PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

• Calentamiento simple (elevar la T)• Enfriamiento simple (reducir la T)• Humidificación (agregar humedad)• Deshumidificación (eliminar humedad)

COMODIDAD DEL CUERPO HUMANO

Energía (alimento)

El cuerpo humano se puede ver comouna máquina térmica.

Qdeshecho cuando duerme 87 Wcuando realiza trabajo intenso 440 W

Mujeres un 15 % menos

T cuerpo humano = 37oCEl cuerpo se siente cómodo en un ambiente en el cual puede disipar calor.

Ambientes fríos: el cuerpo pierde más calor del que genera.

Ambientes cálidos: no disipa suficiente Q

T (bulbo seco): 22 oC a 27 oC

Humedad relativa40 a 60 %

φ alta retarda el rechazo de Qφ baja acelera el rechazo de Q

Movimiento del aire:15 m/min

Balance de masa de aire seco sal

aent

a mm

Balance de masa para el agua sal

went

w mm

Balance de energía salent

hmhmWQ 0

Conservación de la masa y la energía

Aire húmedo Aire húmedo

(1)

(3)

(2)

1, va mm 2, va mm

3, vw mm Líquido o vapor

Q

Balance de masade aire seco aaa mmm 21

Balance de masapara el agua 21 vwv mmm awa mxmmx 21

Balance de energía 2310 hmhmhmQ awa

CALENTAMIENTO

x, Pv

T (seco)

h φ 1

φ2

(1) (2)

T1, x1, φ1 T2, x2 = x1, φ2 < φ1

Problemas si φ está por debajodel nivel de comodidad:• resequedad en la piel• problemas respiratorios• aumento de la electricidad

estática

ENFRIAMIENTO

x, Pv

T (seco)

h30 %

(1)(2)

30 OC

x1

h1

Ejemplo: entra aire a una sección de enfriamiento de 40 cm de diámetro a 1 atm, 32 oC, y 30 por ciento de humedad relativa, a18 m/s. Se quita calor del aire a razón de 1200 kJ/min. Determinar:a) La temperatura de salidab) La humedad relativa

CALENTAMIENTO CON HUMIDIFICACIÓN

1 2 3

Serpentines decalentamiento

Humidificador

Sección de calentamientoSección de humidificación

airex2 = x1 x3 > x2

Si se introduce :• vapor: se humidifica con calentamiento adicional (T3 > T2)• agua (como un rocío): toma el Q latente de vaporización del aire

la corriente se enfría (T3 < T2)

x, Pv

T (seco)

h

(2)(1)

T2

aaa mmm 32

32 vwv mmm aw mxxm 23

320 hmhmhm awwa

21 vv mm

1 2

aaa mmm 21

210 hmhmQ aa

2 3

T1

(3)(3´ )

T3T3´

CALENTAMIENTOENFRIAMIENTO CON DESHUMIDIFICACIÓN

(1)(2)

(3)

x, Pv

T (seco)

h(1)

(2)

xφ = 100 %

Ejemplo: en una unidad de aire acondicionado de ventana entra airea 1 atm, 30 oC y 80 % de humedad relativa, a una tasa de 10 m3/min ysale como aire saturado a 14 oC. Parte de la humedad en el aire que secondensa durante el proceso se elimina también a 14 oC. Determinar:a) La tasa de eliminación de calorb) La tasa de eliminación de humedad del aire

La cantiplora se mantiene fríapor evaporación, cuandose moja el fieltro del estuche.

¿Has pensado por qué sientes fríoal salir de la pileta? Pues porqueestás mojado y el agua se lleva elcalor de tu cuerpo al evaporarse.

Cuando en verano se riegan los patios y las calles sesiente más fresco, pues, para evaporarse, lasmoléculas de agua quitan calor al ambiente.

Al evaporarse, el agua siempre enfría las cosas. Cuando elcuerpo tiene calor, transpira y la transpiración se evapora.Esta es la forma de refrigerarse que tiene el ser humano.

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

1 2

Aire caliente y seco

Aire húmedo y frío

(2´ )

x, Pv

T (seco)

h

(1)

(2)

En climas desérticos (caliente y seco), en lugar de extraer Q (que escostoso), se humidifica aprovechando la baja φ.

MEZCLADO ADIABÁTICO DE FLUJOS DE AIRE

Mezcla de dos flujos de aire• grandes edificios• plantas de producción y procesamiento• hospitales

Es necesario que el aire acondicionado se mezcle con aire fresco del exterior, antes de enviarse a los espacios habitados.

x3, h3

x2, h2

x1, h1

Balance de masa de aire seco 321 aaa mmm

Balance de masa para el agua 332211 aaa mxmxmx

Balance de energía 3322110 hmhmhm aaa

31

23

31

23

2

1

hh

hh

xx

xx

m

m

a

a

32 xx

13 xx

x2

x1

x3

Ejemplo: el aire saturado que sale de la sección de enfriamiento deun sistema de acondicionamiento de aire a 14 oC y a una razón de 50 m3/min, se mezcla adiabáticamente con el aire exterior a 32 oCy 60 % de humedad relativa que fluye a una razón de 20 m3/min.Suponga que el proceso de mezclado se efectúa a una presión de 1 atm; con ello determinar:a) la humedad absoluta,b) la humedad relativa,c) la temperatura de bulbo secod) el flujo volumétrico de mezclado.

TORRE DE ENFRIAMIENTO

En plantas de potencia, se debeceder una gran cantidad de QF

en el condensador.

Esta energía va a un lago, río,mar , pero si su T es muy altaproduce contaminación térmica

SOLUCIÓN:

enfriarla y recircularla

La torre funciona como una chimenea, el aire asciende.El agua cae por gravedad (pulverizada)El aire saturado circula en contra corriente

Enfriamiento evaporativo• Una parte del agua se evapora y pasa al aire• El aire aumenta su humedad.• Como parte del agua se evapora, hay que reponerla

(1)

(2)

aaa mmm 21

422311 wawa mmxmmx

4423310 hmhmhmhm wawa

)( 1243 xxmmm a

reposiciónm

ww

41221

343

hxxhh

hhmm w

a