tesis calculo de instalaciones mecanicas 2.pdf

7/23/2019 TESIS CALCULO DE INSTALACIONES MECANICAS 2.pdf

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UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR

Decanato de Estudios ProfesionalesCoordinacin de Ingeniera Mecnica

DISEO DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Y

VENTILACIN FORZADA PARA EL COMPLEJO COMERCIAL-

HABITACIONAL LA ENCRUCIJADA.

Por:

Marcio Antonio Vasconcelos Baptista

Sartenejas, enero de 2007


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UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR

Decanato de Estudios ProfesionalesCoordinacin de Ingeniera Mecnica

DISEO DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Y VENTILACIN

FORZADA PARA EL COMPLEJO COMERCIAL-HABITACIONAL LA

ENCRUCIJADA.

Informe de pasanta realizado en:

PROMEC Ingenieros, c.a.

Por:

Marcio Antonio Vasconcelos Baptista

Realizado con la Asesora de:

Tutor Acadmico: Ing. Hernn Daz.

Tutor Industrial: Ing. Mario Prez Cannico.

PROYECTO DE GRADO

Presentado ante la ilustre Universidad Simn Bolvar

Como requisito parcial para optar al ttulo de

Ingeniero Mecnico.

Sartenejas; enero de 2007


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1

INDICE GENERAL.

LISTA DE TABLAS ...................................................................................................vi

LISTA DE FIGURAS. ................................................................................................vii

NOMENCLATURA..................................................................................................viii

RESUMEN...xi

CAPITULO I. INTRODUCCIN............................................................................... 12

CAPITULO II. MARCO TERICO. ..........................................................................14

II.1. CLIMATIZACIN. ....................................................................................14

II.2. HUMEDAD ESPECFICA Y HUMEDAD RELATIVA ............................. 16

II.3. TEMPERATURA DE BULBO SECO Y TEMPERATURA DE BULBO

HMEDO...............................................................................................................19

II.4. CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE................................................ 20

II.5. CARTA PSICROMETRICA.......................................................................21

II.6. COMODIDAD O CONFORT AMBIENTAL.............................................. 22

II.7. HUMIDIFICACIN Y DESHUMIDIFICACIN DEL AIRE..................... 27

II.8. TEMPERATURA DEL PUNTO DE ROCO. ............................................. 34

II.9. DIMENSIONAMIENTO Y DISEO DE DUCTOS ................................... 35

II.10. DISTRIBUCIN DEL AIRE DENTRO DEL ESPACIO......................... 42

II.11. VENTILACIN FORZADA................................................................... 44

II.11.1. Espacio destinados a sanitarios ............................................................ 46

II.11.2. Espacio destinado a cocinas ................................................................. 47

II.11.3. Espacio destinado a estacionamientos .................................................. 49

II.12. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO............................................ 52

II.12.1 Sistema de Agua Helada .....................................................................52


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2

II.12.2. Sistema de Expansin Directa .............................................................. 58

II.12.3. Tipos de Refrigerantes a utilizar. ............................................................. 62

CAPITULO III. METODOLOGA............................................................................. 65

III.1. CONDICIONES INTERNAS DEL AMBIENTE..................................... 65

III.2. CONDICIONES EXTERNAS Y UBICACIN GEOGRFICA. ............ 66

III.3. ESPACIOS..............................................................................................67

III.3.1. Paredes y ventanas. .............................................................................. 68

III.3.2. Techos expuestos al sol. ...................................................................... 70

III.3.3. Cargas Internas. .................................................................................. 70

III.3.4. Pisos. ..................................................................................................74

III.3.5. Particiones. ......................................................................................... 76

III.4. SISTEMAS.............................................................................................. 76

III.4.1. Componentes del sistema. ................................................................... 77

III.4.2. Componentes de la zona...................................................................... 81

CAPITULO IV. RESULTADOS DE LOS CLCULOS............................................. 83

CAPITULO V. ANLISIS DE LOS RESULTADOS................................................. 88

V.1. ANLISIS DE LOS AMBIENTES CON MAYOR INFLUENCIA DE

CARGA TRMICA................................................................................................ 88

V.2. DESCRIPCIN DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

UTILIZADOS.........................................................................................................95

V.2.1. Sistema de Aire Acondicionado para el Centro Comercial................... 95

V.2.2. Sistema de Aire Acondicionado para el Hotel. .................................... 98

V.2.3. Sistema de Aire Acondicionado para Cars Center. ........................... 103

V.3. DESCRIPCIN DE LA SALA DE MAQUINAS...................................... 105

V.3.1. Sala de Maquinas Centro Comercial.................................................. 105


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3

V.3.2. Sala de Maquinas Hotel. ................................................................... 107

V.4. DESCRIPCIN DE LA DISTRIBUCIN DEL AIRE DISEADA. ........ 108

V.4.1. Distribucin de aire para el Centro Comercial La Encrucijada:........... 109

V.4.2. Distribucin de aire en el Hotel La Encrucijada: ................................ 113

V.4.3. Distribucin de aire en Cars Center La Encrucijada: ......................... 116

V.5. VENTILACIN FORZADA..................................................................... 118

V.5.1. Ventilacin Forzada en el Centro Comercial La Encrucijada:............. 118

V.5.1.1. Ventilacin Stanos: ...................................................................... 119

V.5.1.2. Ventilacin de sanitarios pblicos y cuartos elctricos: .................. 121

V.5.1.3. Ventilacin de campanas de cocina y sala de proyecciones: ........... 122

V.5.2. Velocidad Forzada en el Hotel La Encrucijada:.................................. 123

V.5.2.1. Ventilacin de sanitarios: ............................................................... 124

V.5.2.2. Ventilacin de campana de cocina:................................................. 125

V.5.3. Ventilacin Forzada de Cars Center La Encrucijada: ........................ 126

CAPITULO VI. CONCLUSIONES. .........................................................................127

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS....................................................................... 133

ANEXOS.................................................................................................................. 136

Anexo A. Resultados de los Clculos de Carga Trmica........................................ 136

Tabla A.1. Calculo de carga trmica Centro Comercial La Encrucijada. ............ 136

Tabla A.2. Carga Trmica Hotel La Encrucijada................................................ 138

Tabla A.3. Clculos de carga trmica Cars Center La Encrucijada.................... 140

Anexo B. Especificaciones equipos. ...................................................................... 141

Tabla B.1. Especificaciones de Unidades Enfriadoras de Agua Helada UEA del

Centro Comercial La Encrucijada. ..................................................................... 141


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4

Tabla B.2. Especificaciones de Bombas de Agua Helada del Sistema Primario

BAHP del Centro Comercial La Encrucijada................................................ 141

Tabla B.3. Especificaciones de Bombas de Agua Helada del Sistema Secundario

..........................................................................................................................141

BAHS del Centro Comercial La Encrucijada................................................ 141

Tabla B.4. Especificaciones de ventiladores Inyectores VI del Centro Comercial

La Encrucijada. ................................................................................................. 142

Tabla B.5. Especificaciones de ventiladores Extractores VE del Centro

Comercial La Encrucijada. ................................................................................ 143

Tabla B.8. Especificaciones de las Unidades Enfriadoras de Agua UEA del Hotel

La Encrucijada. ................................................................................................. 147

Tabla B.9. Especificaciones de Bombas de Agua BAH del Hotel La Encrucijada.

..........................................................................................................................147

Tabla B.10. Especificaciones de Ventiladores Extractores VE del Hotel La

Encrucijada ....................................................................................................... 147

Tabla B.11. Especificaciones de Ventiladores Inyectores VI del Hotel La

Encrucijada. ...................................................................................................... 147

Tabla B.14. Especificaciones de Unidades Condensadoras UC del Car`s Center

La Encrucijada. ................................................................................................. 150

Tabla B.15. Especificaciones de Unidades Evaporadoras UE del Car`s Center La

Encrucijada. ...................................................................................................... 150

Tabla B.16. Especificaciones de Ventiladores Extractores VE del Car`s Center

La Encrucijada. ................................................................................................. 150

Tabla B.17. Especificaciones de Ventiladores Inyectores VI del Car`s Center La

Encrucijada. ...................................................................................................... 150


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5

Anexo C. Planos Instalaciones Mecnicas. ............................................................ 151

Plano IM-C1. Plano Mecnico Stano 2 Centro Comercial La Encrucijada ....... 151

Plano IM-C2. Plano Mecnico Stano 1 Centro Comercial La Encrucijada. ...... 152

Plano IM-C3. Plano Mecnico Planta Baja Centro Comercial La Encrucijada. .. 153

Plano IM-C4. Plano Mecnico Planta Mezanine Centro Comercial La Encrucijada.

..........................................................................................................................154

Plano IM-C5. Plano Mecnico Planta Techo Centro Comercial La Encrucijada. 155

Plano IM-C6. Plano Mecnico Planta Techo Centro Comercial La Encrucijada. 156

Plano IM-C7. Plano Mecnico Stano 1 Hotel La Encrucijada. ......................... 157

Plano IM-C8. Plano Mecnico Planta Baja Hotel La Encrucijada. ..................... 158

Plano IM-C9. Plano Mecnico Planta Tipo Habitaciones Hotel La Encrucijada. 159

Plano IM-C10. Plano Mecnico Planta Piso 5 Hotel La Encrucijada.................. 160

Plano IM-C11. Plano Mecnico Planta Techo Hotel La Encrucijada.................. 161

Plano IM-C12. Plano Mecnico Planta Techo Hotel La Encrucijada.................. 162

Plano IM-C13. Plano Mecnico Planta Baja Cars Center La Encrucijada. ........ 163

Plano IM-C14. Plano Mecnico Planta Mezanine Cars Center La Encrucijada. 164

Plano IM-C15. Plano Mecnico Planta Techo Cars Center La Encrucijada....... 165


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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Requerimientos mnimos de ventilacin para determinados ambientes........... 24

Tabla 2. Velocidades mximas recomendadas para sistemas de ductos de baja

velocidad. ................................................................................................................... 40

Tabla 3. Relacin entre NC PCM y Velocidad en el cuello.......................................... 41

Tabla 4. Niveles de ruido recomendados para difusores rectangulares. ........................ 42

Tabla 5. Nmero de cambios de aire por hora, segn el uso del ambiente. ................... 44

Tabla 6. Rata de ventilacin y porcentaje de vehculos en marcha, segn el nmero total

por piso. ......................................................................................................................48

Tabla 7. Rata de ventilacin por rea de piso, segn nmero de vehculos................... 48

Tabla 8. Valores de Coeficiente Global de Transferencia U y Factor de Sombra ...... 84

Tabla 9. Carga Trmica global para cada edificacin................................................... 85


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7

LISTA DE FIGURAS.

Figura 1. Carta Psicromtrica......................................................................................19

Figura 2. Carta Temperatura Efectiva..........................................................................21

Figura 3. Esquematizacin de un proceso de humidificacin tpico ............................. 26

Figura 4. Proceso de enfriamiento y deshumidificacin en una carta psicromtrica. .... 30

Figura 5. Proceso tpico de acondicionamiento del aire en verano. .............................. 32

Figura 6. Esquematizacin del proceso de funcionamiento de un Sistema de Agua

Helada ........................................................................................................................51

Figura 7. Esquematizacin del proceso de funcionamiento de un Sistema de Expansin

Directa ........................................................................................................................57

Figura 8. Diagrama de Mollier, Presin Vs. Temperatura para un sistema de Expansin

Directa. .......................................................................................................................60

Figura 9. Introduccin de datos referentes a paredes, ventanas y puertas exteriores. .... 67

Figura 10. Introduccin de datos referentes a cargas internas....................................... 70

Figura 11. Introduccin de datos referentes a Pisos de la edificacin. .......................... 72

Figura 12. Introduccin de datos referentes al ventilador de suministro. ...................... 77

Figura 13. Introduccin de datos referentes a las caractersticas del termostato............ 80


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8

NOMENCLATURA

A: rea de superficie.

ADP: Temperatura del punto de roco.

BAH: Bomba de Agua Helada.

c/h: Cambios por hora.

Cv: Capacidad de Flujo.

D: Dimetro.

DRS: Difusor Regulable de Suministro.

DLRS: Difusor Lineal Regulable de Suministro.

f: Rugosidad de la superficie interior del ducto.

FC: Fan Coil.

FCS: Factor de Calor Sensible.

GPM: Flujo de agua que circula por las tuberas.

GPMT: Flujo de agua que circula por las tuberas por toneladas.

GPM2: Flujo de agua que circula por la salida de la vlvula.

H: Altura entre campana y cocina.

hf: Entalpa del vapor de agua.

hp: Altura de piso a plafn.

h1: Entalpa del aire a la entrada de la unidad.

h2: Entalpa del aire a la salida de la unidad.

JF: Junta Flexible.L: Longitud.

MA: Masa Global del aire.

MA1: Masa global del aire a la entrada de la unidad.

MA2: Masa global del aire a la salida de la unidad.


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Ma: Masa del aire seco.

Ma1: Masa de aire seco a la entrada de la unidad.

Ma2: Masa de aire seco a la salida de la unidad.

Mb: Masa del aire que no entra en contacto con el serpentn.

Mw: Masa total de agua en el aire.

Mw1: Masa total de agua a la entrada de la unidad.

Mw2: Masa total de agua a la salida de la unidad.

n: Nmero de vehculos estacionados.

P: Permetro de la campana de cocina.

Pa: Presin parcial del aire seco.

Pw: Presin parcial del vapor de agua.

Pws: Presin parcial del vapor de agua a saturacin.

P2: Presin a la salida de la vlvula.

PCM: Pies cbicos por minuto.

PPM: Pies por minuto.

Q: Calor.

QA: Caudal de aire.

QL: Calor Latente.

QP: Caudal a extraer por piso.

QS: Calor Sensible.

QT: Calor Total.

q: Calor por unidad de masa.

Ra: Constante Universal para aire seco.

Rw: Constante Universal para vapor de agua.

RRR: Rejilla Regulable de Retorno.


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RRS: Rejilla Regulable de Suministro.

RRAF: Rejilla Regulable de Aire Fresco.

T: Temperatura del Sistema.

Te: Temperatura del ambiente exterior.

Ti: Temperatura del ambiente interior.

U: Coeficiente Global de transferencia de calor.

UC: Unidad Condensadora.

UE: Unidad Evaporadora.

UEA: Unidad Enfriadora de Agua.

UMA: Unidad Manejadora de Agua.

V: Volumen total del Sistema.

VA: Vlvula Automtica.

VE: Ventilador Extractor.

VI: Ventilador Inyector.

V.P: Velocidad de Presin.

v: Velocidad.

W: Humedad especfica o relacin de humedad.

W1: Humedad especfica a la entrada de la unidad.

W2: Humedad especifica a la salida de la unidad.

w: Ancho de la Campana de cocina.

: Humedad Relativa.

P: Prdida por friccin en ductos.

T: Diferencia de temperaturas de entrada y salida.


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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

Decanato de Estudios Profesionales

Coordinacin de Ingeniera Mecnica

Diseo de los sistemas de aire acondicionado y ventilacin forzada para el

complejo comercial-habitacional La Encrucijada.

Presentado Por: Marcio Antonio Vasconcelos Baptista.

Asesora de: Ing. Mario Prez Cannico y Prof. Hernn Daz.

RESUMENLa finalidad del proyecto consisti en el diseo y distribucin del sistema de aire

acondicionado y ventilacin forzada, para un conjunto comercial-habitacional ubicado

en La Encrucijada, Edo. Aragua. Dicho conjunto consta de tres (3) edificaciones, un

centro comercial, un hotel y un centro de servicios para automviles.

Se realizaron los clculos de carga trmica de cada edificacin, en base al programa de

clculo Carrier Hourly Analysis Program 4.22a. Luego, se seleccion, diseo y ubic

los equipos, sistemas de ducterias, terminales, etc.; tanto para aire acondicionado como

para ventilacin forzada de cada edificacin.

Los sistemas de aire acondicionado y ventilacin garantizan el confort trmico para todos

los individuos que trabajan, viven o circulan por esas zonas. Mientras ms confortable este

una persona en su trabajo u hogar, mayor ser su rendimiento, tanto a nivel laboral como a

nivel social.


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CAPITULO I. INTRODUCCIN

Diariamente, el aire acondicionado y la ventilacin forman parte de nuestras vidas, bien

sea en un centro comercial, en el rea de trabajo o en nuestras propias viviendas.

Siempre hacemos uso de ellos sin detenernos a pensar de todo el trabajo que trae

consigo disear dichos sistemas. Actualmente, es inconcebible realizar la construccin

de un edificio sin prever las instalaciones de aire acondicionado.

Numerables estudios han comprobado que la eficiencia de los trabajadores aumenta

considerablemente si se encuentran en un ambiente con condiciones de humedad y

temperatura confortables. Igualmente, las personas prefieren constantemente

encontrarse en ambientes agradables trmicamente (climatizados); hoy da ninguna

persona gustara de ir a ver una pelcula en una sala de cine que no posea aire

acondicionado, al igual que no le gustara pasear en un centro comercial cuyo sistema

de refrigeracin este descompuesto; y mucho menos le gustara permanecer en un hotel

cuyas habitaciones nicamente posean ventilacin forzada.

Ahora bien, desde mediados del ao pasado se planteo la posibilidad de construir un

complejo comercial-habitacional en La Encrucijada, Edo. Aragua; este complejo se

proyecto para agrupar tres (3) edificaciones; un Centro Comercial, un hotel y un centro

de servicios para automviles.

Las condiciones climticas de La Encrucijada, arrojan temperaturas y humedades

elevadas a lo largo de todo el ao, por esto y por las razones antes expuestas de confort


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y comodidad humana es obligatoriamente necesario el diseo de los sistemas de aire

acondicionado y ventilacin forzada para este complejo comercial-habitacional.

Por lo tanto, los alcances de este proyecto son la definicin de un sistema de aire

acondicionado para cada uno de los edificios; seleccin del sistema y equipos de

enfriamiento; seleccin de unidades de tratamiento de aire; diseo y distribucin del

sistema de ductera, de las unidades y equipos antes escogidos; ventilacin de todos

aquellos recintos que no posean ventilacin natural, tales como: sanitarios, cocinas,

stanos, etc.

A lo largo del proyecto, encontraremos conceptos bsicos que son necesarios de

manejar cuando se desea disear un sistema de climatizacin; se estudiarn diferentes

procedimientos y sistemas de acondicionamiento; al igual que se estudiarn las normas

que se deben tener siempre en cuenta al momento de disear, tanto para aire

acondicionado como para ventilacin forzada. Luego se explicar la metodologa a

seguir para realizar los clculos de carga trmica; y por ltimo se tabularn los

resultados, acompaados de una extensa explicacin y discusin de los mismos.

Es importante que se tenga siempre presente que el diseo de estos sistemas debe

realizarse de manera minuciosa y detallada, de manera que sea posible ahorrar grandes

costos de instalacin y de produccin. As que se recomienda seguir detalladamente

cada uno de los pasos que se mencionen en este proyecto.


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CAPITULO II. MARCO TERICO.

II.1. CLIMATIZACIN.

Alrededor del concepto de aire acondicionado han surgido numerosos conceptos y

definiciones que estn estrechamente ligados a esta palabra. Generalmente se tienden a

mezclar conceptos como refrigeracin, acondicionamiento, climatizacin, entre otros

con la definicin de aire acondicionado. Cada concepto tiene su propia definicin la

cual es fcilmente relacionada con aire acondicionado por lo que es posible obtener una

definicin de aire acondicionado muy bien sustentada combinando todas estas

definiciones.

La refrigeracin se puede definir como el proceso de extraccin de calor de un

determinado lugar. Los principios bsicos de la refrigeracin data de la poca de los

egipcios, los cuales trasladaban los enormes bloques de piedra del palacio del faran al

desierto del Sahara, durante horas de la noche, donde se alcanzan temperaturas bastantebajas, luego los trasladaban nuevamente al palacio y de esta manera disminuan las

temperaturas interiores del mismo. Se considera que en el palacio se disfrutaban de

temperaturas de alrededor de los 300,15 K (27 C), mientras que la temperatura

ambiente era de 327,15 K (54 C).

En la refrigeracin se aprovechan las diferencias de temperaturas existentes entre dos

ambientes diferentes. Muchas veces se llama refrigeracin simplemente a mejorar la

disipacin de calor; la ventilacin forzada puede ser un mtodo de refrigeracin, ya que

ayuda a sustituir el aire caliente o viciado por aire fresco.


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Pero, la refrigeracin solo se encarga de crear condiciones de confort disminuyendo o

aumentando la temperatura del ambiente. Cuando adicionalmente se requiere controlar

la temperatura del ambiente, hay que controlar otras variables tales como la humedad y

limpieza del aire ya se esta entrando en el concepto de climatizacin.

Por lo tanto una definicin ms precisa y completa de lo que es el acondicionamiento

del aire puede ser: () todo proceso que consiste en el tratamiento del aire para

regular las condiciones en cuanto a la temperatura (calefaccin y refrigeracin);

limpieza del aire (renovacin) y humedad de un determinado ambiente (...) (Ref. 11).

Es decir, climatizacin y aire acondicionado son dos palabras que van continuamente de

la mano en todo momento; de ahora en adelante cuando se haga mencin a la palabra

climatizacin, se estar haciendo referencia al concepto de aire acondicionado.

En pases del trpico como Venezuela, se tiende a pensar en aire acondicionado como

sistemas de refrigeracin que ayudan a disipar el calor y disminuir la temperatura y la

humedad del espacio. Lo cierto es que, como se mencion en la definicin anterior, el

acondicionamiento del aire puede utilizarse para exactamente lo contrario, y seguir

considerndose aire acondicionado; ya que se estn controlando las tres variables ya

mencionadas.

Actualmente la climatizacin es un aspecto primordial a tener en cuenta en toda

edificacin. El confort humano se ha convertido en tarea primordial desde el momento

que se comienza a disear cualquier tipo de estructura. Para lograr que determinado

ambiente llegue a tener unas condiciones adecuadas para el uso humano, inicialmente se

debe realizar un anlisis minucioso de la carga trmica que se maneja en el ambiente;


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entendiendo como carga trmica a la cantidad de energa que se debe vencer en un

determinado recinto, para poder mantener condiciones de temperatura y humedad que se

consideren de confort.

Pero, antes de continuar avanzando ms en el proyecto se deben de repasar algunos

conceptos para el mejor entendimiento del significado de la climatizacin.

Primordialmente, se debe recordar que se entiende por humedad especfica y humedad

relativa y como influyen en la vida diaria.

II.2. HUMEDAD ESPECFICA Y HUMEDAD RELATIVA

El aire hmedo que encontramos en el ambiente, est compuesto por una porcin de aire

seco y una porcin de agua, bien sea en estado de vapor o lquido en suspensin. Se

puede definir a la humedad especfica o relacin de humedad como la cantidad de agua

que contiene una determinada masa de aire (aire seco y vapor de agua). Es decir:

A

w

M

MW = (1)

W = Humedad especfica o relacin de humedad.

Mw= Masa total de agua del aire.

MA= Masa global del aire.

Cuando el aire presenta lquido en suspensin significa que la masa de vapor de agua ha

sobrepasado su punto de saturacin, para entrar en un punto de sobresaturacin, donde

el vapor de agua comienza a condensarse. Esos estados de sobresaturacin del aire no

son deseados cuando se requiere acondicionar un recinto.


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El otro de los conceptos que se debe recordar se refiere a la humedad relativa del aire en

el espacio circundante. Como se dijo anteriormente, el aire es una combinacin de agua

ms aire seco; tanto el agua (generalmente en estado de vapor), como el aire seco

poseen presiones parciales determinadas, que se pueden definir como Pw, para la presin

parcial del vapor de agua y Papara la presin parcial del aire seco. La presin total del

aire no es ms que la suma de estas dos presiones. La humedad relativa se puede

expresar por la siguiente ecuacin:

ws

w

P

P= (2)

= humedad relativa

Pw= Presin parcial del agua

Pws= Presin parcial del agua a saturacin

De la ecuacin se puede deducir que la humedad relativa no es ms que la cantidad de

agua o vapor de agua que contiene el aire con respecto a la mxima cantidad de vapor

de agua que pudiese contener sin condensar a la misma temperatura.

Esta definicin de humedad relativa es necesaria tenerla muy clara ya que es de vital

importancia en los clculos de carga trmica, al momento de definir las condiciones de

diseo y confort que se desean dentro del lugar a climatizar. Ms adelante, despus de

explicar varios conceptos que se deben tener en cuenta, se mencionar el tema del

confort trmico.


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La humedad especfica y la humedad relativa son dos trminos que trabajan

continuamente en conjunto. Tratando al aire como un gas ideal, y aplicando la ecuacin

de estado para el aire seco y para el vapor de agua que contiene el aire se tiene:

TR

VPM

w

w

w

= (3)

TR

VPM

a

a

a

= (4)

Donde:

Ma= Masa del aire seco.

Pa= Presin parcial del aire seco.

Ra= Constante Universal para el aire seco.Rw= Constante Universal para el vapor de agua.

T = Temperatura del sistema.

V = Volumen del sistema.

Dividiendo 3 entre 4 se obtiene:

aw

wa

PRPRW

= (5)

Se conoce que la relacin Ra/Rwes igual, para el caso del aire, a 0,622. Por lo tanto la

ecuacin final es la siguiente:

a

w

PPW = 622.0 (6)

Combinando la ecuacin 2 con 6, resulta una relacin directamente proporcional entre

la humedad especfica y la humedad relativa, de la siguiente forma:


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ws

a

P

PW

=

622.0 (7)

II.3. TEMPERATURA DE BULBO SECO Y TEMPERATURA DE BULBOHMEDO

Existen dos temperaturas que son necesarias manejar continuamente y por ende se debe

tener claro la definicin de cada una. La temperatura de bulbo seco y la temperatura de

bulbo hmedo del aire. Simplemente, la primera de ellas se define como la temperatura

que marca el termmetro de bulbo seco cuando se hace pasar por l una corriente de aire

cualquiera. Este proceso de medicin es sumamente sencillo, y la temperatura arrojadase considera la temperatura del aire.

Mientras que, cuando se refiere a temperatura de bulbo hmedo, ya es un poco ms

complicado el proceso de medicin, no es la finalidad de este proyecto explicar los

diferentes mtodos de medicin, por lo que no se harn detalles en dicho aspecto. La

definicin ms comnmente encontrada en los libros de texto y que se utilizar en este

proyecto para la temperatura de bulbo hmedo se refiere a aquella temperatura que da

un termmetro a la sombra y con su bulbo envuelto en una mecha de algodn hmedo

bajo una corriente de aire. Esta temperatura se utiliza para dar una idea de la sensacin

trmica; o en psicrmetria para calcular la humedad relativa.

Con estos dos parmetros de temperatura se puede definir completamente el estado del

aire; siempre y cuando se trabaje a una misma presin, generalmente 98066,5 Pa (1

atm). Ms adelante se explicar como se pueden definir estos parmetros y que

herramientas se utilizan para hacerlo.


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II.4. CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE

Ahora bien, cuando se pretende climatizar una determinada rea se debe conocer y

manejar los significados correspondientes a calor sensible y calor latente,

continuamente se estarn trabajando con ellos, y se vern la influencia que tiene uno u

otro dentro de la carga trmica a calcular.

El primero de estos trminos, el calor sensible, representa la fraccin de calor necesaria

para llevar el aire de una determinada temperatura a otra temperatura (sea mayor o

menor). El calor sensible no implica ningn cambio en el contenido de humedad del

aire; es decir, cuando un cuerpo cede o absorbe calor no existir cambio alguno en su

estado.

Mientras que el calor latente, representa la fraccin de calor que se emplea en modificar

la humedad especfica desde un determinado valor a otro. Calor latente o calor de

cambio de estado, es la energa absorbida por las sustancias al cambiar de estado, deslido a lquido (calor latente de fusin) o de lquido a gaseoso (calor latente de

vaporizacin). Al cambiar de gaseoso a lquido y de lquido a slido se devuelve la

misma cantidad de energa.

Latente en latn quiere decir escondido, y se llama as porque, al no cambiar la

temperatura durante el cambio de estado, a pesar de aadir o retirar calor, ste se

quedaba escondido.


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II.5. CARTA PSICROMETRICA

La carta psicromtrica es una herramienta de vital importancia al momento de disear

sistemas de aire acondicionado. La carta psicromtrica muestra las propiedades del aire

(mezcla aire seco y vapor de agua) en forma grfica. La figura 1, muestra una versin

simplificada de una carta psicromtrica que se explicar lo ms detalladamente posible.

Figura 1. Carta Psicromtrica

La carta psicromtrica bsica es una grfica de la relacin de humedad absoluta

(ordenada) en funcin de la temperatura de bulbo seco (abscisa) y como parmetros la

humedad relativa, la temperatura de bulbo hmedo y la entalpa de la mezcla por masa

de aire seco. Generalmente, las cartas psicromtricas se manejan a una presin

constante, que en el caso de este proyecto ser 98066,5 Pa (1 atm). Teniendo fija la

presin de trabajo, se pueden trazar sobre la carta lneas de humedad relativa y de

temperatura de bulbo hmedo constantes; porque para una determinada temperatura de


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bulbo seco estn fijas la presin total y la humedad especfica, la humedad relativa y la

temperatura de bulbo hmedo.

La mayora de las cartas psicromtricas proporcionan la entalpa de una mezcla de aire y

vapor por kilogramo de aire seco. Las lneas de entalpa constante son paralelas a las

lneas de bulbo hmedo; este hecho radica en que la temperatura de bulbo hmedo es

esencialmente igual a la temperatura de saturacin adiabtica.

II.6. COMODIDAD O CONFORT AMBIENTAL

En la carta picromtrica que se muestra en la figura 1, tambin indica la zona de

comodidad para el ser humano (marcada con una sombra gris). Se puede definir

comodidad o confort ambiental como un estado de satisfaccin del ser humano, respecto

al medio en el que vive (Nstor Quardi). Pero ese estado de satisfaccin depende de

cuatro (4) factores primordiales que deben manejarse cuidadosamente y en conjunto;

estos son:

a) Temperatura del aire

b) Humedad del aire

c) Movimiento del aire

d) Pureza del aire

Estos factores varan mucho dependiendo de cada individuo, de la actividad fsica que

se realice, de la estructura fsica del ambiente, del tipo de vestimenta que se utiliza,

inclusive del estado psicolgico del individuo. Para poder establecer estndares de


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temperatura, humedad, movimiento y pureza del aire se ha creado una carta llamada La

Carta de Temperatura Efectiva; la cual busca encontrar una relacin entre temperatura,

humedad y movimiento del aire (factores que influyen en la prdida de calor del

cuerpo); a fin de que produzcan la mayor comodidad posible en el mayor nmero de

personas.

Se entiende por temperatura efectiva al ndice emprico del grado de calor que percibe

una persona cuando se expone a varias combinaciones de temperatura, humedad y

movimiento del aire.

Figura 2. Carta Temperatura Efectiva.


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La figura 2, muestra un ejemplo de la carta de temperatura efectiva, para velocidades

entre (7,6 a 12,7)x10-2m/s (15 a 25 pies por minuto). En la carta se puede observar que

para un mismo valor de temperatura efectiva se pueden tener valores de humedad

relativa desde 0 hasta 100 % e igualmente el movimiento del aire puede variar desde

lento hasta elevadas velocidades. Es en este punto donde debe introducir los criterios y

las normas con que trabajan los proyectistas de este campo. Un ambiente con una

humedad excesiva causa transpiracin en las personas y por ende malos olores; mientras

que un ambiente con muy poca humedad puede causar una sensacin de resequedad en

la piel, boca y nariz. Por lo tanto es necesario, al momento de utilizar esta tabla,

controlar y establecer adecuadamente los valores de humedad y movimiento del aire.

En la carta tambin se puede observar el porcentaje de personas que se sienten cmodas

con una determinada combinacin. Segn estudios realizados por ASHRAE, American

Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, siempre habr un

porcentaje de personas incmodas, pero las normas de comodidad siempre abarcan a la

mayora de las personas que all residen.

Se recomienda cuando se esta diseando un sistema de aire acondicionado, trabajar con

temperaturas efectivas de 293,15 a 297,6 K (68 a 76 F), como mximo; las

temperaturas de bulbo seco recomendadas deben variar desde 294,82 a 302,6 K (71 a

85 F) con humedades relativas entre 40 y 60 % como valor mximo. Estas condiciones

son para disear en verano.

Estos valores son estndares, siempre es recomendable hacer un estudio minucioso de

todos los factores que pueden incidir como lo son: los ocupantes, la actividad que


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realizan, el tiempo que los ocupantes estn dentro del lugar a acondicionar, entre otras

cosas.

A lo largo del proyecto solo se desarrollar la climatizacin en condiciones de verano,

por lo tanto no se mencionarn consideraciones a tomar y condiciones de climatizacin

en invierno.

Con lo que respecta a la velocidad del aire en el espacio, la ASHRAE ha establecido

como lmite una velocidad entre (7,6 a 20,3)x10 -2 m/s (15 y 40 ft/min), cuando las

personas estn sin hacer alguna actividad fsica; arriba de 20,3x10-2 m/s se una

solamente en lugares donde se realizan trabajos fsicos.

Como ltimo punto a mencionar en lo que se refiere al confort ambiental, tenemos a la

pureza del aire. Es necesario que el aire este circulando constantemente en el saln a

climatizar, para diluir y evitar acumulacin de CO2 proveniente de la combustin

fisiolgica. La cantidad de aire requerida depende de la contaminacin del aire por los

olores y humo. Si el lugar es propenso al contaminarse con mucho humo, se hace

necesario antes de recircular ese aire, limpiarlo a travs de un medio absorbente como el

carbn activado.

La norma ASHRAE 62/89, reemplazada por la 62/99 (Ref. 17) es la ms ampliamente

utilizada en lo que se refiere a las necesidades de ventilacin, para el mantenimiento de

la calidad del aire interior. La norma recomienda la utilizacin de dos mtodos para

obtener una calidad de aire aceptable:


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Cantidad de Aire de Ventilacin (VR)

Calidad del Aire Interior (IAQ)

El procedimiento ms comnmente utilizado, y que, por ende, se utilizara en este

proyecto es la cantidad de aire de ventilacin (VR). El mtodo consiste en suministrar al

espacio una cantidad de aire nuevo especfico, para diluir los contaminantes que se

puedan encontrar en la zona. La siguiente tabla muestra los requerimientos mnimos de

ventilacin, para determinados espacios:

Tabla 1. Requerimientos mnimos de ventilacin para determinados ambientes.

Ambientes

Estimado depersonas /1000ft^2 rea piso

PCMMnimo

PCMRecomendados

por ASHRAEHoteles, Moteles yResorts

Cuartos 5 7 10-15

Salas (Suites) 20 10 15-20

Baos ----- 20 30-50

Corredores 5 5 7-10

Lobbies 30 7 10-15

Cuartos de Conferencias 70 20 25-30

Cuartos de Asambleas 140 15 20-25Edificio de oficinas

Oficinas

Oficinas Generales 10 15 15-25

Cuartos de Conferencias 60 25 30-40

Cuartos de espera 30 10 15-20

Cuarto de computadoras 20 5 7-10

Salas de Teatro

Teatros

Cabinas de ticket ------ 5 7-10

Lobbies 15 20 25-30

Auditorios 15 5 5-10Comercios

Cocinas 20 30 35

Cafeteras 100 15 15

Bar 150 30 40-50

Locales Planta Baja 3,3 10 10

Locales Planta Alta 5 10 10


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Segn se puede observar, estos caudales de aire se asignan por unidad de superficie y

por tipo de habitacin. En general, estas cantidades son especificadas asumiendo un

nmero de ocupacin humana y generacin de CO2, calculadas para producir la dilucin

manteniendo una concentracin inferior a los 1000 PPM.

El procedimiento denominado de calidad del aire interior (IAQ), considera como

contaminantes no solo a los generados por el ser humano, sino a la dems fuentes de

polucin generadas por los nuevos materiales de las edificaciones.

Este procedimiento, es un mtodo alternativo que consiste en limitar la concentracin de

todos los contaminantes conocidos de importancia a niveles especficos para el ser

humano, ya sea por dilucin o por medios qumicos. Algunas de las sustancias

contaminantes consignadas por la norma son: asbestos, monxido de carbono, partculas

de polvo, dixido de nitrgeno, entre otros. No se har mayor nfasis en este

procedimiento para evitar confundir al lector.

II.7. HUMIDIFICACIN Y DESHUMIDIFICACIN DEL AIRE

Existen dos procesos importantes a estudiar en los que respecta a acondicionamiento del

aire; la humidificacin y la deshumidificacin del aire; este ltimo utilizado para

climatizacin en verano.

La humidificacin es el proceso de aumentar la humedad especfica del aire y,

generalmente, aumentar el calor del mismo. El proceso puede realizarse haciendo pasar

el aire a travs de una red de toberas que pulverizan el agua o agregando directamente


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vapor al aire. El estado final del aire depender de la cantidad de vapor de agua

suministrado, de la temperatura a la que se suministro y de si se ha aadido o sustrado

calor.

En la figura 3 se puede observar un proceso tpico de humidificacin del aire:

Figura 3. Esquematizacin de un proceso de humidificacin tpico

Si se realiza un balance de energa en torno al humidificador de aire se obtiene la

siguiente ecuacin:

2211 hMhMQhM AfwA =++ (8)

Donde:

hf= Entalpa del vapor de agua.

h1= Entalpa del aire a la entrada de la unidad.

h2= Entalpa del aire a la salida de la unidad.

MA1= Masa del aire a la entrada de la unidad.

MA2= Masa del aire a la salida de la unidad.

Q = Calor suministrado.


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El proceso de humidificacin se puede realizar de tres maneras distintas;

a) Cuando se desea que la temperatura final disminuya

b) Cuando se desea que la temperatura permanezca constante.

c) Cuando se desea que la temperatura final aumente.

Para lograr efectuar estos procesos, existen dos mtodos segn las condiciones iniciales

que tenga el aire:

1) Primero se calienta y luego se humidifica: para calentar el aire se mantiene

constante la humedad especfica y aumenta nica y exclusivamente la temperatura,

es decir, en la carta psicrometrica se mueve hacia la derecha. Luego, para

humidificar el aire se agregar vapor a menor temperatura y se logra disminuir la

temperatura final.

2) Primero se calienta, luego se humidifica y finalmente se vuelve a calentar: el aire se

hace pasar por un atemperador que aumenta su temperatura a humedad especfica

constante. Luego se agrega vapor de agua caliente, hasta que el aire llegue a su

punto de saturacin. En este punto se vuelve a calentar el aire (a humedad especfica

constante) hasta llevarlo a la temperatura final deseada. Cabe destacar que el estado

de saturacin debe ser tal que coincida con la temperatura del punto de roco del

estado final del aire.

Ahora bien, la deshumidificacin es necesaria muy a menudo en procesos de aire

acondicionado o en procesos industriales. El proceso de deshumidificacin puede


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hacerse de dos formas, o bien llevando al vapor de agua que se encuentra en el aire por

debajo de su temperatura de roco, de esa manera se condensa; o a travs de un

deshumectador qumico o absorbedor qumico.

Se analizar la primera de estas dos formas; el proceso es sumamente sencillo. Se debe

enfriar el aire hasta el punto de roco, hacindolo pasar a travs de una batera de

enfriamiento (serpentn con algn refrigerante). El balance de energa que se obtiene es

el siguiente:

fwhMhMQhM += 2211 (9)

21 MMM w = (10)

Donde:

Mw1= Masa de vapor de agua del aire a la entrada de la unidad.

Mw2= Masa de vapor de agua del aire a la salida de la unidad.

Q = Calor retirado.

Es importante notar que no todo el aire que sale de la batera de enfriamiento esta

totalmente saturado, ya que no todo el aire esta en perfecto contacto con el serpentn.

Existe un factor by-pass (f) que indica la relacin entre el aire seco, que

supuestamente no ha entrado en contacto con el serpentn de la batera (Mb), y el total

(M), teniendo as:

A

b

M

Mf = (11)

Donde:


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Mb= Masa del aire que no entra en contacto directo con el serpentn.

Este aire que no toca el serpentn se mezcla constantemente a la salida del equipo, con

el aire que si fue deshumidificado creando unas condiciones determinadas de

temperatura y humedad.

Para poder entender mejor lo antes mencionado, la figura 4 ilustra el proceso en una

carta psicromtrica. El punto a son las condiciones del aire antes de pasar por el

serpentn; al pasar a travs del serpentn de enfriamiento el aire se enfra hasta llegar al

punto de roco y luego se deshumidifica, trayecto acd. El aire que no estuvo en

contacto con la superficie del serpentn (by-pass) se enfriara mezclndose con el aire

deshumidificado; y su estado final caer sobre la lnea ad. El trayecto real del proceso

es parecido a la lnea curva punteada de la figura; esto debido a la continua mezcla de

aire que estuvo en contacto directo con el serpentn y el aire que no lo estuvo.

En los procesos prcticos no se alcanza el punto d sino que se llega al punto e, en

procesos que incluyen condensacin, la temperatura del punto d (td) se le llama

punto de roco del aparato o temperatura ADP (Apparatus Dew Point).

De este proceso, el calor total retirado es la suma del calor sensible y el calor latente

retirado:

LST QQQ += (12)

wwT hMhMhMQ = 2211 (13)


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Figura 4. Proceso de enfriamiento y deshumidificacin en una carta psicromtrica.

Donde:

QL= Calor Latente.

QS= Calor Sensible.

QT= Calor Total.

Si aplicamos lo siguiente; la ecuacin final queda:

aaa MMM == 21 (14)

21 www MMM = (15)

whWWhhq )( 2121 = (16)

Donde:

q = Calor por unidad de masa de aire.

W1= Humedad especfica a la entrada de la unidad.


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W2= Humedad especfica a la salida de la unidad.

La entalpa de agua lquida que se condensa es difcil de evaluar exactamente, porque va

variando la temperatura de condensacin. La mayora de las veces se desprecia

totalmente el ltimo trmino de la ecuacin, por ser poco importante, simplificando

enormemente la ecuacin.

La relacin del calor sensible retirado al calor total retirado se le llama factor de calor

sensible:

T

S

Q

QFCS= (17)

La figura 5 muestra ms en detalle un proceso tpico de acondicionamiento en verano,

donde se hace necesario la remocin de calor, mediante la disminucin de la

temperatura y el retiro de la humedad del aire.

En verano es muy frecuente en zonas mediterrneas tener que enfriar el aire de un

recinto y deshumidificarlo, aunque pueden darse otras situaciones en climas ms secos.

El proceso habitual es el indicado anteriormente (enfriamiento con deshumidifcacin).

En la figura 5, el punto 1 corresponde al estado del aire exterior que logra entrar al

recinto; el punto 2 corresponde al estado del aire dentro del recinto; el punto 3 es la

mezcla del aire exterior con el aire del recinto justo antes de pasar a travs del serpentn;

el punto 4 corresponde a la temperatura ADP del aire (temperatura del punto de roco);


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y el punto 5 es el estado final del aire de suministro que no es ms que la mezcla del aire

que estuvo en contacto directo con el serpentn y el aire que paso a travs del by-pass.

Figura 5. Proceso tpico de acondicionamiento del aire en verano.

Las condiciones que debe tener el aire que entra en el local para poder sustraer el calor

sensible y latente que se aportan en l, deben estar dentro de la recta 5-2 de la figura 5,

cuya inclinacin est dado por el ngulo , o lo que es lo mismo, aquel aire hmedo

cuyo estado (t5, W5) cumpla con la ecuacin 17.

II.8. TEMPERATURA DEL PUNTO DE ROCO.

Anteriormente, se mencion un concepto que es importante tenerlo muy claro,

Temperatura del Punto de Roco o Temperatura ADP (Apparatus Dew Point).

Supngase un estado de aire hmedo, en unas condiciones de presin, temperatura y

humedad relativa. Se denomina punto de roco a la temperatura de saturacin del


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vapor de agua a la presin parcial que se encuentra en el aire. El punto de roco muestra

al proyectista de aire acondicionado la temperatura mnima a la que puede llegar el aire

sin que ocurra condensacin del vapor de agua.

II.9. DIMENSIONAMIENTO Y DISEO DE DUCTOS

El traslado del aire en sistemas tanto para aire acondicionado como para ventilacin

forzada es por medio de ductos. El criterio de clculos de un sistema de ductos se basa

en consideraciones econmicas y prcticas. Es posible trasladar el aire a travs de los

ductos a velocidades bajas y por ende resultaran en prdidas menores, con lo que se

obtiene menor consumo de energa por parte de los ventiladores. Tambin es posible

hacer circular el aire a velocidades elevadas, con prdidas mayores y un gran consumo

energtico por parte del ventilador.

Resulta tentador concluir que el primero de estos casos es el ms beneficioso por el

ahorro energtico, pero para poder lograr esto es necesario ductos de gran tamao, lo

que se resume en altos costos. Mientras que para el segundo de los casos los ductos son

ms pequeos y los costos disminuyen considerablemente.

Pero, tambin es cierto que al momento de disear y escoger un sistema de ductos es

necesario tomar en cuenta otros factores de importancia tales como vibraciones y ruidos

en ductos; y por ultimo, el espacio requerido para paso de ductos. En muchos proyectos

el espacio disponible para el paso de ductos es reducido y es necesario emplear ductos

de poca altura, pero muy anchos; puede ocurrir el caso contrario, utilizar ductos muy

altos, pero poco anchos. Igualmente, en algunas ocasiones es necesario hacer pasar


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ductos por zonas visibles al pblico, generalmente se recomienda que sean lo ms

esttico posible, por lo que se suelen emplear ductos circulares, pero estos ductos son

mucho ms costosos que los rectangulares, se recomienda emplearlos solo en lugares

donde sea necesario.

Para cuando no existan limitantes muy estrictas que prcticamente obliguen a escoger

un determinado tamao de ducto; se han estandarizado algunas condiciones, como

velocidad del aire en los ductos, para ser ms fcil y cmoda la seleccin. Como se dijo

anteriormente, se pueden utilizar ducto de baja velocidades, como ductos de alta

velocidades. El Manual de Carrier (Ref. 18) para diseo de ductos de aire

acondicionado ofrece como valores estandarizados los siguientes:

1. Aire Acondicionado para Comercios.

a) Baja Velocidad Por encima de 12,7 m/s. Normalmente entre 6,1 y 11,2 m/s.

b) Alta Velocidad Sobre 12,7 m/s

2. Aire Acondicionado para Industrias.

a) Baja Velocidad Por encima de 12,7 m/s. Normalmente entre 11,2 y 12,7 m/s.

b) Alta Velocidad 12,7 a 25,4 m/s.

Normalmente, el sistema de retorno de aire bien sea para baja o altas velocidades de aire

de suministro, se disea siempre a bajas velocidades. Los rangos de velocidades, segn

el Manual de Carrier para diseo de Ductos, para Comercios e Industrias es el siguiente:

1. Aire Acondicionado para Comercios baja velocidad por encima de 10,2 m/s.

Normalmente entre 7,6 y 9,1 m/s.


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2. Aire Acondicionado para Industrias baja velocidad por encima de 12,7 m/s.

Normalmente entre 9,1 y 11,2 m/s.

Los sistemas de distribucin de aire acondicionado se encuentran divididos en tres

categoras de presin: baja, media y alta. Estas divisiones se encuentran en distintas

clase de ventiladores como se indica a continuacin:

1. Baja Presin Por encima de 934,1 Pa Clase I de ventiladores.

2. Mediana Presin 934,1 a 1494,5 Pa Clase II de ventiladores.

3. Alta Presin 1494,5 a 3051,23 Pa Clase II de ventiladores.

Estos rangos de presin son de presin total, incluyendo perdidas a travs de las

unidades de aire, ductos y los difusores de suministro.

En todo sistema de climatizacin o ventilacin, los ventiladores deben ser capaces de

vencer las perdidas ofrecidas por los ductos y todos los accesorios que contenga. Para

lograr disear un sistema de ductos se han generado algunas reglas y parmetros que se

recomiendan seguir. En general se procede con el siguiente criterio:

a) Los ductos deben seguir, en lo posible, la ruta ms directa;

b) Los cambios de direccin pronunciados deben evitarse.

c) Si los ductos son rectangulares, no deben ser muy aplanados, es ideal que los ductos

sean totalmente cuadrados, una relacin mxima entre la longitud mayor y la

longitud menor es de 6 a 1.


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Los pasos a seguir en el diseo deben ser, en general, los siguientes:

1) De la carga de calefaccin, de refrigeracin o de ventilacin, calcular las cantidades

de aire necesarias para cada salida, ramal o zona.

2) Proyectar una ruta conveniente para obtener una distribucin adecuada y tener

facilidades en el montaje de los mismos ductos.

3) Calcular el tamao de cada ducto por uno de los siguientes mtodos:

a) Mtodo que supone la velocidad del aire

En este mtodo se supone una velocidad razonable en cada tramo y se calculan,

separadamente, las prdidas de dichos tramos. La perdida de presin total es la suma

de cada una de las prdidas parciales. El mtodo de velocidad reducida es una

modificacin de este mtodo; y consiste en reducir la velocidad supuesta

progresivamente. La velocidad mxima se supone a la salida del ventilador. Este

mtodo se usa en sistemas relativamente sencillos; y el control de flujo se debe

hacer por medio de compuertas.

b) Mtodo con cada de presin constante:

Los ductos se dimensionan de tal manera que la perdida de friccin sea constante en

cada tramo. Cuando se usa este mtodo, se supone la velocidad del aire a la salida

del ventilador, se calcula cual es la perdida por friccin y se dimensionan el reto de


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los ductos con esta perdida. Igualmente, el control de flujo se lleva a cabo a travs

de compuertas.

c) Mtodo de balance de la prdida de presin

Este mtodo consiste en disear los ductos, teniendo como base la perdida mxima

del ventilador; es decir, se conoce la perdida que puede manejar dicho ventilador y

se dimensiona de tal manera que dicha perdida se consuma por friccin en los

ductos. Es posible con este mtodo eliminar las compuertas, pero para lograr un

control de flujo efectivo es necesario su aplicacin.

El diseo de ductos de retorno es similar al diseo de ductos de suministro. La cada

total de presin, para este caso, no debe exceder a la presin de succin del ventilador.

Tambin se emplean compuertas para un mejor control del flujo de retorno.

Ahora bien, cuando un ducto traslada el aire, fro o caliente, este tiende a aumentar o

disminuir su temperatura, dependiendo de como ocurre el flujo de calor, del ambiente al

ducto o del ducto al ambiente. Independientemente del caso, los principales factores de

los que depende esta transmisin de calor son:

a) Relacin del rea del permetro del ducto

b) Longitud del ducto

c) Diferencia de temperatura

d) Velocidad del aire

e) Tipo de rugosidad en las paredes del ducto


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f) Tipo de aislamiento.

Esta transferencia de calor, en su mayora, ya se encuentra tabulada, por experimentos

anteriores. El aumento de temperatura es un hecho inevitable en el diseo de ductos, ya

que muy frecuentemente se necesita pasar ductos por lugares calientes, cerca de

ductos que trasladan aire ms fro o ms caliente. La mejor manera de evitar esto es

hacer una correcta seleccin de los mismos, siguiendo los pasos antes mencionados y

utilizando correctos espesores de aislantes. Generalmente los ductos de ventilacin no

se aslan, pero los ductos de aire acondicionado obligatoriamente deben ir aislados.

Las transformaciones de ductos son usadas para cambiar las dimensiones o forma de un

ducto. Cuando se requiere cambiar las medidas de un ducto, pero manteniendo el rea

transversal constante, se recomienda una pendiente del 15% para las piezas laterales de

la transformacin. Si no es posible acatar estas medidas se recomienda no sobrepasar

una pendiente del 25%.

En los casos que se requiere realizar una reduccin en la seccin transversal, para

desviar un obstculo, esta reduccin no debe exceder un 20%. La pendiente ms

recomendable para reducir la seccin de un ducto es 15%. Si la seccin del ducto

aumentase, la pendiente de transformacin no debe exceder el 15%.

Algunos accesorios son importantes de colocar en los ductos de distribucin de aire

acondicionado. Compuertas (dampers) de fuego, puertas de acceso y absorbedores de

sonido son accesorios que generalmente se colocan en ductos, y que no afectan en


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manera alguna el tamao del mismo. Estos accesorios aumentan la perdida a lo largo de

todo el ducto.

Para el clculo de la prdida por friccin a lo largo de todo el sistema de ductera, se

deben tomar diferentes factores en cuenta, tales como:

1. Velocidad del Aire.

2. Tamao del ducto.

3. Rugosidad de la superficie interior.

4. Longitud del ducto.

La siguiente ecuacin muestra la relacin que tienen todos estos factores, en el clculo

de prdida de friccin:

82.1

22.1

1000

03.0

=

v

d

LfP (18)

Donde:

P = Perdida por friccin (pulgadas de agua)

f = Rugosidad de la superficie interior del ducto.

L = Longitud del ducto (pies)

D = Dimetro del ducto (pulgadas), en caso de ser ducto rectangular usar el

dimetro equivalente del ducto.

v = Velocidad del aire en el ducto (PPM)


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La tabla 2 muestra valores de velocidades estndares para diferentes tipos de

edificaciones basadas en el sistema de baja velocidad del aire en ducteras, mencionado

anteriormente.

Tabla 2. Velocidades mximas recomendadas para sistemas de ductos de bajavelocidad.

Controles de factor - Friccin en ductos

Aplicacin Controles de factor Ducto Principal Ramal de Ductopara generacin de ruido Suministro Retorno Suministro Retorno

Residencias 600 1000 800 600 600Apartamentos, Hoteles, Hospitales 1000 1500 1300 1200 1000

Oficinas, Librerias 1200 2000 1500 1600 1200

Teatros, Auditorios 800 1300 1100 1000 800

Restaurantes, Bancos 1500 2000 1500 1600 1200

Almacenes, Cafeterias 1800 2000 1500 1600 1200

Industrial 2500 3000 1800 2200 1500

II.10. DISTRIBUCIN DEL AIRE DENTRO DEL ESPACIO

Ya se ha discutido anteriormente la forma como se debe disear y dimensionar el

sistema de ductera de suministro de aire; ahora despus de que ese aire es trasladado a

un determinado espacio es necesario suministrarlo al ambiente con alguna clase de

dispositivo. Esta seccin se enfocar en la utilizacin de diferentes clases de difusores

(rectangulares, lineales, etc.) y en diferentes clases de rejillas. La funcin de estos

difusores o rejillas es simplemente la de suministrar o retirar el aire del ambiente a

climatizar.

Al seleccionar y distribuir los difusores dentro de un determinado espacio, es necesario

tomar diferentes factores en cuenta, como lo son: la cada de presin en el difusor, las

obstrucciones que puede conseguir el aire cuando fluye, tipo de barrido del difusor, el

tiro del difusor, y la ms importante la velocidad de salida del aire del difusor. El tiro


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del difusor o rejilla no es ms que la distancia, vertical u horizontal, que puede recorrer

el aire.

Al momento de realizar la seleccin tanto de difusores como de rejillas de suministro o

retorno, es necesario tener en cuenta varios factores importantes, como lo son, la

velocidad del aire en el cuello de la rejilla o difusor, la cada de presin; el tiro y los

niveles de ruido de las rejillas o difusores a colocar. Todos estos factores siempre estn

tabulados al momento de hacer la seleccin, pero se han realizado otras tablas que

ayudan y facilitan el proceso de seleccin. La tabla 3 muestra una relacin entre los

PCM y la velocidad en el cuello de la rejilla o difusor con los niveles de ruido (NC);

mientras que la tabla 4 muestra algunos valores de niveles de ruido aceptables para

distintos establecimientos.

Tabla 3. Relacin entre NC PCM y Velocidad en el cuello.Total PCM Velocidad en el cuello (PPM)

400 450 500 550 600 650 700

100 12-16 13-17 14-18 15-19 16-19 17-20 18-21

150 13-17 14-17 15-19 17-21 19-23 21-24 23-26

200 13-18 15-18 17-20 19-22 21-24 23-26 25-28

25 14-19 16-18 18-20 20-22 22-24 24-27 26-29

300 14-19 17-19 19-21 21-23 23-26 25-28 27-30

350 15-19 17-19 20-21 22-24 24-26 26-28 28-31

400 15-19 17-20 20-22 23-25 25-27 27-29 29-32

450 16-19 18-20 21-23 24-26 26-28 28-30 30-33

500 16-19 18-20 21-23 24-27 26-29 28-31 30-33

600 16-20 18-21 21-23 25-27 27-30 29-31 31-34

700 17-20 19-22 22-25 26-28 28-31 30-32 32-34

800 17-20 19-22 23-26 27-29 29-32 31-33 32-34

900 18-21 20-23 23-26 28-30 30-33 32-34 33-35

1000 19-22 21-24 23-27 28-31 31-34 33-35 34-36

1250 20-23 22-25 24-27 28-31 32-34 34-36 35-37

1500 21-24 22-26 25-27 29-32 32-34 34-36 35-37

1750 22-25 23-26 26-28 29-33 33-35 34-37 36-38

2000 22-25 24-27 27-29 30-33 34-37 36-38 37-39

2250 23-26 25-28 28-31 31-34 35-38 37-39 38-402500 24-27 26-29 29-32 32-34 36-39 38-40 39-41

2750 25-28 27-29 31-33 33-35 37-39 38-40 39-41


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44

Tabla 4. Niveles de ruido recomendados para difusores rectangulares.

Aplicaciones NC

Teatros, Salas de conciertos, Estudio de Grabacin 25

Museos, Salas de conferencia, Libreras 30

Hoteles, Hospitales, Oficinas privadas, Cinemas 35

Restaurantes, Grandes almacenes, Oficinas 40

Correos, Edificios pblicos, Cafeteras, Tiendas pordepartamento 45

Fabricas 50

La localizacin de los difusores y rejillas deben ser analizada minuciosamente, una mala

ubicacin puede traer como consecuencias quejas en los ocupantes del recinto. Una

mala ubicacin puede tener como consecuencia una mala distribucin del aire, quedan

zonas con temperaturas ms elevadas que otras y viceversa. Generalmente, la ubicacin

de los difusores o rejillas se hace de forma simtrica, es decir, que quede lo ms

equidistante posible unas de otras, y evitando que algunas zonas queden con menos aire

que otras o viceversa. Este aspecto suele ser al que se le da menos importancia, pero

obviamente no es as y requiere ser tomado en cuenta y seleccionado de la mejor

manera posible.

II.11. VENTILACIN FORZADA

Todos aquellos ambientes destinados a sanitarios, cocinas, depsitos, lavaderos, cuartos

elctricos, entre otros; que no posean, por lo general, ninguna clase de

acondicionamiento, debern ser ventilados para garantizar una continua circulacin delaire; y evitar estancamientos de aire en dichas zonas.

Para los clculos de los caudales de aire a extraer se pueden seguir tres mtodos

distintos:


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45

1) Por Control de Temperatura:

Se aplica para aquellos locales donde no existan sustancias txicas o que puedan causar

molestias. La cantidad mnima de aire fresco que debe inyectarse al local viene dada

por:

( )eiS

ATT

QQ

=

18 (19)

Donde:QA = Caudal de aire a extraer (m

3/min.)

QS = Calor Sensible en el interior del local (Kcal. /h)

Ti = Temperatura de ambiente interior (C)

Te = Temperatura del ambiente exterior (C)

2) Por Dilucin de contaminantes:

Las normas M.S.A.S. (Ref. 25), Ministerio de Sanidad y Asistencia Social, establecen

que aquellos sistemas de ventilacin destinados a ventilar locales contaminados con

sustancias txicas o que puedan causar molestias; debern proyectarse tal que, tanto en

el interior de los locales como en las descargas de los contaminantes, no sobrepasen las

concentraciones mximas de contaminantes ambientales permisibles por las normas

establecidas.

3) Por Renovacin de Volumen de aire:


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Este mtodo es el que se utilizar para la elaboracin de este proyecto; y consiste en la

renovacin de la totalidad del aire del local con una determinada frecuencia. Estas

frecuencias se analizarn para cada uno de los ambientes a ventilar que se estudiarn a

continuacin.

Para llevar a cabo esta ventilacin se seguirn las leyes estipuladas en la Gaceta Oficial

Vigente N 4044 promulgada en 1988 (Ref. 23), para instalaciones de este tipo.

II.11.1. Espacio destinados a sanitarios

Artculo 64: Los sanitarios que no posean ventilacin natural; debern ser extrados por

medio de ductos hacia el exterior; utilizando equipos que puedan manejar los siguientes

caudales:

Tabla 5. Nmero de cambios de aire por hora, segn el uso del ambiente.

Tipo Cambios de aire por hora

Establecimientos de uso pblico 15

Industrias, escuelas, cuarteles y similares 12

Oficinas y comercial 10

Viviendas particulares 7

La ecuacin utilizada para calcular la cantidad de aire necesario para extraer y, por

ende, tambin para inyectar es la siguiente:

( )

60

5.35/hcAhQ

p

A = (PCM) (20)

Donde:


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A = rea del sanitario (m).

hp = Altura piso a plafn (m).

c/h = Cambios por hora (ver tabla anterior).

Artculo 65: Los ductos de ventilacin debern cumplir con los siguientes requisitos:

a) Cuando la edificacin sea de tres pisos o menos, los ambientes podrn ser ventilados

por medio de ventiladores individuales directamente colocados en ductos de

mampostera. Estos ductos de mampostera debern ser diseados de forma tal que

la velocidad del aire no sobrepase 4,2 m/s.

b) Cuando la edificacin sea mayor a tres pisos, los ambientes se debern ventilar hacia

un ducto vertical, en cuya parte superior se instalar un ventilador con capacidad

suficiente para cumplir con la exigencia del edificio. Las dimensiones de los ductos

verticales se rigen segn el punto anterior.

Artculo 66: Las puertas de acceso a los baos ventilados debern estar provistas de una

abertura cubierta con rejilla fija, que permita la entrada de aire fresco.

II.11.2. Espacio destinado a cocinas

Artculo 68: Las cocinas de tipo comercial o industrial (hospitales, hoteles, escuelas,

restaurantes y similares) que no posean ventilacin natural adecuada, debern ser

ventiladas mecnicamente, extrayendo aire a razn de 30 cambios por hora.


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Artculo 69: Estas cocinas debern tener siempre sistemas de campanas y aspiracin

forzada local sobre las hornillas, planchas, marmitas y equipos similares; de esta forma

se garantiza la rpida remocin del calor y los olores generados. La suma de las

ventilaciones locales y la ventilacin general, deber totalizar, como mnimo, 30

cambios por hora.

Existen diferentes modelos de campas que se pueden instalar en un local, para cada uno

de estos modelos se tiene establecido una ecuacin que rige el caudal total a extraer:

1) Cocina con campana contrapared.

wLQA 80= (PCM) (21)

w = Ancho de campana (pies)

L = Longitud de campana (pies)

El caudal a extraer no puede ser menor a:

PHQA

50= (PCM) (22)

LwP += 2 Permetro de la campana (pies) (23)

H = Altura entre campana y cocina (pies)

La velocidad en ducto para estas campanas debe encontrarse entre 5,1 20,3 m/s

Perdida de entrada: (prdida del filtro + 0.1) + 0.5 V.P (salida recta)

Prdida de entrada: (prdida del filtro + 0.1) + 0.25 V.P (salida acampanada)

V.P = Velocidad de presin


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2) Cocina con campana baja adosada a pared

LQA

200= (PCM) (24)

La velocidad en ducto para estas campanas debe encontrarse entre 5,1 20,3 m/s

Perdida de entrada: (prdida de filtro + 0.1) + 0.5 V.P (salida recta)

Prdida de entrada: (prdida de filtro + 0.1) + 0.25 V.P (salida acampanada)

3) Cocina con campana tipo isla

wLQA

125= (25)

El caudal no debe ser inferior a:

PHQA

50= (26)

LwP 22 += Permetro (pies) (27)

La velocidad en ducto para este tipo de campanas se encuentra entre 5,1 20,3 m/s

Prdida de entrada: (prdida de filtro + 0.1) + 0.5 V.P (salida recta)

Prdida de entrada: (prdida de filtro + 0.1) + 0.25 V.P (salida acampanada)

II.11.3. Espacio destinado a estacionamientos


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Artculo 72: Los estacionamientos para vehculos de combustin interna, ubicados en

stanos u otros locales cerrados, debern ser ventilados obligatoriamente, a menos que

posean alguna clase de ventilacin natural.

Artculo 73: Para que un estacionamiento se considere que posee ventilacin natural

adecuada, se requiere que sus paredes tengas vanos abiertos a la calle o jardn con un

rea no inferior al 15% de la superficie del piso correspondiente. Estas aberturas

debern estar distribuidas equitativamente a lo largo del estacionamiento.

Artculo 74: Los clculos de ventilacin forzada se basarn en la capacidad de vehculos

que tenga el estacionamiento, asumiendo un porcentaje de ellos en marcha (ver la

siguiente tabla).

Tabla 6. Rata de ventilacin y porcentaje de vehculos en marcha, segn el nmero totalpor piso.

Nmero de Vehculospor piso

Rata de ventilacin (airefresco por vehculo)

Vehculos conmotor en marcha

Hasta 30 vehculos 165 m^3/min. 10%

De 31 - 60 vehculos 165 m^3/min. 8%

Ms de 60 vehculos 165 m^3/min. 6%

La capacidad del local se calcula a razn de 22,00 m2 de piso de vehculo. Como

alternativa tambin pueden hacerse los clculos respectivos en base del rea total del

piso del establecimiento, segn la siguiente tabla:

Tabla 7. Rata de ventilacin por rea de piso, segn nmero de vehculos.Nmero de vehculos por nivel de

estacionamientoRata de ventilacin por m^2

de piso

Hasta 30 vehculos 0,75 m^3/min

De 31 - 60 vehculos 0,60 m^3/min

Ms de 60 vehculos 0,45 m^3/min


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Artculo 75: La ventilacin artificial de cualquier recinto, debe ser de forma tal que las

inyecciones de aire fresco queden en sitios opuestos a las extracciones de aire viciado,

evitando dejar zonas sin ventilar.

Artculo 77: Las tomas de aire fresco y sin contaminar para cualquier sistema de

ventilacin, deben hacerse en forma directa desde el exterior del edificio.

Artculo 78: Las salidas de aire viciado de cualquier sistema de ventilacin deben ir

directamente al exterior de forma tal que no pueda regresar y no afecta a edificaciones

contiguas.

Artculo 93: Los establecimientos que no puedan cumplir con el artculo 73, debern ser

ventilados mecnicamente de acuerdo a los siguientes requisitos:

a) El volumen mnimo de aire a extraer se considerar por cada piso y se calcular con

la frmula:

200

195 nQP

= (28)

Donde:

QP= Volumen de aire a extraer por piso (m3

/min/m2

)

n = Nmero de vehculos estacionados por piso.

El volumen de aire a extraer por piso deber ser como mnimo 0,55 m3/min. Para el

clculo del rea de estacionamiento se aplica la siguiente frmula:


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nA 22= (29)

b) La velocidad de entrada del aire a travs de las rampas de entrada y salida de

vehculos, puertas, ventanas y otras aberturas de ventilacin, no debern ser mayor

de 1,2 m/s.

II.12. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

II.12.1 Sistema de Agua Helada

Los sistemas de agua helada son utilizados en aplicaciones de climatizacin donde se

requiere la eliminacin de calor y la deshumidificacin del aire de un determinado

espacio. Estos sistemas trabajando en conjunto con equipos de tratamiento del aire o

equipos de procesos, tales como Fan coil (FC) y Unidades Manejadoras de Agua

(UMA); por los cuales pasa el agua a travs de serpentines. Estos equipos transfieren el

calor al agua que circula por el serpentn; esta agua es llevada hasta las unidades

enfriadoras por medio de tuberas. Las unidades enfriadoras de agua (UEA); que no son

ms que mquinas de refrigeracin integradas (ms adelante se explicara con ms

detalle su funcionamiento), transfieren internamente el calor desde la evaporadora hasta

la condensadora, donde el calor es descargado a la atmsfera a travs del sistema de

condensacin. El agua refrigerada que sale de la evaporadora es llevada nuevamente

hasta los equipos UMA y FC donde se repite el proceso de eliminacin del calor. En la

figura 6 se muestra un diagrama del proceso de refrigeracin:


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Los alcances y aplicaciones de este tipo de sistema de agua helada se pueden enumerar

de la siguiente manera:

1. Los criterios de diseo de la instalacin climatizada propuesta requieren numerosas

unidades de tratamiento de aire (UMA y FC), pero con la restriccin de que el

sistema de refrigeracin de la instalacin este situado en una misma zona. Con esto

se ahorra mucho espacio e inversin econmica en el proyecto.

Figura 6. Esquematizacin del proceso de funcionamiento de un Sistema de AguaHelada


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2. Existe una necesidad de control de la temperatura a la salida de las unidades de

tratamiento de aire y control de la humedad. Este control se realiza muy fcil por

medio de la utilizacin de vlvula de control de flujo del tipo modulante.

3. Se prev una futura ampliacin de la instalacin, que requerir una mayor capacidad

de refrigeracin. La capacidad adicional puede tratarse sencillamente de nuevos

equipos terminales y tuberas de derivacin de la tubera principal de agua helada.

Aunque esto se ver limitado por la capacidad no utilizada de las UEAs y del

sistema de distribucin de agua.

4. La temperatura deseada del aire a la salida del serpentn es de 280,4 K (45 F) o

mayor. La temperatura del aire saliente ser como mnimo 2,8 K (5 F) mayor a la

del agua saliente de la unidad de tratamiento de aire.

Caractersticas del sistema de agua helada:

Bajo costo de inversin

Confiable en una operacin de 24 horas continuas.

Bajo costo de operacin y mantenimiento.

Flexible a la expansin del sistema y de fcil manejo.

Ahorro de espacio fsico de la edificacin

No tan eficiente desde el punto de vista energtico.

Existen dos tipos de distribucin para el agua helada; el de dos tuberas de retorno

invertido, y el de dos tuberas con retorno directo. Generalmente, el sistema de retorno


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invertido es preferible al sistema directo, puesto que ofrece caudales ms equilibrados,

debido a que las distancias equivalentes de tuberas a todas las unidades de tratamiento

de aire son muy similares.

Pero, en instalaciones de gran capacidad, no resulta econmica la instalacin de ese

sistema, debido a los costos que se originan al instalar tramos de tuberas adicionales.

Por lo tanto, se suele emplear el sistema de dos tuberas con retorno directo.

Ahora bien, es necesario establecer las temperaturas de diseo del agua helada. Las

temperaturas de alimentacin de agua helada oscilan entre 277 y 286,5 K (39 y 56 F);

siendo las ms comunes de 279,3 a 281,5 (43 a 47 F). Las temperaturas diferenciales

entre la alimentacin y el retorno son de 4 a 6 K (7 a 11 F) para pequeas edificaciones

y de 7,2 a 9 K (13 a 16 F) para sistemas convencionales. Los mayores diferenciales de

temperatura son preferibles porque reducen tamao y capacidad de bombas y tuberas, y

a su vez menos energa de bombeo y mayor rendimiento de la unidad enfriadora.

Para grandes sistemas de distribucin, con largos trayectos de tuberas hacia las

unidades de tratamiento, se asume un incremento de la temperatura de 0,5 K (0,9 F)

sobre la temperatura a la salida de la unidad enfriadora. Este aumento es debido al

incremento de calor en las bombas y tuberas existentes entre la unidad enfriadora y

cada una de las unidades de tratamiento.

Cuando el sistema este expuesto a la congelacin se recomienda la utilizacin de una

solucin de agua y glicol, comnmente llamada salmuera.


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56

El sistema de aire acondicionado por agua helada esta conformado por los siguientes

equipos y componentes:

Unidades de tratamiento de aire (UMA y FC)

Unidades enfriadoras de agua (UEA)

Sistema de distribucin mediante tuberas y bombas.

Las unidades de tratamiento de aire son, como se dijo anteriormente, los equipos

terminales donde llega el agua helada. Estas unidades se encargan de controlar la

temperatura y la humedad que debe poseer la habitacin a climatizar. El agua absorbe el

calor del aire a travs de un serpentn de enfriamiento. El aire ya deshumidificado se

distribuye al espacio por medio de un ventilador que posee la unidad.

La capacidad del equipo, es decir, el grado de deshumidificacin es controlado por

medio de vlvulas de control de flujo; estas pueden ser de dos o tres vas, dependiendo

del caso, y del tipo modulante, para UMAs, o del tipo ON/OFF, para FCs. El control

sobre estas vlvulas se ejerce por medio de un sensor, generalmente se utiliza un

termostato que censa tanto temperatura como humedad, y que el proyectista definir su

ubicacin.

Las unidades enfriadoras de agua pueden ser de varios tipos. Las ms comunes son las

de absorcin, centrifugas, tipo tornillo o reciprocantes. Estas pueden ser enfriadas por

aire o por agua.


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La seleccin del evaporador de una enfriadora de agua es el intercambiador de calor

entre el refrigerante y el agua; como tal es sensible al flujo de agua. Un caudal muy alto

puede resultar en alta velocidad del agua, erosin, vibracin o ruido. Un caudal muy

bajo reduce la eficiencia de la transferencia de calor y provoca el desempeo

inadecuado de la enfriadora. Por lo tanto, el caudal de agua helada deber mantenerse

dentro de lmites especficos de mnimos y mximos.

Algunos sistemas toleran muy poca variacin del flujo durante la operacin de la

mquina. Otros sistemas ms sofisticados de control, permiten algn grado de variacin

en el flujo. Como regla general, todas las enfriadoras funcionan en forma ms confiable

con un flujo constante de agua helada.

Es en las enfriadoras de agua helada donde se ejerce el primer control de todo el

sistema; este control es sobre la temperatura. Como variable de sensado se utiliza, ya

sea la temperatura de agua de suministro o de retorno.

Ahora bien, la finalidad de la bomba es recircular el agua helada dentro del circuito.

Generalmente, la bomba deber superar nicamente la prdida de presin por friccin

en el sistema; mientras trabaje a presin esttica del sistema, no ser necesario superar

dicha presin. La ubicacin de la bomba se elige basndose en: el cumplimiento con los

requerimientos mnimos de NPSH (descarga neta positiva de succin); y el

mantenimiento de una presin dinmica en los componentes crticos del sistema

(normalmente la enfriadora).


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II.12.2. Sistema de Expansin Directa

Como para agua helada se utiliza unidades de tratamiento de aire, para disminuir la

temperatura y deshumidificar el mismo, para los sistemas de expansin directa se utiliza

un equipo de expansin directa (DX). La expansin directa se vale de tres condiciones

para retirarle calor al aire de suministro; la temperatura, la presin y el calor latente que

evolucionan en el ciclo. Este mtodo se basa en la propiedad fsica de que la

evaporizacin de un lquido o la dilatacin de un gas absorben calor, y la compresin o

condensacin desprenden calor.

Un esquema del sistema se presenta en la figura 7. Los componentes bsicos de este

sistema son:

Vlvula de expansin: Separa los lados de alta y baja presin del sistema. Funciona

con un actuador de diafragma; un sensor de temperatura esta conectado en el

espacio por encima del diafragma. La vlvula controla el flujo de refrigerante paramantener la presin de ajuste o consigna del evaporador.

Si el sensor de temperatura registra una carga mayor, hay un aumento de presin en

el diafragma lo que desplaza la vlvula de su asiento y permite la entrada de mayor

cantidad de lquido para el evaporador. El proceso se invierte una vez satisfecha la

demanda.

Evaporador: Es un dispositivo con un serpentn por donde circula el lquido

refrigerante y en donde se produce la transferencia de calor con el aire de


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suministro; de esta transferencia de calor resulta la evaporizacin del lquido

refrigerante.

Figura 7. Esquematizacin del proceso de funcionamiento de un Sistema de ExpansinDirecta

Las unidades evaporadoras (DX) son secas o inundadas (con lquido refrigerante).

Pueden tener 20 o ms circuitos paralelos y son de construccin en fila simple o

mltiple.

Compresor: Es un dispositivo mecnico que bombea y comprime el fluido

refrigerante en fase vapor; manteniendo una diferencia en la presin del gas de

refrigerante entre el evaporador (baja presin) y el condensador (alta presin).


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Condensador: Es un intercambiador de calor en donde se hace pasar el gas caliente

del refrigerante a travs de un serpentn de enfriamiento; de este modo se retira el

calor del refrigerante, hacindolo cambiar de fase, desde vapor sobrecalentado a

lqu

tesis calculo de instalaciones mecanicas 2.pdf

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