Download - CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS
Personal
Refrigeración y Aire Acondicionado
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
UNI-RUPAP
CARRERA DE INGENIERIA MECANICA
I Examen Parcial
“Cálculos de Diseño de Ductos ”
JONATHAN JOSE BETANCO CASTILLO. (2006-23113) CRISTHIAM RAUL OLIVAS TELLERIA. (2006-XXXX) OSCAR ISAAC ZELAYA TORUÑO. (2006-XXXX)
Grupo: 5M1-MEC
Docente:Correo: [email protected]
Elaborado por:
Ing Mario García.
Lunes, 14 de Junio del 2010
PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
ÍNDICE pág.
1- Introducción……………………………………………………… 4
2- Objetivos…………………………………………………………. 6
2- Desarrollo………………………………………………………… 5
Carga de Enfriamiento I……………………………………. 7
Ganancia Por Pared
Carga de Enfriamiento II…………………………………… 15
Ganancia Por Techo
Carga de Enfriamiento III…………………………………… 19
Ganancia Por Personas
Carga de Enfriamiento IV……………………………………. 22
Ganancia Por Equipo
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA “REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO”.
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Carga de Enfriamiento V……………………………………… 23
Ganancia Por Alumbrado
Cantidad De Difusores…………………………………………. 26
Tabla con resumen de carga de enfriamiento …………………………………… 29
Calculos y diseño del ducto …………………………………… 30
Perdidas de presión en ductos ………………………………… 32 Perdidas de presión lineal ………………………… 33 Perdidas de presión por accesorios ……………… 34
Eleccion del Ventilador ………………………………………… 35
Conclusión………………………………………………………
Bibliografía……………………………………………………..
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA “REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO”.
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
INTRODUCCIÓN
El Aire Acondicionado es un proceso combinado que realiza muchas funciones simultáneamente. Está compuesto de varios factores como son: el aire transportado y su introducción al espacio a acondicionar. El aire acondicionado permite controlar los parámetros del ambiente interior de un espacio específico dentro de los límites requeridos.
Muchos sistemas de aire acondicionado ejecutan las siguientes funciones:
1- Proveer un ambiente refrescante produciendo un área de confort.
2- Condicionar el aire suficiente para calentar o enfriar, humedecer o deshumedecer, limpiar y purificar, y disminuir algún ruido ofensivo producido por el equipo.
3- Distribuir todo el aire por medio de varias puertas de salida
4- Controlar y mantener los parámetros del interior como: temperatura, humedad, limpieza, cantidad de ruido, y la diferencia de presión entre el interior y el exterior dentro de los límites permisibles.
El acondicionamiento de un edificio gana calor debido a varias fuentes.
La temperatura y la humedad del aire deben mantenerse a un nivel confortable, se debe extraer calor para compensar las ganancias a mencionar en el siguiente trabajo. A la cantidad de calor neta retirada se le conoce como carga de enfriamiento.
Los sistemas de aire acondicionado se pueden dividir según la necesidad:
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
1- Para Sala individual
2- Evaporador-congelador
3- Deshumedecedor
4- Almacenamiento térmico
5- Limpieza de sala
6- Acondicionamiento de un espacio
Los cálculos de la carga de enfriamiento se basan en los principios de transferencia de calor. Con una mayor exactitud en los cálculos podemos tener un equipo que va a ser de tamaño pequeño con respecto a las necesidades presentadas y con mayor eficiencia energética para el recinto.
Los componentes que constituyen las ganancias de calor en recintos son:
1- conducción a través de techos, paredes, y vidrios al exterior.
2- A través de divisiones internas, cielos rasos y piso.
3- Radiación solar a través de vidrios.
4-Alumbrado, persona, equipos.
5- Infiltración de aire por aberturas.
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Objetivo General
1- Expresar mediante este proyecto la necesidad de calcular la carga de enfriamiento para la selección de los equipos adecuados al recinto de la Empresa PIPASA.
2- Explicar el funcionamiento y métodos para la realización del proyecto de calculara la carga de enfriamiento dentro de un local.
Objetivo Específico
1- Calcular la carga de enfriamiento del recinto de dicha empresa.
2- Seleccionar el equipo adecuado para su previa instalación.
3- Diseñar un plano donde irán ubicados los equipos que conforman el sistema de aire acondicionado.
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
CARGA DE ENFRIAMIENTO I
Como primer paso procederemos a calcular la carga de enfriamiento de toda el área, pero ya que el área pertenece a un complejo de pasillos y oficinas la carga varía en dependencia del análisis de cada sector, es por ello que para el cálculo se dividirá toda el área en sectores de estudio.
Estos sectores serán:
Departamento legal
Contraloría
Oficina
Servidor Principal
Control interno
Pasillo Principal.
Ganancia Por Pared
1) Departamento legal.
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Pérdida de pared:
Según los planos en esta sección están expuestas las paredes C´-A Y A-B. Tomando en cuenta que el recinto esta dentro de en perímetro interno o división interna tendremos que:
Datos.
U: 0.3982 BTU/hrft2º F (Covintec + yeso).DT: 18º F (30º C-20º F): 10º C ≈18º F.
C´-A. A-B
A: 55.38FT A: 64.61FT
Q: U x A x DT. Q: 0.3982 x 64.61 x 18.
Q: 0.3982 x 5.5.38 x 18. Q: 463. 13 BTU/HR.
Q: 396.9747 BTU/HR.
Q: 463.13+396.97= 860.10 BTU/HR.
2) Contraloría
Pared b-c Pared c-d
A= (1.05 * 2.8)= 2.94m2= 32.30ft2 A=3.6*2.8=10.08m2
A= 110.76ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
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Q= 0.3982*32.3*18 Q= .398*110.76*18
Q= 231.51 Btu/hr Q= 793.88 Btu/hr
QTotal= (231.51+793.88) Btu/hr= 1025.45 Btu/hr
3) Oficina 4) Servidor Principal
Pared d-e Pared e-f
A= (1.8*2.8)= 5.04m2=55.38ft2 A= (1.8*2.25)= 6.3m2
A= =69.23ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*55.38*18 Q= 0.3982*69.23*18
Q= 396.97 Btu/hr Q= 496.21 Btu/hr
5) Control Interno
Pared i-j Pared j-k
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
A= (3.15*2.8)= 8.82m2=96.92ft2 A= (2.1*2.8)= 5.88m2
A= =64.61ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*96.92*18 Q= 0.3982*64.61*18
Q= 694.68 Btu/hr Q= 463.09 Btu/hr
QTotal= (694.68+463.09) Btu/hr= 1157.58 Btu/hr
6) Pasillo Principal
Para calcular las pérdidas por pared de esta área seguiremos retomando el área de pared que esté en el perímetro.
Pared f-g Pared g-h
A= (0.83 * 2.8)= 2.324m2= 25.53ft2 A= 0.75*2.8=2.1m2
A= 23.07ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*25.53*18 Q= 0.398*23.07*18
Q= 182.98 Btu/hr Q= 165.35 Btu/hr
Pared h-i Pared k-l
A= (5.1 * 2.8)= 14.28m2= 156.9ft2 A=13.03*2.8=36.4m2
A= 400.62ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*156.92*18 Q= 0.3982*400.92*18
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Q= 1124.73 Btu/hr Q= 2873.6341 Btu/hr
Pared l-m Pared m-n
A= (7.5* 2.8)= 21m2= 230.76ft2 A= (3.6*2.8)=10.08m2
A= 110.76ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*230.76*18 Q= 0.3982*110.76*18
Q= 1654.06 Btu/hr Q= 793.94 Btu/hr
Pared n-ñ Pared ñ-o
A= (1.35* 2.8)= 3.781m2= 41.53ft2 A= (2.25*2.8)=6.3m2
A= 69.23ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*41.53*18 Q= 0.3982*69.23*18
Q= 297.67 Btu/hr Q= 496.2184 Btu/hr
Pared o-p Pared p-q
A= (9.15* 2.8)= 25.62m2= 281.53ft2 A= (2.25* 2.8)= 6.3m2 A= 69.23ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*281.53*18 Q= 0.3982*69.23*18
Q= 2017.95 Btu/hr Q= 496.21 Btu/hr
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Pared q-r Pared r-s
A= (1.8* 2.8)= 5.04m2= 55.38ft2 A= (3* 2.8)= 8.4m2
A= 92.30ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*55.38*18 Q= 0.3982*92.30*18
Q= 396.97 Btu/hr Q= 661.62 Btu/hr
Pared s-t
A= (3.3* 2.8)= 9.24m2= 101.53ft2
Q= U*A*DT
Q= 0.3982*101.53*18
Q= 727.78 Btu/hr
Pared t-u
Esta es la única pared que está con la cara al exterior es por ello que debe calcularse de la siguiente manera:
Q= U*A*DTCE
Donde: DTCE= [(Dtce+LM)*k+ (78-tR)+ (t0-85)]*f
Y esta pared tiene las siguientes dimensiones: A= (3.15* 2.8)= 8.82m2= 96.92ft2
- Según la tabla 6.2 el Dtce para esta pared será:13
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Orientación: Al Norte
Horario Solar: 2:00 p.m. del 21 de Abril de 2010
- Con la tabla 6.3 se determina el grupo de la pared:
Grupo E: Bloque de 4inch U=0.319 Btu/hr ft2ºf
Concreto de 4inch U=0.585 Btu/hr ft2ºf
U=0.904 Btu/hr ft2ºf
Ahora LM:
Con K=1 y F=1
Según tabla 6.4 LM=0.5
Ahora para calcular las temperaturas:
t0= TBS-RD/2 donde RD es igual a 13.5 para el mes de Abril
t0= 37ºC – 13.5/2=30.25ºC=86.45ºF
tR= Temperatura de diseño será de 20ºC=68ºF
DTCE= [(Dtce+LM)*k+ (78-tR)+ (t0-85)]*f
DTCE= [(13+0.5)*1+ (78-68)+ (86.45-85)]*1
DTCE=24.95ºF ≈ 25ºF
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Ahora calculamos la ganancia:
Q= U*A*DTCE
Q= 0.904*96092*25
Q= 2190.392 Btu/hr
Pared u-v Pared v-w
A= (7* 2.8)= 19.6m2= 215.38ft2 A= (15.45* 2.8)= 43m2
A= 475.38ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*215.38*18 Q= 0.3982*475.38*18
Q= 1543.79 Btu/hr Q= 3407.36 Btu/hr
Pared w-x Pared x-y
A= (3.33* 2.8)= 9.33m2= 102.46ft2 A= (1.2* 2.8)= 3.36m2
A= 36.92ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
Q= 0.3982*102.46*18 Q= 0.3982*36.92*18
Q= 734.4 Btu/hr Q= 264.64 Btu/hr
Pared y-z Pared z-a*
A= (5.25* 2.8)= 14.7m2= 161.53ft2 A= (8* 2.8)= 22.4m2
A= 246.15ft2
Q= U*A*DT Q= U*A*DT
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Q= 0.3982*161.53*18 Q= 0.3982*246.15*18
Q= 1157.78 Btu/hr Q= 1764.30 Btu/hr
Pared a*-b*
A= (0.66* 2.8)= 1.848m2= 20.30ft2
Q= U*A*DT
Q= 0.3982*20.3*18
Q= 145.5 Btu/hr
Ahora la suma de todos las Q del Pasillo Principal:
QTotal=23097.2745 Btu/hr
CARGA DE ENFRIAMIENTO II
Ganancia Por Techo
1) Departamento Legal
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Para calcular el DTCE nos remetimos a la tabla 6.1 tomamos del tipo de techo número 3 el cual tiene un valor DTCE=48 a las 14h=2 p.m.
LM según tabla 6.4 a una latitud de 12º para Nicaragua, con orientación Norte y para el mes de Abril LM=0.5
t0= TBS-RD/2 donde RD es igual a 13.5 para el mes de Abril
t0= 37ºC – 13.5/2=30.25ºC=86.45ºF
tR= Temperatura de diseño será de 20ºC=68ºF
DTCE= [(Dtce+LM)*k+ (78-tR)+ (t0-85)]*f
DTCE= [(48+0.5)*1+ (78-68)+ (86.45-85)]*1
DTCE=60ºF
Para encontrar U nos remitimos a la tabla A.7 y seleccionamos techo y cielo raso terminado con cubierta de acero con aislamiento:
U=0.17 Btu/hr ft2
A= 3.78m2
Entonces:
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Q= U*A*DT
Q= 0.17*41.538*60
Q= 423.606 Btu/hr
2) Contraloría
Para todos los demás locales tendremos los mismos valores solo que con áreas diferentes:
Datos
DTCE=60ºF
U=0.17 Btu/hr ft2
t0=68ºF
tR=86.45ºF
K=1 para techo oscuro
F=1 techo sin ventilación de cielo raso
A=10.62m2
Q= U*A*DT
Q= 0.17*112.74*60
Q= 1150.02 Btu/hr
3) Oficina
Datos
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
DTCE=60ºF
U=0.17 Btu/hr ft2
t0=68ºF
tR=86.45ºF
K=1 para techo oscuro
F=1 techo sin ventilación de cielo raso
A=5.13m2
Q= U*A*DT
Q= 0.17*56.37*60
Q= 575.01 Btu/hr
4) Servidor Principal
Datos
DTCE=60ºF
U=0.17 Btu/hr ft2
t0=68ºF
tR=86.45ºF
K=1 para techo oscuro
F=1 techo sin ventilación de cielo raso
A=6.41m2
Q= U*A*DT
Q= 0.17*70.43*60
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Q= 718.486 Btu/hr
5) Control Interno
Datos
DTCE=60ºF
U=0.17 Btu/hr ft2
t0=68ºF
tR=86.45ºF
K=1 para techo oscuro
F=1 techo sin ventilación de cielo raso
A=6.6m2
Q= U*A*DT
Q= 0.17*72.55*60
Q= 740.02 Btu/hr
6) Pasillo Principal
DTCE=60ºF
U=0.17 Btu/hr ft2
t0=68ºF
tR=86.45ºF
K=1 para techo oscuro
F=1 techo sin ventilación de cielo raso
A=81.739m2
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Q= U*A*DT
Q= 0.17*898.23*60
Q= 9161.95 Btu/hr
CARGA DE ENFRIAMIENTO III
Ganancia por personas
1) Departamento Legal
Como sabemos que la ganancia de calor por persona está dada por la suma del calor sensible y latente, entonces:
Qs= qs*n*FCE
Ql= ql *n
Donde:
Qs y Ql Ganancia de calor sensible y latente
qs y ql Ganancia de calor sensible y latente por persona
n Número de personas
FCE Factor de carga de enfriamiento para las personas
Qs= qs*n*FCE
Donde:
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
qs= 255 Btu/hr según tabla 6.11
ql= 255 Btu/hr según tabla 6.11
En esta área trabajan dos personas por tanto, n=2
FCE=1 suponiendo que el aire se apaga por la noche.
Entonces:
Qs= 255*2*1=510
Ql= 255*2 =510
Q= Qs+ Ql= 1020 Btu/hr
2) Contraloría
En esta área laboran dos personas por lo tanto, n=2
Entonces tendríamos que:
Qs= 255*2*1=510
Ql= 255*2 =510
Q= Qs+ Ql= 1020 Btu/hr
3) Oficina
En esta área labora solo una persona pero por su trabajo la mayor parte del tiempo atiende a un cliente en su oficina entonces, tomamos que n=2
Entonces tendríamos que:
Qs= 255*2*1=510
Ql= 255*2 =510
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Q= Qs+ Ql= 1020 Btu/hr
4) Servidor Principal
En esta área labora solo un ingeniero por lo tanto, n=1
Qs= 255*1*1=225
Ql= 255*1 =225
Q= Qs+ Ql= 510 Btu/hr
5) Control Interno
En esta área laboran dos personas por tanto, n=2
Qs= 255*2*1=510
Ql= 255*2 =510
Q= Qs+ Ql= 1020 Btu/hr
6) Pasillo Principal
En esta área laboran ocho personas pero un promedio de tres personas circulan por este pasillo de manera constante, ya sea para ingresar a otra oficina o para permanecer en espera, por lo tanto, n=11
Entonces:
Qs= 255*11*1=2805
Ql= 255*11 =2805
Q= Qs+ Ql= 5610 Btu/hr
CARGA DE ENFRIAMIENTO IV
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Ganancia Por Equipo
En esta parte se evaluó que el local posee los siguientes equipos:
1- Computadoras de escritorio
2- Fotocopiadora
3- Servidor Principal
1) Departamento Legal
Según la información recopilada una computadora genera 1020Btu/hr y en este local hay un PC por lo tanto Q= 1020 Btu/hr
2) Contraloría
En esta área se encuentra dos computadoras por lo tanto Q= 2040 Btu/hr
3) Oficina
En esta área solo hay una computadora entonces Q= 1020 Btu/hr
4) Servidor Principal
En esta área hay una PC para monitorear y un servidor, el cual opera toda la red de comunicación de toda la empresa. Se estima que la generación de calor de dicho servidor puede estar en 2040 Btu/hr.
Por lo tanto:
1 PC= 1020 Btu/hr
1 Servidor= 2040 Btu/hr Por lo tanto Q= 3060 Btu/hr
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
5) Control Interno
En esta área están dos computadoras Q=1020*2=2040 Btu/hr
6) Pasillo Principal
Dentro de esta área hay cubículos y las seis personas que laboran tienen una computadora, sumado a esto, hay un área de fotocopiado, donde está una fotocopiadora entonces…
Q=1020*8=8160 Btu/hr
Se estima que la fotocopiadora genera 3060 Btu/hr entonces
Q=8160 Btu/hr+3060 Btu/hr=11260 Btu/hr
CARGA DE ENFRIAMIENTO V
Ganancia Por Alumbrado
Las Lámparas utilizadas en esta empresa comprenden un juego de dos lámparas de 40 Watts c/u, por lo tanto, cada juego equivale a 80 Watts, Donde están instaladas 30 Lámparas que están distribuidas de la siguiente manera:
1) Departamento Legal
Para calcular la carga generada por el alumbrado será a través de la siguiente expresión:
Q= 3.4*W*FB*FC
Donde:
FB=1.25 para lámparas fluorescentes
FCE=1
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Tomando en cuenta que en esta área hay dos juegos equivalen a:
80*2= 160 watts
Entonces: Q=3.4*160watts*1.25*1=680 Btu/hr
2) Contraloría
Q= 3.4*W*FB*FC
Donde: FB=1.25 para lámparas fluorescentes
FCE=1
Tomando en cuenta que en esta área hay dos juegos equivalen a: 80*2= 160 watts
Entonces: Q=3.4*160watts*1.25*1=680 Btu/hr
3) Oficina
Q= 3.4*W*FB*FC
Donde:
FB=1.25 para lámparas fluorescentes
FCE=1
Tomando en cuenta que en esta área hay dos juegos equivalen a:
80*2= 160 watts
Entonces: Q=3.4*160watts*1.25*1=680 Btu/hr
4) Servidor Principal
Q= 3.4*W*FB*FC
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Donde: FB=1.25 para lámparas fluorescentes
FCE=1
Tomando en cuenta que en esta área hay un juego equivalen a: 80 watts
Entonces: Q=3.4*80watts*1.25*1= 340 Btu/hr
5) control Interno
Q= 3.4*W*FB*FC
Donde: FB=1.25 para lámparas fluorescentes
FCE=1
Tomando en cuenta que en esta área hay dos juegos equivalen a: 80*2= 160 watts
Entonces: Q=3.4*160watts*1.25*1=680 Btu/hr
6) Pasillo Principal
Para iluminar esta área se utiliza 21 juegos de lámparas entonces: 21*80= 1680 Watts
Q= 3.4*W*FB*FC
Donde: FB=1.25 para lámparas fluorescentes
FCE=1
Entonces: Q=3.4*1680watts*1.25*1=7140 Btu/hr
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
Método para calcular la cantidad de difusores que lleva cada Seccion
1) Departamento Legal.
Q: 4003.706 BTU/H Q: 1.1 CFM DT
AT: 98.7ºF-78ºF: 20.6ºF
CFM: (4003.706 BTU/H):176.69 CFM
1.1 (20.6ºf)
El NC recomendado para oficina ejecutiva: 30-40 curva.
El radio máximo de difusión que se permite 1.05m=3.465ft
Según tabla 10.4.
Un difusor de 6” CM 200 CFM radio del difusor 4-8ft
NC: 31
Tendrá un difusor de 6″.
2) Contraloría.
Q: 5,575.47 BTU/H
Q: 1.1 CFM AT
CFM: 5,915.47 =261.0 CFM
(1.1) (20.6ºf)
NIC: 35-45 DB RADIO MAXIMO DIFUSOR:594ft
Según tabla 10.4
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Un difusor de 8″. Flujo 245. Radio del difusor: 3-8ft
NC: 21
3) Oficina
Q: 3691.98 BTU/H
CFM: 3691.98 BTU/H =163
(1.1) (20.6) NC: 35-45
El radio máximo de difusor que se permite: 1.43m=4.7 FT
Según tabla 10.4
Un difusor de 6” 180 CFM; rango 3-7 NC: 27
4) Servidor Personal
Q: 5,124.69 BTU/H
CFM: 5,124.69 BTU/H =226.16
(1.1) (20.6) NC: 35-45
El radio máximo de difusor: 1,125M= 3.71ft
Según falta10.4.
Un difusor de 6” 235 CFM; Radio de 4-10
36=NC.
5) Control Interno
Q: 5,637.6 BTU/H
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CFM: 5,637.6 BTU/H =248.79
(1.1) (20.6)
NC: 35-45
RADIO DE DIFUSIÓN 5.20 FT
Según tabla 10.4. 245CFM radio 3-8
8″ de tamaño NC: 21.
6) Pasillo Principal y Cubículo De Oficina
Q: 61,473.88 BTU/H
CFM: 61,473.88 BTU/H =2,712.88 CFM
(1.1) (20.6) NC: 35-45
5 Difusores CFM de c/u de los difusore: 904.3 CFM
Según tabla 10.4 5 difusore de 14″ en rango 7-17ft y NC: 32.
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PROYECTO “CALCULOS DE DISEÑO DE DUCTOS.”
A Continuación se resumen los datos de toda la ganancia de calor en la siguiente tabla que detalla cada uno de los resultados que se obtuvo en los cálculos que se realizaron:
Ganancia Por
Pared
Ganancia
Por Techo
Ganancia por
persona
Ganancia
Por
Equipo
Ganancia
Por
Alumbrar
Q
Btu /Hr
Departamento
Legal
860.1 423.606 1020 1020 680 4003.70
Contraloría 1025.45 1150.02 1020 2040 680 5915.47
Oficina 396.97 575.01 1020 1020 680 3691.98
Servidor
Principal
496.21 718.48 510 3060 340 5124.69
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Control Interno
1157.58 740.02 1020 2040 680 5637.6
Pasillo
Principal
23097.2 9161.95 5610 11220 7140 56229.2
Total 80602.7
Cálculos y diseño del Ducto
En esta Sección se muestra cuales serán las dimensiones del ducto así como cada uno de los componentes.
Primeramente con la información conocida acerca de la carga de enfriamiento total y su equivalencia en CFM, tendremos que utilizar un recuso que nos pueda ayudar a elegir el diámetro del ducto que necesitaremos en cada caso particular.
Para ello utilizaremos el método de igual fricción, el cual consiste en el dimensionamiento de ductos, se selecciona un valor para perdida por fricción, por longitud de ducto, y se mantiene constante par todas las secciones de ducto del sistema. El valor que se selecciona se basa en general en la velocidad máxima permisible en el ducto cabezal que sale del ventilador para evitar demasiado ruido.
La tabla 8.11 da una lista de algunos valores de velocidades sugeridas.
Entonces de esta tabla utilizaremos un valor de velocidad igual a 1400 ft/min, que resulta de la intercepción componente y construcciones industriales.
Tomamos el valor para ductos principales lo cual es un valor de 1200-1800 tomamos una media de 1400.
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Luego utilizamos la tabla numero 8.21 con los CFM que hemos encontrados interceptamos el numero de CFM y el valor constante de la perdida por fricción. Luego de esto procedemos a ubicar el valor correspondiente de diámetro del ducto y la velocidad.
Posteriormente, como se utilizara un tipo de ducto rectangular ubicamos la equivalencia del diámetro que encontramos en la tabla 8.21 en la figura 8.23.
De ahí que se lograron ubicar los siguientes datos:
RESULTADOS DE TAMAÑO DE DUCTO POR SECCION
Sección CFM
V,ft/min
Perdidas por fricción de in de agua/100ft
tamaño del ducto rectangular
A-B 3524.4 1400 0.13 35 X 15
B-C2474.6
4 1250 0.13 18 X 15
C-D2124.7
2 1150 0.13 18 X 15
D-E 248.79 700 0.13 9 X 6
D-F1875.9
2 1100 0.13 25 X 11
F-G 1526 1080 0.13 15 X 15
G-H 226.16 700 0.13 9 X 6
G-I1299.8
4 1050 0.13 11 X 15
I-J 163 600 0.13 6 X 5
I-K 786.92 950 0.13 8 X 15
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K-L 261 700 0.13 9 X 6
K-M 525.92 880 0.13 6 X 15
M-N 176 600 0.13 6 X 5
B-R1049.7
6 100 0.13 11 X 15
R-P 699.84 950 0.13 8 X 15
P-Q 349.92 700 0.13 10 X 7
P-O 349.92 700 0.13 10 X 7
O-Ñ 349.92 700 0.13 10 X 7
Perdidas de Presión en Sistema de Ductos
Se calcularan ahora las perdidas de presión en ductos para determinar la capacidad de los ventiladores.
De la sección anterior encontramos un valor constante de perdidas por fricción y para cada 100 ft de ducto, es por ello que ahora tendremos que encontrar los valores de perdidas para cada tramo de ducto y accesorio.
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Para encontrar estos valores de perdidas procederemos a usar la siguiente expresión
Hf= C (V/4000)2 (formula 8.11)
Los valores de C se encuentran en dependencia del tipo de accesorio.
Para encontrar la perdida en las secciones de ductos lineales utilizamos:
Hf= (Hf/100) L
En el caso del cálculo de los ductos lineal el valor de perdida por fricción por cada 100ft va a ser 0.13, y constante, esto en base al método que se utilizo que es de “Igual Fricción”.
Perdidas de Presión en Ductos. (lineal)
Como se describió anteriormente la expresión que se utilizara para calcular la perdida de presión en in de agua es:
Hf= (Hf/100) L
Tomando en cuenta las longitudes de cada sección de ductos procederemos a calcular por medio de la formula el valor correspondiente de pérdida de fricción total en in de agua:
Sección CFM
Perdidas por fricción de in de agua/100ft
Longitud (m-ft)
Perdida en In de agua
Hf= (Hf/100) L
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A-B 3524.4 0.13 1-13.2808 0.01726
B-C 2474.64 0.13 3.32-10.8922 0.1415
C-D 2124.72 0.13 1.66-5.4461 0.00707
D-E 248.79 0.13 1.66-5.4462 0.00707
D-F 1875.92 0.13 2.49-8.1691 0.02532
F-G 1526 0.13 1.66-5.4462 0.00707
G-H 226.16 0.13 1.60-5.24928 0.00682
G-I 1299.84 0.13 2.5-8.202 0.01066
I-J 163 0.13 1.66-5.4462 0.00707
I-K 786.92 0.13 1.66-5.4462 0.00707
K-L 261 0.13 1.66-5.4462 0.00707
K-M 525.92 0.13 1.66-5.4462 0.00707
M-N 176 0.13 1.66-5.4462 0.00707
B-R 1049.76 0.13 3.32-10.8922 0.01415
R-P 699.84 0.13 4.648-15.2491 0.09182
P-Q 349.92 0.13 3.32-10.8922 0.01415
P-O 349.92 0.13 3.32-10.8922 0.01415
O-Ñ 349.92 0.13 3.32-10.8922 0.01415
TOTAL 0.40654Pérdidas de Presión por Accesorios.
Las perdidas de presión en conexiones de ductos que resultan de cambios de dirección se pueden valorar mediante diversos métodos, pero se realizara mediante el método de “Coeficiente de Perdidas”.Cuando se usa este método, la perdida de presión a través de una conexión se puede calcular como sigue:
Hf= C x Hv= C(V/4000)2
Donde: Hf= perdida de presión a través de la conexión, in de agua C= coeficiente de perdidas. Hv= Presión de velocidad en la conexión, in de agua
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V= velocidad, Ft/min.
Para ello también haremos uso de la tabla 8.4 “Coeficiente de Perdidas”.
Los accesorios también son del mismo material que el ducto, lamina galvanizada. Dentro de los accesorios que se utilizaran están:
Codos 90º: estos se utilizaran para el cambio de dirección de los ductos o ramales. El Radio que se tomara de referencia será R=18 esto para tomar como referencia el punto de mayor perdida.
Te entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares: este accesorio se utilizara en todas las transiciones a los ramales, se eligió este ya que produce menos perdidas que el de 90º.
Contracción rectangular Gradual a abrupta: este accesorio nos permitirá cambiar de área de sección como es el caso de un tramo del ducto que cambia de ser un ducto principal a un ramal.
Ye Rectangular: este se utilizara en el primer desvió del ducto principal (punto B).
A continuación se desglosa el resumen de perdidas por accesorios, detallando el componente y su valor respectivo de perdida, cabe señalar nuevamente que estos valores fueron obtenidos de la tabla 8.7 , 8.5 , 8.4.
Sección ComponenteFlujo CFM
V, ft/min
coeficiente C
Perdidas en in de Agua
X Succión 0.2A Descarga 3524.4 0.2B Ye Rectangular 1400 0.15 0.06B Codo 2474.64 1250 0.17 0.0166
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CTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 2474.64 1250 0.8 0.3061
DTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 2124.72 1150 0.8 0.3061
FTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 1875.92 1100 0.8 0.3061
GTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 1526 1080 0.8 0.3061
GContracción rectangular Gradual a abrupta 226.16 700 0.27 0.00826
ITe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 1299.84 1050 0.8 0.3061
ITe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 1299.84 1050 0.8 0.3061
KTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 786.92 950 0.8 0.3061
MTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 525 880 0.8 0.3061
RTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 1049.76 1000 0.8 0.3061
PTe entrada a 45. cabezal y ramal rectangulares 699.84 950 0.8 0.3061
O Codo 349.92 700 0.17 0.0166
TOTAL 3.56246
valores fueron obtenidos de la tabla 8.7 , 8.5 , 8.4.
Ahora bien, si sumamos las perdidas por fricción que se obtuvo en los ductos y las perdidas por accesorios encontraremos un estimado de las perdidas totales del sistema tomando en cuenta que este valor nos va a servir para determinar la capacidad del ventilador que debemos utilizar.
Perdida Total por fricción (in de agua): 0.40654 + 3.56246 = 3.969 ≈ 4 in de agua
ELECCION DEL VENTILADOR
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Conclusión
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El Proyecto del cálculo de la carga de enfriamiento para el recinto de la empresa PIPASA fue un éxito debido a que con los conocimientos previos se logro calcular la carga de enfriamiento para dicho recinto y con esto poder seleccionar la cantidad de equipos necesario para la realización del sistema de aire acondicionado.
Además pusimos a orden de la empresa mediante este trabajo un pequeño plano donde estarán ubicados los equipos que anteriormente seleccionamos.
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BIBLIOGRAFÍA
1- Principios y sistemas de refrigeración de Edward G. Pita
2- Acondicionamiento de Aire Principios y sistemas de Edward G. Pita
3- www.wikipedia.org/sistemas de refrigeración
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