clase 1 optativa 2016
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Una fábula sobre el acondicionamiento
de aire
Era una onda cálida típica de julio y la humedad se sentía como en un baño turco. De repente, el sistema de acondicionamiento de aire del gigantesco edificio dejó de funcionar. En pocos minutos la temperatura de las oficinas alcanzo los 86°F. El edificio carecía de suficientes ventanas que permitan aliviar el agobiante calor. Las computadoras se averiaron, los empleados comenzaron a irse y los inquilinos amenazaban con demandas judiciales.
El personal de operación del edificio estaba desesperado. Nadie sabía qué hacer. Finalmente, se escuchó una voz que dijo:
“Hay que llamar a una persona especialista en acondicionamiento de aire y refrigeración“. En su desesperación el jefe de ingenieros aceptó la sugerencia.
Pocos minutos después la persona en cuestión entró al cuarto de máquinas del edificio, recorrió el lugar y después de revisar la compleja instalación capaz de suministrar 8000 toneladas de refrigeración, murmuró “mmm“, sacó un pequeño martillo y golpeó una válvula.
Inmediatamente la planta comenzó a funcionar y las condiciones en el interior del edificio volvieron a ser confortables.
El administrador del edificio dio las gracias a la persona y le preguntó cuanto le debía. La respuesta fue:
"2005 dólares“
“¡como!“, exclamó el administrador “¿2005 dólares por dar unos golpecitos a una válvula?“
“La cuenta por los golpecitos es de cinco dólares“, contesto el técnico
“los 2000 restantes son por saber cuál válvula golpear“.
¿Por qué tener: Calefacción ?
Aire acondicionado? Climatizador ?
PRINCIPIOS Y GENERALIDADES
HVAC HEATING
VENTILATING
AIR
CONDITIONING
SISTEMAS HVAC
Basa su
funcionamiento
En principios termodinámicos, como
transformaciones o intercambios del calor.
Opera de dos formas
ENFRIAMIENTO
Circulación de aire en el compartimiento o
habitáculo.
CALEFACCIÓN
Aporte energético al compartimiento.
1
2
3
4
•Controlar la temperatura
•Controlar la circulación de aire
•Controlar la humedad
•Purificar el aire
TEMPERATURA DEL AIRE Es apreciado por sensaciones que se determinan: Helado Caliente Frío Tibio Puede medirse de forma exacta con un termómetro: de bulbo seco de bulbo húmedo
VELOCIDAD DEL AIRE
Los beneficios de un ambiente con temperatura y humedad adecuadas, solo pueden transmitirse al cuerpo humano mediante una correcta circulación de aire. La velocidad del aire: No superará el valor de 0.25 m/s en las zonas de normal ocupación sedentaria y a una altura de suelo inferior a 2 m. Una velocidad inferior a 0.1 m/s puede producir una sensación de falta de aire, que también molesta.
HUMEDAD
"humedad relativa del aire" Se refiere al contenido de vapor de agua del aire. La humedad relativa es una medida del contenido de humedad del aire. Una caída de la temperatura incrementa la humedad relativa produciendo rocío.
LIMPIEZA DEL AIRE
El hombre, normalmente respira alrededor de 15 kg de aire cada día, lo que comparado con 1.5 kg que toma de aliento y 2 kg de agua que bebe, da idea de lo importante que es para la salud y el bienestar la limpieza del aire. Generalmente, éste está contaminado con impurezas, como el polvo, y debe filtrarse.
Condiciones de confort humano recomendada en el diseño de
interiores
Estación Temperatura Humedad Porcentaje
Verano 78 – 80 °F HR 50 %
Invierno 68 – 72 HR > 25 %
Confort Humano En ropa de verano e
inverno (0.5 - 0.9 clo).
Movimiento de aire
que no exceda 30
(FPM) en invierno y 50
(FPM) en verano.
Condiciones de
radiación entre el
ocupante y las
superficies del
recinto.
1 clo = 0,155 m²;×K/W
EJEMPLO
Las condiciones en un habitáculo de un
vehículo en verano son (21.2°C BS) y 50%
de HR. Los ocupantes están vestidos con
ropa que les proporciona un índice de
indumento de 0.2 clo. El movimiento del
aire en el interior es de unos (0.5 Km/h).
Hay una radiación de calor mínima del
medio ambiente hacia los ocupantes.
¿Sería ésta una condición interior
confortable?
EJEMPLO
Las condiciones en un habitáculo de un
vehículo en verano son (298.2 K BS) y 50%
de HR. Los ocupantes están vestidos con
ropa que les proporciona un índice de
indumento de 1 clo. El movimiento del aire
en el interior es de unos (0.23 m/s). Hay
una radiación de calor mínima del medio
ambiente hacia los ocupantes. ¿Sería ésta
una condición interior confortable?
Solución.
En la figura 1.10 vemos que las
condiciones especificadas se
encuentran en la intersección de
(77°F BS) y 50% HR y quedan
dentro de la zona de confort en el
verano; por lo tanto, la mayor parte
de los ocupantes debería sentirse
cómodos.
EJEMPLOS Las condiciones en un habitáculo de un vehículo en
verano son (539.67 Ra BS) y 50% de HR. Los ocupantes
están vestidos con ropa que les proporciona un índice de
indumento de 1 clo. El movimiento del aire en el interior
es de unos (0.45 knots ). Hay una radiación de calor
mínima del medio ambiente hacia los ocupantes. ¿Sería
ésta una condición interior confortable?
Las condiciones en un habitáculo de un vehículo en
verano son (21.33 Re BS) y 50% de HR. Los ocupantes
están vestidos con ropa que les proporciona un índice de
indumento de 1 clo. El movimiento del aire en el interior
es de unos (0.23 m/s). Hay una radiación de calor mínima
del medio ambiente hacia los ocupantes. ¿Sería ésta una
condición interior confortable?
Deber
PROPIEDADES PSICOMETRICAS DEL AIRE La relación entre los conceptos anteriores: temperatura de los termómetros seco y húmedo, humedad relativa y otras variables,
CONCEPTOS BÁSICOS
• Unidades
• Moléculas y su movimiento (Energía)
• Calor contra Temperatura
• Transferencia de Calor
• Estados de la Materia (Liberación y
obtención de Calor)
• Relación Presión Temperatura
• Ciclo de refrigeración
CONCEPTOS BÁSICOS
Unidades
•Los conceptos longitud,
área, volumen, masa,
temperatura, presión,
densidad, velocidad,
etc. Se los llama
características físicas.
Calor
Densidad Específico Sustancia Ib/pie3 BTU/lb-F Nota
Agua 62.4 1.0 A 39-60°F
Hielo 57.2 0.50 Vapor (Tabla A.3) 0.45 Promedio para
vapor de agua en aire
Aire 0.075 0.24 A 70°F y 14.7 psia
Mercurio 849.0
A 32°F
SISTEMAS SI E INGLES DE UNIDADES
En la industria de la calefacción,
ventilación y acondicionamiento de aire se
usan dos sistemas de unidades. Inglés
pulgada-libra e internacional. El sistema
inglés se usa por lo general en los
Estados Unidos y las unidades SI se usan
en la mayoría de los países.
MASA, FUERZA, PESO, DENSIDAD Y VOLUMEN ESPECÍFICO
La masa (m) de un objeto o cuerpo es la
cantidad de materia que contiene. (kg) - lb.
Una fuerza es el empuje o la atracción que
puede ejercer un cuerpo sobre otro. N – lbf.
El peso (w) de un cuerpo es la fuerza que ejerce
sobre él la fuerza de gravedad de la Tierra. Esto
es, el peso es una fuerza y no una masa.
Densidad y volumen específico.
La densidad (d) es la masa de una
sustancia por unidad de volumen.
El volumen específico (v) es el
recíproco de la densidad
Nota: La densidad de peso es el
peso de una sustancia por unidad de
volumen. Aunque la densidad de
peso y la densidad de masa no
son las mismas, se usan con
frecuencia como si lo fueran
Gravedad especifica.
La gravedad específica (s.g.) de una sustancia se
define como la relación entre su peso y el peso de
un volumen igual .de agua a 39°F. La densidad del
agua a esa temperatura es de 62.4 lb/ft3, de
manera que la gravedad específica es
PRESIÓN
La presión (p) se define como la fuerza
(F) que se ejerce por unidad de área (A).
Ejemplo
Algunos colectores de calentamiento solar
que miden 28 inch por 0.917 yd necesitan
material de aislamiento. Este material debe
solcitarse en pies cuadrados. ¿Cúanto
aislamiento debe pedirse?
Resp. 6.42 ft²
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