, si loseguimos enfriando por debajo de los 14°C el vapor de agua que contienen el aire empezaraa condensarse ya que el aire a menor temperatura no puede contener tanta cantidad dehumedad.


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Si lo enfriamos a 10°C descendemos desde el punto 14°C 10 gr por el borde del graficohasta encontrar la temperatura deseada 10°C y observamos que estamos en la líneahorizontal correspondiente a 7,7gr y si lo seguimos descendiendo, por el borde del grafico ynos encontramos con la línea de contenido de agua de 5,5gr.

El aire queda saturado de humedad pero con menos gramos de agua por kilote aire, el restose ha condensado.

La línea que une todos los puntos de saturación del grafico se denomina punto de roció otemperatura de saturación.

Con el grafico podemos determinar la humedad relativa sin necesidad de hacer cálculos:

El grafico dispone de unas curvas que se parecen a la línea de saturación y que correspondena cada tanto por ciento de humedad.

De esta forma podemos, conocida la humedad relativa, conocer los gramos de agua oviceversa, como ejemplo vera que humedad relativa corresponde a las temperaturas delejemplo anterior 25°C 10gr.

Buscando en el grafico la intersección de las líneas tendremos 50% Hr y cuando loenfriamos a 20°C teníamos 67% Hr, y le seguíamos enfriando hasta 14°C y teníamos 100%Hr hasta los 5°C.

Si artimos de25°C 10gr 50% y calentamos el aire hasta 35°C 10gr, obtenemos un Hr del 28%.

De estas pruebas deducimos:

Al enfriar el aire aumenta el % Hr Al calentar el aire disminuye el % de Hr.

Supongamos que tenemos 1Kg de aire a una temperatura de B.S. de 24°C y 8,5gr de agua.Si pudiéramos saturar completamente el aire, aumentando los gramos de vapor de agua, sutemperatura disminuirá, pues las gotas de agua vaporizarse necesitan calor y lo recogen delmismo aire haciéndolo descender de temperatura.

Imaginemos que su temperatura hubiera descendido hasta aproximadamente 16,4°C y a esatemperatura el aire saturado contendría 11,6gr de agua.A l a temperatura del aire saturado se


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2.4.3 PROCESOS PSICOMETRICOS ELEMENTALES

Los procesos psicometricos elementales son los siguientes:Temperatura seca: la temperatura que registra un termómetro ordinario.

Temperatura húmeda: La temperatura que indica un termómetro cuyo bulbo esta cubierto por una mecha húmeda y expuesto a una corriente rápida de aire.Temperatura de rocío: La temperatura a la cual empieza la condensación de humedadcuando el aire se enfría.Humedad relativa: Relación entre la presión del vapor de agua contenido en el aire, y la presión del vapor saturante a la misma temperatura.Humedad especifica, o contenido de humedad: El de vapor de agua expresado en gramos por kilo de aire seco.Entalpia: Cantidad de calor en el aire, contada apartar de los 0 CVolumen especifico: los m3 de aire húmedo que corresponde a 1 kilo de aire seco.Factor de calor sensible: Relación entre los calores sensible y total.

Punto de referencia: situado a los 26.7

C y 50

de humedad relativa, y que se emplea junto con la escala de factores de calor sensible para dibujar las líneas de l proceso de aireacondicionado.Kilos de aire seco: Constituyen la base de todos los cálculos psicometricos, y permanecenconstantes durante todos los procesos. Las temperaturas secas, húmeda y de rocío y lahumedad de relativa están relacionadas en forma tal que cuando se conocen dos de ellas se pueden determinar las restantes. Cuando el aire esta saturado las temperaturas seca, húmeday de rocío son iguales. Es muy importe en un proceso industrial tener una temperaturaadecuada ya que algunos equipos necesitan trabajar adecuadamente a temperatura ambiente.Como por ejemplo si consideramos el proceso de armado de una computadora los elementosque se están procesando necesitan estar a una temperatura adecuada para que no se dañen.


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CAPITULO III. CALCULOS DE AIRE ACONDICIONADO(CARGAS DE ENFRIAMIENTO)

3.1 DEFINICIÓN DE CARGA TÉRMICA:

También nombrada como carga de enfriamiento, es la cantidad de energía que se requierevencer en un área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad parauna aplicación específica (ej. Confort humano). Es la cantidad de calor que se retira de unespacio definido, se expresa en BTU, la unidad utilizada comercialmente relaciona unidadde tiempo, Btu/hr .

Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud posible en espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes paraevaluar:

Datos atmosféricos del sitio. La característica de la edificación, dimensiones físicas. La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a acondicionar.

El momento del día en que la carga llega a su pico. Espesor y características de los aislamientos. La cantidad de sombra en los vidrios. Concentración de personar en el local. Las fuentes de calor internas. La cantidad de ventilación requerida

Existen diferentes métodos para calcular la carga de enfriamiento en un área determinada, encualquier caso es necesario evaluar diversas características como las condiciones del lugar(condiciones atmosféricas), tipo de construcción y aplicación del espacio a acondicionar.

CONSIDERACIONES

Las variables que afectan el cálculo de cargas térmicas son numerosas, frecuentementedifíciles para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamenterelacionadas.

Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magnitud durante un período de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentosdiferentes unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga deenfriamiento necesaria para un establecimiento o dividirse este en zonas.

La necesidad de dividir un sistema en zonas, origina mayor capacidad de carga deenfriamiento que un sistema total; pero permite manejar la carga para cada zona en su hora pico.


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En el cálculo de carga de enfriamiento, es determinante el uso de valores adecuados paraaplicarlos en un procedimiento determinado. La variación en los coeficientes de transmisiónde calor de los materiales y montajes compuestos en edificio típicos, la forma deconstrucción, orientación del edificio y la manera en cual el edificio opera son algunas de lasvariables que imposibilitan un cálculo numéricamente preciso.

Mientras que los procedimientos sean usados en forma razonable por el diseñador paraincluir estos factores, él cálculo es aceptado como correcto, pero todavía es solamente unaestimación buena de la real carga de enfriamiento.

TASA DE FLUJO DE CALOR:

En diseño de aire acondicionado existen cuatro (4) tasas relativas de flujo de calor, cada unade las cuales varía en el tiempo y debe ser diferenciada:

1. Aumento de calor del espacio

Carga de enfriamiento del espacio

Tasa de extracción de calor del espacio

Carga del serpentín

La ganancia de Calor Espacial (tasa instantánea de aumento de calor) es la tasa a la cual elcalor entra y/o es generado internamente en un espacio en un momento determinado. Laganancia de calor es clasificada por (1) El modo en el cual entra en el espacio y (2) Si es unaganancia sensible o latente.

Los modos de ganancia de calor pueden ser como (1) radiación solar a través de fuentestransparentes, (2) conducción de calor a través de paredes exteriores y techos, (3)conducción de calor a través de divisiones internas, techos y pisos, (4) calor generado en elespacio por los ocupantes, luces y aplicaciones, (5) energía transferida como resultado deventilación e infiltración de aire del exterior o (6) aumentos de calor misceláneos. Laganancia de calor es directamente agregada a espacios acondicionados por conducción,convención, radiación eventualmente el factor acumulación.

3.2.2 CONSIDERACIONES INICIALES DE DISEÑO

Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio, se requiere información de diseñodetallada de la edificación e información climática a las condiciones de diseñoseleccionados. Generalmente, los siguientes pasos deben ser seguidos:


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Características de la Edificación.

Obtenga las características de la Edificación.Materiales de construcción, tamaño de los componentes, colores externos de fuentes yformas son normalmente determinados a partir de los planos de la edificación y

especificaciones.Configuración:Determine la ubicación, orientación y sombra externa de la edificación a partir de los planosy especificaciones. La sombra de edificaciones adyacentes pueden ser determinadas por un plano del sitio o visitando el sitio propuesto. Su permanencia probable debe sercuidadosamente evaluada de ser incluida en los cálculos.

CONDICIONES EXTERIORES DE DISEÑO:Obtenga información climática apropiada y seleccione las condiciones de diseño exterior. Lacondición climática puede ser obtenida de la estación metereológica local o del centroclimático nacional.

CONDICIONES DE DISEÑO INTERIOR: Seleccione las condiciones de diseño interior tales como temperatura de bulbo seco interior,temperatura interior de bulbo húmedo y tasa de ventilación. Incluya variaciones permisiblesy límites de control.

Rutina de Operación: Obtenga una rutina de iluminación, ocupantes, equipo interno, aplicaciones y procesos quecontribuyan a incrementar la carga térmica interna. Determine la probabilidad de que elequipo de refrigeración sea operado continuamente o apagado durante períodos de noocupación (ej. Noches y/o fines de semana).

Fecha y Tiempo:Seleccione el tiempo del día y el mes para realizar los cálculos de la carga de enfriamiento.Frecuentemente varias horas del día y varios meses son requeridos.

Consideraciones Adicionales:El diseño apropiado y el tamaño de los sistemas de aire acondicionado central requieren másque el cálculo de la carga de enfriamiento en el espacio a ser condicionado.

El tipo de sistema de acondicionamiento de aire, energía de ventilación, ubicación delventilador, pérdida de calor de los ductos y ganancia, filtración de los ductos, sistemas deiluminación por extracción de calor y tipo de sistema de retorno de aire, todos afectan lacarga del sistema y el tamaño de los componentes


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3.2.3 MÉTODOS DE CÁLCULO:

La ashrae reconoce la vigencia de cuatro métodos de cálculo de cargas térmicas paraseleccionar la capacidad de los equipos de aire acondicionado. Los cuales se nombran acontinuación:

Uno de los procedimientos mayores utilizados es el método de Función de Transferencia(tmf). Una versión simplificada de este método con aplicaciones para diferentes tipos deconstrucción fue publicada en el manual de fundamentos ashrae de 1977.

Este método tiene como fundamento el estimar las cargas de enfriamiento hora porhora, predecir las condiciones del espacio para varios sistemas, establecer programasde control y programas de operación.

El método de función de transferencia (tfm) es aplicado para el cálculo de flujounidimensional de transferencia de calor en paredes y techos soleados. Losresultados debido a las variaciones de construcción se consideran insignificantes, sesi toman en cuenta la carga de los componentes normalmente dominantes. LaASHRAE (1988) generó factores de decremento efectivos de calor y períodos deretraso de tiempo para 41 diferentes tipos de pared y 42 tipos de techo, que son presentados para utilizarse como coeficientes de función de transferencia.

El método de "Cálculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga deEnfriamiento" (cltd/clf). Es el método que debe ser aplicado al considerarse como la primera alternativa de procedimiento de cálculo manual.

El método de Temperatura Diferencial para Carga de Enfriamiento es simplificado, por utilizar un factor "U" para calcular la carga de enfriamiento para techos y paredes, presentando resultados equivalentes. Así, la ecuación básica para carga deenfriamiento en superficies exteriores es: q = U * A (cltd).

El método de cálculo de carga por temperatura diferencial se basa en la suposiciónde que el flujo de calor a través de un techo o pared puede ser obtenido pormultiplicar la temperatura diferencial (exterior - interior) por los valores tabulados"U" de techos y paredes, respectivamente

Otro procedimiento usado para el cálculo de cargas térmicas es el de "Valores deTemperatura Diferencial Total Equivalente y Tiempo Promedio" (tetd/ta). La primera presentación de este método se hizo en el manual de fundamentos ashrae de 1967, este procedimiento es recomendado para usuarios experimentados.

Para calcular la carga de enfriamiento de un espacio usando la convención deltetd/ta, aplican los mismos procedimientos generales empleados para el tfm.

El cuarto método publicado es un capitulo especial de cltd/clf, utilizado para cálculo decargas en residencias.


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El aplicar el procedimiento TETD/TA en forma manual, especialmente el cálculo de promedio de tiempo, resulta tedioso en la práctica. Este hecho más el interés creciente en elTFM condujo a la ASHRAE a desarrollar el proyecto de investigación RP-158, con elobjetivo original de comparar las diferencias y similitudes entre estos métodos (TEDT yTFM), para establecer un procedimiento común para ambos. Se obtuvieron técnicas

automatizadas, que al utilizar el TETD/TA provee resultados aproximados a la precisión delTFM con menor esfuerzo en cuanto a cómputos se refiere.

La técnica del CLTD evoluciona como una operación manual que involucra menos cálculosmatemáticos y reemplaza el procedimiento de TETD/TA, para cálculos manuales; perorequiere el uso de tablas de factores precalculados. Proyectos de investigación subsiguientes(ASHRAE 1984, 1988) aclaran el alcance de aplicación efectiva de los factores utilizados para el método de CLTD.

Actualmente está en desarrollo la "Aprobación experimental del Cálculo de Cargastérmicas por Balance de Calor / RTS (1117-TRP)"Motivo para el desarrollo de este trabajo experimentalMotivado a que el Manual actual de Normas de la ASHRAE, en el Capítulo 28 incluye ladiscusión de cuatro metodologías de cálculo de cargas térmicas (Equilibrio de Calor, TFM,CLTD/CLF y TETD/TA) está confundiendo a los usuarios del Manual, la ASHRAE hasometido una Propuesta de la Investigación para desarrollar un método alternativo decálculo de ganancias de calor bajo el Título "Aprobación experimental del Cálculo deCargas térmicas por Balance de Calor / RTS (1117-TRP)".El Equilibrio de Calor (HB) es el método científicamente más riguroso. En la descripción deeste método en el Manual de Fundamentos ASHRAE del año 2.001 se extenderántotalmente en el procedimiento. Un nuevo y único método simplificado, el RTS (Serie deTiempo Radiante), derivado del método de equilibrio de calor, también será incluido en elManual. Todos los otros métodos simplificados (TFM, CLTD/CLF, y TETD/TA) quedaránanulados en este manual.

El proyecto de investigación ASHRAE 875 (RP-875) ha documentado el método de HB yha desarrollado el Método de RTS. Los resultados han estado impresos en una nueva publicación de ASHRAE titulado, "PRINCIPIOS de CÁLCULO de CARGA." Se usarándatos de este proyecto para hacer revisiones posteriores al Manual de Fundamentos de año2.001.

Este cambio en metodologías será la culminación de 20 años de investigación y debate de laASHRAE. Casi todas estas investigaciones son basadas en simulaciones de computadoras.


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3.2.4 CAPACIDAD Y SELECCIÓN

A continuación se realizara u ejemplo de un calculo de carga térmica a grandes rasgos parael calculo del sistema de aire acondicionado de un habitación.

La habitación es prefabricada esta tiene cuatro paredes de 30 ft de largo por 8 ft de alto. La pared adyacente contiene una puerta de vidrio de 3x7 ft, el área del vidrio es de 80% delárea total de la puerta la cual esta construida de madera de 1 ½ pulg. De espesor, el espesordel vidrio es de 4 mm , las paredes están construidas con mutantes de madera de 2x4 pulg.,con yeso de ¾ de pulg.,en tiras de madera a ambos lados, se requiere que la temperaturainterna de la habitación sea de 47 °F si la temperatura exterior de la habitación es de 72°F.

Para poder saber cuanta carga térmica se necesitara:

se analizara los componentes que forman la habitación. Conocer las temperaturas exterior e interior de la habitación.

Seleccionar el tipo y numero de unidades de aire acondicionado necesarias.

Se realizara el análisis por conducción

Partiendo de la ec.


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Donde:

Q= es la carga de transferenciaA= area del material

diferencia de temperaturas

x= espesor del materialk= coeficiente de transferenciak de los materiales:

yeso= 3

madera = 0.78

vidrio = 5.5

DatosParedes completas =30 x 8 ftPuerta = 3x7 ftÁrea del vidrio =80% del At. PEspesor de la madera = 1 ½ inEspesor del vidrio = 4 mmMutantes de maderaYeso = ¾ in

Temp.. interior = 47 °FTemp..exterior = 72 °F

Para calcular la carga se necesita conocer el área de cada material y analizarlo portransferencia de calor por conducción.

Partiendo de los datos conocidos:

Área de las paredes completas = 3(b*h)=3(30*8)=720 ft2 Área de la puerta = b*h =7*3=21 ft2

Area del vidrio= (b*h*%)/100=(7*3*80%)/100=16.8 ft2

Area de la pared sin considerar la puerta =(b*h)-A p=(30*8)-21= 219 ft2

Area del marco de la puerta (área total de la puerta)-( área del vidrio)=21-16.8= 4.2 ft 2

Calculando el calor transferido por conducción

Paredes completas = 432000 BTU/hrYESO


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Paredes completas= = 21060 BTU/hrMADERA

Paredes sin puertas = = 21900 BTU/hr

YESOParedes sin puertas = = 2135.25 BTU/hrMADERA

Vidrio = =14713.3758 BTU/hr

Marco de madera = =54.6 BTU/hr

Como se ha mencionado la carga térmica es la suma del calor transferido entonces:

Carga=432000+21060+21900+2135.25+14713.3758+54.6=491863.2258 BTU/hr

Selección de equipoPara conocer la cantidad de equipos necesarios para satisfacer las condiciones basta condividir la carga total entre la capacidad de cada equipo.Es de suma importancia mencionar que este calculo es a grandes rasgos pues falta incluir elmaterial del techo de la habitación.


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CAPITULO IV.CALCULOS DE AIRE ACONDICIONADO(CARGAS DE CALENTAMIENTO)

4.1 CARTA CONFORT

La correcta adecuación al clima de un asentamiento, está directamente relacionado con elconfort de los habitantes del mismo a lo largo del año. El concepto de confort es variable porla complejidad de la naturaleza humana, pero para el presente estudio estimo oportunoestablecer las condiciones de los hermanos Olgyay, basado en condiciones de humedad ytemperatura principalmente y que además aporta medidas correctoras muy directas y queservirán para establecer las condiciones de diseño urbano que se persiguen en la presenteinvestigación. Condiciones generales para la ejecución de la carta bioclimática :

Dado que la adaptación del organismo a su ambiente tiene unas limitaciones claras,el valor límite máximo de temperatura de confort se establece en 26,7.C, y el mínimo para localidades frías en 21,1.C [1].

La carta establece un nivel de arropamiento equivalente a 1 clo. La velocidad del aireinferior a 0,2286 m/sg y el nivel de actividad de 1,00 a 1,20 met. Lasconsideraciones del arropamiento se tendrán en cuenta para diferenciar las zonas deconfort del invierno, la primavera, el verano y el otoño, de la siguiente manera:

o Época invierno: arropamiento 1,50 cloo Época primavera: arropamiento 1,00 cloo Época verano: arropamiento 0,50 cloo Época otoño: arropamiento 1,00 clo

Estas consideraciones establecen las diferencias relativas según las épocas del año, de formaque habrá una zona de confort invernal, otra estival, y otra intermedia para el otoño y la primavera. Cada zona de confort determinará cuales son los requerimientos específicos parael confort en esa estación y las estrategias necesarias desde la planificación urbana paralograr un desarrollo futuro más adecuado con el medio natural y climático del lugar. La cartase realiza siguiendo los pasos que se detallan a continuación, teniendo en cuenta los datos detemperatura de la Estación Metereológica del asentamiento.

1.

Determinación de las temperaturas máximas de las medias, de la localidad en el mesde Julio. Hay que tener en cuenta la consideración de que no puede ser latemperatura inferior a 21,1 .C, si es así se coge éste valor de referencia.

2. Se suman y restan 2,8 .C desde la temperatura máxima de las medias obtenidaanteriormente. Estos dos valores configuran los límites superior e inferior de la zonade confort con 20% de humedad relativa, y para un arropamiento igual a 1 clo.

3. Hasta el 50% de humedad relativa se mantiene constante este valor límite detemperatura seca.

4.

Se calcula la temperatura efectiva correspondiente a la temperatura seca, y ésta semantiene constante desde el 50% al 80% de humedad relativa.

5. Se redondean las esquinas y se obtiene el área de confort para un arropamiento de 1clo, óptimo para las condiciones de primavera y otoño.

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6. Se determinan las zonas de confort del invierno y del verano. Para ello se consideracomo arropamiento del verano el valor de 0,50 clo correspondiente a un pantalónligero y camisa de manga corta; y como arropamiento del invierno el de 1,50 clocorrespondiente a traje de lana, camisa, chaleco, calcetines, abrigo, guantes, gorro y bufanda. Ambas zonas de confort tienen diferentes límites de temperatura seca,

debido fundamentalmente al arropamiento según las condiciones climáticas de cadalugar, y a la adaptación metabólica del organismo en las condiciones de invierno yverano. Para tener en cuenta estas consideraciones, se establecen nuevas áreas deconfort climático en la carta de Olgyay. Dado que 1 clo equivale a 7,3 .C [2]:

1.

se determina la zona de confort del verano subiendo el límite de temperaturaseca 3,5.C con respecto a la carta bioclimática realizada para 1 clo. (7,3.C/2)

2. se determina la zona de confort del invierno bajando el límite de temperaturaseca 3,5.C con respecto a la carta bioclimática realizada para 1 clo. (7,3.C/2)

3.

la diferencia total entre el verano y el invierno es de 1 clo o de 7,3.C en total7. A partir de las diferentes zonas de confort según las estaciones se establecen los

intervalos climáticos de cinco en cinco grados de temperatura seca: muy frío, frío,fresco, moderado, agradable, caluroso y muy caluroso.

Sobre la carta bioclimática local así determinada se localizaron los valores de lastemperaturas y humedad proporcionadas por las estaciones metereológicas de losasentamientos.

Al diseñar una instalación térmica, lo primero que hay que hacer es determinar, del modo lomas preciso posible, la potencia térmica (o frigorífica) necesaria para cubrir la demandamotivo de la instalación. Para ello es necesario efectuar un balance de perdidas y gananciasde calor, tanto sensibles (afectando al a temperatura) como latentes (afectando a cantidad devapor de agua). Este balance se conoce bajo el nombre de cálculos de cargas.Lo que a continuación se expone corresponde a los métodos de evaluación de cargascomúnmente aceptados y empleados en procesos de refrigeración, calefacción yacondicionamiento de aire.

1. CONDICIONES DE DISEÑOS

Dado que la carga térmica es la potencia de refrigeración y calentamiento que requiere lainstalación, en un determinado instante, para mantener unas condiciones térmicas interioresdadas, estar inicialmente condicionada por el propósito de la instalación (condicionesinteriores requeridas), su localización y las características de los cerramientos del ambienteque se pretende controlar. Estas condicionantes vienen determinadas por las condicionesinteriores y exteriores de diseño (o de proyecto).

CONDICIONANTES DEL AMBIENTE TÉRMICO INTERIOR

En aplicaciones de aire acondicionado destinados del confort, el ambiente térmico se define“por aquellas características que acondiciona los intercambios térmicos del cuerpo humanocon el ambiente en función de la actividad de la persona y del aislamiento térmico de su

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vestimenta, y que afectan a la sensación de bienestar” de modo que las variables que sedeben mantener controlados son:

La temperatura seca La humedad relativa

La calidad del aire interior, mediante una adecuada renovación del aire

El nivel del ruid

Cesar. Refri

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