psicrometría reter perú
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RETERRETER E.I.R.L.E.I.R.L.REFRIGERACION TERMODINAMICA
CAPACITACION A NIVEL NACIONAL
REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO-A Empresas de Lima y Provincias con sus mismos equipos
-A Instituciones Privadas y Estatales en Nuestra Escuela
-A Ingenieros y Técnicos en Nuestra Escuela
Telef.-: 241-6763 / 9994-53
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
CURSO DE AIRE ACONDICIONADO
CAPITULO 2 : PSICROMETRIA DEL AIRE
Expositor: Ing. Willian Morales QuispeIngeniero Mecánico-Electricista, Universidad Nacional de IngenieríaEstudios de Especialización “Refrigeración y Aire Acondicionado”, en ColombiaEstudios de Especialización “Ventilación Localizada“, CubaEstudios de especialización en Aire Acondicionado Multi “V” en Mexico Miembro de ACAIRE (Asociación Colombiana de Refrigeración y Aire Acondicionado)Profesor de “Refrigeración y Aire Acondicionado” de TECSUP (1990 – 1995)Gerente General de la empresa RETER EIRL“Refrigeración y Termodinamica”Catedrático de la Universidad Nacional del Callao (Facultad de Mecánica y Energía)
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
CONCEPTOS PREVIOS
EL AIRE
1ra. LEY DE TERMODINÁMICALa energía no puede incrementarse, disminuirse, crearse o destruirse en el cosmos. Sólo es susceptible a sufrir una transformación a otra forma de Energía.
2da. LEY DE TERMODINÁMICAEs imposible que una máquina que actuando por si sola , transporte calor de un cuerpo a otro que tenga mayor temperatura que el primero, para esto tenemos que suministrarle algún tipo de energía.
LEY DE CHARLESCuando un gas perfecto recibe calor a volumen constante, la presión absoluta varía en forma directamente proporcional a la temperatura.
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LEY DE BOYLEA una temperatura constante el volumen de un peso dado de un gas perfecto, varíainversamente a la presión absoluta.
LEY DE AVOGADROIguales volúmenes de cualquier gas a la misma presión y temperatura, tiene el mismo número de moléculas.
GAS PERFECTOTodo aquel gas que obedezca las leyes de BOYLE, CHARLES y AVOGADRO, es un gas perfecto, entonces:
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LEY DE GIBBS - DALTON
En una mezcla de gases y vapores, cada gas o vapor ejerce la misma presión en el mismo espacio total, como si la ejerciera por si solo, a la misma temperatura de la mezcla. Las mezclas de vapor - aire se rigen por la Ley de GIBBS - DALTON
Corolario: Cualquier mezcla de gases ejerce una presión total igual a la suma de laspresiones parciales ejercidas independientemente por cada gas.
FORMULAS APLICATIVAS
P = P1 + P2 + P3 + ...+ Pn
PPPPPP ArCOONatm 222
Para un gas simple
PPP aatm Pa = Presión parcial de aire seco
Pv = Presión parcial de vapor de agua
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
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El aire a condiciones normales tiene las siguientes características cuando está a 68ºF y29.92 pulg. de Hg. Volumen específico , v = 13.3 pie³ /lb Densidad , = 0.075 lb / pie³Como en el aire acondicionado no se realizan cambios sustanciales en estos valores nose comete error grande al considerarlos como constantes, la relación entre el flujo deaire expresado en lb/hr y el expresado en CFM es:
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
EL AIRE
b) En variación de calor latente
Además 1 lb. = 7000 granos, entonces
a) En variación de calor sensible
FORMULA CONOCIDA DE EL CALOR SENSIBLE
FORMULA CONOCIDA DE EL CALOR LATENTE
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
EL AIRE
c) En variación de calor sensible y latente, PROCESO MIXTO O REAL
EN LA EVENTUALIDAD DE QUE EXISTAN LOS DOS CALORES EN EL PROCESO. PRODUCIENDOSE EFECTOS DE ENFRIAMIENTO , CALENTAMIENTO, HUMIDIFICACIÓN, DESH UMIDIFICACION.
LATENTESENSIBLETOTAL QQQ
CARTA PSICROMETRICACARTA PSICROMETRICA
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
La carta psicrometríca es la representación grafica de las tablas, muestra básicamente , la relación entre las seis siguientes propiedades del aire.
a) Temperatura del bulbo húmedo Punto de Rocío
b) Temperatura del bulbo seco.
c) Humedad Específica
d) Humedad relativa
e) Factor de Calor Sensible
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
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f) Valores de entalpía del aire
CARTA PSICROMETRICACARTA PSICROMETRICARETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
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Temperatura del bulbo húmedo, Punto de Rocío o
de Saturación
CARTA PSICROMETRICACARTA PSICROMETRICARETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Temperatura del bulbo seco
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Humedad Especifica oRelación de humedad
CARTA PSICROMETRICA
CARTA PSICROMETRICARETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Humedad Relativa
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Factor Calor SensibleF.C.S.
CARTA PSICROMETRICA
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
1.- Ubicando la temperatura del Bulbo Seco
2.- Ubicando la Temperatura del Bulbo Húmedo
3.- Ubicando la Humedad Relativa
4.- Ubicando líneas de granos de Humedad
5.- Ubicando las líneas de Calor en BTU/libra
6.- Escala de Velocidad del Aire en pies3/min
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
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FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
1.- Ubicando la temperatura del Bulbo Seco
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
2.- Ubicando la Temperatura del Bulbo Húmedo
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
3.- Ubicando la Humedad Relativa
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FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
4.- Ubicando líneas de granos de Humedad
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
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FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
5.- Ubicando las líneas de Calor en BTU/libra
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FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA
6.-Escala de Volumen específico del Aire en pies3/min
R del aire seco y del vapor de agua a 80 ° F
KKgJ
287Rlbm.
pies.lb.f53.352
MR
R 00a
a
Constante Universal
KmolKgJ
8.31434Rmollb
pies.lbf1545.32R 00
_
KKgJ
462Rlbm.
pies.lbf85.78R 00v
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
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CARACTERISTICAS DEL AIRE ESTANDAR
AIRE
AGUA
Aire Estándar (70ºF y 29.92” de Hg)
)mKg
(1.2pielbm
0.07496Peso.esp.γ 33
)(101.32Kpapulg
lbf14.696P 2atm
Relación de Humedad o Humedad Específica “W”
vb
v
a
vv pp
p0.6219
mm
W
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lbpies
13.340.07496
1Vol.esp.v
3
Wv= Humedad especifica o relación de humedadPv= presion parcial del vapor de aguaPb= presión barométrica o atmosféricaWd= Humedad especifica o relación de humedad de la mezcla saturada.
lb
pies)
4,360
W(1
Pb
460)0.754(Tbsv
3v
'
Pb = presión barométrica en pulg. Hg, Tbs = en ºF, W”v = Humedad especifica engranos
Humedad Relativa “”
d
v
pp
φ
Relación entre y W
d
a
20.6219p
W.pφ
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Pa = Presión parcial de aire seco (Pb-Pv)
Pd = Presión saturada del vapor de agua
Pv = Presión parcial de vapor de aguaPd = Presión de saturación del vapor de agua
CONDENSADO DEL SERPENTIN
1556)WCFM(W
m!1
!2
W
W : granosmw : libras de agua por hora
Entalpía de la mezcla = Entalpía de sus componentes “h”
va W.hhh Si h = f(t)
)t(tCph 12aa
Entalpía del aire
TCphh vgv
Entalpía del vapor de agua
CKgKJ
1.0Flbm
BTU0.24Cp 0a
CKg
KJ1.86
FlbmBTU
0.44Cp 0v
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aguahvapor.de.hh asmezcla
Si se toma como referencia 0ºF
tCph aa
F)0.00009T(*0.24112Cpa
Sistema Ingles
albmBTU
0.444t)W(1,061.20.24th
aKgKJ
1.86t)W(2,501.31.0th
Sistema Internacional
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T en ºF W en lb/lbCpa= 0.24 BTU/lbm ºFCva= 0.444 BTU/lbm ºF
T en ºC W en gr./KgCpw=1.0 Kj/Kg ºCXCvw= 1.86 Kj/Kg ºC
FORMULAS DE LA MEZCLA DE AIRE
F)(ºCFM
TCFMTCFMT
T
2211M
(granos)CFM
WCFMWCFMW
T
!2
!11!
M
AIRE INTERIOR
AIRE EXTERIOR
AIRE RECIRCULADO
AIRE DE MEZCLA AIRE DE SUMINISTRO
!111 ,T,CFM W
!222 ,T,CFM W Tm Ts
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
Ejemplo.Calcule la entalpía del aire4 saturado a 60ºSolución:Aplicando la fórmula :
vb
v
a
vv pp
p0.6219
mm
W
De las tablas de psicrometricas del vapor y aire Pv = 0.2563 psia
lbmalbmv
0.011020.2563-14.696
0.25610.6219Wv
lbmaBTU
26.388(0.444)601061.20.01102(0.24)60ht
•Los valores de presión parcial del vapor se obtienen de tablas de textos
DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES DEL AIRE DE
SUMINISTRO
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
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LA IMPORTANTÍSIMA TEMPERATURA Y HUMEDAD DEL AIRE DE SUMINISTRO
Cuando se acondiciona el aire de un local, el aire suministrado por el equipo debe de estar a una temperatura y humedad menor a las del aire del local, este aire de suministro debe de tener un contenido menor en calor sensible y latente que el aire del local, y se debe de evitar que varíen la temperatura y la humedad relativa del local por lo tanto un balance de energía seria:
Entrada de Energía = Salida de Energía
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AMBIENTE INTERIOR
1
2
AIRE SUMINISTRADO
AIRE RECIRCULADO
22 ,WT
CFM SUM
11,WT
CFM REC 11,WT
L
S
Q
Q
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Ganancia de calor sensible )T(TCFM1.1Q 12SUMS
Ganancia de calor latente )W(WCFM0.68Q `1
`2SUML
Se acostumbra determinar la condición de aire de suministro necesario para manejar en primer lugar la ganancia de calor sensible y a continuación la condición de ganancia de calor latente.
Se observa que en las ecuaciones de calor sensible QS , quedan dos variables los CFM y (T2 –T1), se debe
de tomar una de ellas a partir de la cual se calcula la otra.(a veces se escoge las CFM)
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RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
Ejemplo
Un ambiente tiene una ganancia de calor sensible de 55 000Hr
BTU
y de 22 000Hr
BTU de calor latente, las condiciones del recinto
deben de mantenerse a 78 ° F de bulbo seco y 50% de H.R., si se suministra 2 000cfm de aire
¿Cuáles son las TBSa.s. y TBHa.s. de aire de suministro?
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De la fórmula de calor sensible
* Hallando diferencia de temperatura de Calor sensible
F53T
2578T
F2520001.1
55000TT
01
1
012
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Solución
)T(TCFM1.1Q 12SUMS
72g
56g
78 ° FT local
53 ° FT sum. De aire
95% HR..
1
250% H.R.
62% H.R.
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
RETERRETER E.I.R.LE.I.R.L..
REFRI TERMO
Determinando la humedad especifica, tomando de la carta Psicrométrica, La inclinación de la recta 1-2 se obtiene con el factor de calor sensible que es la relación entre el cociente FCS = cs/cs +cl
!2W
TBS
La relación de calor sensible
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RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
C.L. C.S.C.S.
F.C.S.
Si se evalúan otros valores de CFM, se obtendrían otros valores de TBS y TBH del aire de suministro, sin embargo estos nuevos puntos forman una recta única que pasa también por el punto de condiciones interiores del local, esta no es una coincidencia, cualquier condición de suministro de aire que elimine en forma satisfactoria la cantidad adecuada de calor latente y sensible del local, que dará sobre esta recta, otra condición de aire de suministro diferente a las obtenidas variando los CFM, no compensará la carga de QS y Ql del local
La relación de calor sensible
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FCS = Factor de calor sensible de la habitaciónQS = ganancia de calor sensible de la habitaciónQL = ganancia de calor sensible de la habitación
LS
S
QFCS
Para todos los puntos sobre esta recta la relación entre el calor sensible al calor total es la misma y se puede demostrar geométricamente que
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Se define a la línea que se traza por el punto de las condiciones interiores del local en TBS y TBH, y que tiene la pendiente igual al FCS.
La línea de condiciones
PROCEDIMIENTO
1.- Se calcula el FCS 2.- Se ubica el punto guía (80° F y 50% H.R.), con este punto guía se traza a una recta guía que tiene como pendiente el FCS.3.- Por el punto de condiciones interiores del local se traza una paralela a la recta guía, esta es la recta que identifica a los puntos que eliminaran los calores indeseables. 4.- sobre esta recta estarán todos los puntos que satisfacen las condiciones de QS y QL del local acondicionado.
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RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
TDI
FCS
Recta de condiciones
TBS
1 – Primero se encuentra el FCS, se une mediante una recta con el punto guia (80F y 50% de HR), esta recta se llama recta guia, luego se traza una paraella a la recta guia que pase por el punto de TDI, llamada recta de condiciones , en el punto donde corta a la temperatura de suministro estaran las condiciones del aire de suministro que satisfacen a el ambiente estudiado
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
80F
T.S.
TDE
Recta guía
TDE = Temperatura de diseño exterior
TDI = Temperatura de diseño interior
TDI
CUALQUIER PUNTO SOBRE LARECTA ENTRE TDI Y TS HACIA LA IZQUIERDA SATISFACE LA DEMANDATERMICA DEL LOCAL
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REFRIGERACION TERMODINAMICA
PROBLEMA:La señora Lourdes comensal asidua del Restaurante “La Rosa Náutica”se queja un día de Julio de que se siente muy “pegajosa” el gerente en su afán de darle comodidad baja más la temperatura en el termostato del equipo de acondicionamiento de aire. La señora Lourdes se enfría tanto que Se coloca su abrigo de Mink. Finalmente decide irse del Restaurante. Pronto se marchan todos los adinerados clientes . El gerente llama al servicio técnico, al venir el encargado del servicio técnico del equipo busca los datos de diseño del equipo que son: Qs = 150,000 BTUH, Ql = 53,000 BTUH, TDI = 78ºF de Bulbo seco y a 50% de HR.SOLUCION:Lo primero que hace es encontrar el F.C.S. 74.0
203,000150,000
F.C.S.
Mide las condiciones del aire de suministro y encuentra que son TBS = 61ºF y TBH = 60ºFluego de esto realiza el proceso en la carta psicrometrica
TDI
FCS=0.74
TBS
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T.S.
TDE
Recta guía
78ºF
PUNTO GUIA ( 80ºf, 50% HR)T.S. medida TBS = 61ºF , TBH = 60ºFEstán fuera de la recta del proceso.
61ºF 62ºF
TBH = 60ºF
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
SE DEMUESTRA QUE EL EQUIPO NO ESTA ELIMINANDO EL SUFICIENTE CALOR LATENTE Y QUE LA HUMEDAD DELRECINTO ES DEMASIADO ALTA AUNQUE LA TEMPERATURASEA LA CORRECTA EL GERENTE BAJO MAS AUN LA TEMPERATURA DEL LOCAL PARA BAJAR LA HUMEDAD PERO ESTO RESULTO EN UNA HUMEDAD ALTA Y UNATEMPERATURA MUY BAJA DEL LOCAL.
POSIBLES SOLUCIONES:1.- Cambio de serpentín por otro mas adecuado a la carga sensible y latente del local 2.- Variar la velocidad del ventilador del evaporador, es decir variar las CFM3.- Variar la presión de baja del sistema, es decir la temperatura de evaporación4.- En este caso, como el sistema trabajo bien inicialmente, posiblemente
con sólo realizar el mantenimiento del equipo se solucione el problema.
CONCLUSIONES FINALES
Para seleccionar un equipo de acondicionamiento de aire, la práctica normal es graficar la línea de condiciones y a continuación escoger una condición de aire de suministro que esta sobre esa línea generalmente la TBS de suministro está entre 8ºC a 12ºC. (46.4ºF a 53.6ºF)Por lo general se escogen valores de temperatura de aire de suministro de modo que la diferencia de temperatura entre el ingreso al evaporador (T. de diseño interior) y a la salida del evaporador (T. de suministro) queda entre 15° F a 30° F
NOTASRETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
RECOMENDACIONES PARA TOMAR LA RECOMENDACIONES PARA TOMAR LA TEMPERATURA DE SUMINISTROTEMPERATURA DE SUMINISTRO
A) La temperatura de entrada del aire frío esta de 5ºF a 20ºF por debajo de temperatura interior de diseño B) Una recomendación general es de que la temperatura de suministro depende de la altura del ambiente a climatizar, por cada pie de altura del
ambiente se resta 2ºF de la temperatura de diseño interior
C) Por ejemplo si la altura del ambiente es de 3m. aproximadamente 9 pies, y si la temperatura de diseño interior es de 70F, la temperatura de
suministro seria 9 x 2 = 18ºF, es decir 70ºF – 18ºF = 52ºF
La línea de proceso de serpentín
Si se traza una línea en el diagrama psicrometríco que representa los cambios de las condiciones del aire a medida que esta atraviesa al serpentín de enfriamiento y des humidificación.
A esta línea se le llama del proceso del serpentín, depende de la configuración del serpentín de la velocidad del aire y la temperatura del refrigerante en el evaporador, que a su vez depende de la presión de baja del sistema aunque en realidad es una curva difícil de dibujar debido a la imprecisión de los valores tomados a través del serpentín, sin embargo posible localizar una recta a la cual , así no sea la verdadera de proceso del serpentín a verificar, puede ser aceptada como el correcto funcionamiento de el serpentín analizado, a esta línea se le llama , “linea de proceso de serpentin”.
“Se define entonces como una recta que se traza entre las condiciones del aire que entra al serpentín y las que el aire sale del serpentín”
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Línea real de proceso del serpentín
Aire que entra
Línea de proceso del serpentín
Aire que sale
Línea de proceso del serpentín
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
.I.I
A
B
Humedad Especifica
Cuando el aire pasa por un serpentín es lógico pensar que todo el tubo no es tocado por el aire por la misma configuración física del serpentín, tomando en cuenta esto sólo una parte del aire toca la superficie del tubo y se enfría, se define como la parte del aire que no toca la superficie de enfriamiento en el serpentín y por lo tanto no se enfría por este mecanismo.Los valores de BF, usados normalmente son 0.06, 0.08, 0.10, estos dependen de la velocidad del aire que entrega el siroco, a más velocidad el aire tocará menos el tubo frío.
Factor de By Pass (BP)
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Cuando el aire pasa por un serpentín, parte de este aire no toca el serpentín ya que hay espaciamiento entre tubos fríos del serpentín. A este aire se le denomina factor de BY PASS, al aire que si toca la superficie de los tubos se le llama factor de contacto, entonces
F.C Factor de contactoF.B.P. Factor de BY PASS
F.C. + F.B.P. = 1
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
FACTOR DE CONTACTO
Temperatura superficial efectiva
Es de suponer por el mismo proceso de evaporación que la temperatura no es la misma en todo el serpentín, es necesario para simular los cálculos proponer una temperatura superficial efectiva única T.S.E. ,se llama también como temperatura de punto de roció del aparato.Se deduce que si el F.C. =1 F.B.P. = 0 todo el aire tocaría el serpentín a la T.S.E. y saldría a esta temperatura T.S.E. este aire estaría saturado cuando dicha temperatura fuera menor que la del punto de roció del aire es decir se esta eliminando humedad
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Aire que salesaturado
Aire queentra
T.S.E. (DEW POINT)
F.C. = 1
Temperatura Superficial Efectiva
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
RETERRETER E.I.R.LE.I.R.L..
REFRI TERMO
Temperatura superficial efectiva
Es claro que el F.C. = 1 no se puede obtener, el F.C. en el grafico siguiente es la relación de la longitud de la línea del proceso del serpentín, a la longitud total prolongada hacia la temperatura superficial electiva, es decir hasta que corta a la humedad relativa de 100%
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Aire que salesaturado
Aire queentra
T.S.E.
Temperatura Superficial Efectiva
ab
TSETDITSTDI
ab
F.C.Línea de proceso de serpentín
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
TDI
TS
TDITSTSE
Recalentamiento
Algunos sistemas de acondicionamiento de aire tienen un serpentín de calentamiento, después del serpentín de enfriamiento o en su defecto tienen una batería de resistencias eléctricas de calefacción, los cuales recalientan el aire frió antes de que ingrese a el local acondicionado esto es necesario a veces para dar al aire suministrado las condiciones satisfactorias
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
CASOS ESPECIALES DE F.C.S.
Existen dos casos en los que las líneas de F.C.S. no cortan la curva de H:R: = 100% y estos son cuando se requieren humedades bajas o también cuando el F.C.S. es muy bajo, Esto puede ocurrir en Gym, restaurantes o también en centros comerciales muy concurridosPor lo general los aparatos de aire acondicionado proporcionan aire a humedades relativas bien altas, por lo que se hace necesario el recalentamiento del aire que sale del acondicionador. El primero de los dos casos no es muy común, más bien el segundo se presenta con frecuencia en lugares donde se realiza algún tipo de actividad física. El recalentamiento se hace con el gas caliente del condensador u otra fuente de calor o también con resistencias eléctricas, luego que el aire sale del serpentín
5
2
3
Recalentamiento
1 – 2 , no intersecta a la H.R. =100%, no hay cambinación de serpentín y T.S.E. que cumpla con las necesidades de combatir las Qs y QL del local
Este problema se puede solucionar con un serpentín cuya línea de proceso sea 2 – 3 y recalentamiento de 3 – 4, con ello se obtienen las condiciones satisfactorias 2
RETERRETER E.I.R.LE.I.R.L..
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
FCS
1
4
VEREMOS MÁS ADELANTE QUE SE PUEDE USAR EL MÉTODO DE LA TANGENTE PARA SALVAR ESTA DIFICULTAD
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Existen dos casos en los que la líneas de F.C.S. no cortan a las curvas de altas humedades, y esto es cuando se quieren mantener humedades muy bajas, o bien cuando F.C.S. es muy bajo.
Por lo general, los serpentines de aire acondicionado, proporcionan el aire con H.R. muy altas, aunque las W sean bajas , por esta razón es que en los casos antes mencionados se requieren que se recaliente el aire que sale del serpentín de enfriamiento.
OBSERVACION
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
1.- La línea 1 – 2, F.C.S. = 0.7, trazada a 78°F y ø = 25%, al prolongarla, no cortara nunca a la curva de H.R. = 100%2.- De la misma manera la línea 3 – 4 trazada a 80° F y 50% H.R. y F.C.S. = 0.5 tampoco cortará, la curva de H.R. = 100%
1
2
3
4
0.5 F.C.S.
0.7 F.C.S.
78° F 80° F
25%
50%
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
El caso de la línea 1 – 2 es poco común en lugares donde se juntan muchas personas que tiene que realizar alguna actividad física o donde hay vapores de agua en el agua circundante.Ej. Ginmasios, cocinas, lavanderias.
Existe un método práctico para encontrar la temperatura final a la cual debe de enfriarse el aire con objeto de que el calor sensible de calentamiento sea el mínimo.
El método consiste en trazar una tangente a la curva de humedad relativa de 90% a partir del punto que representa las condiciones interiores del local, El punto de tangencia representa las condiciones a las cuales debe de salir el aire del serpentín para ser recalentado posteriormente
Método de la tangente
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Ejemplo:
Un salón de teatro debe de mantener e 80° F y 50% de Humedad Relativa, la ganancia de calor sensible es de 300 000 BTU/HORA, y la de calor latente es de 320,000 BTU/HORA , si el aire sale del acondicionador a 90 de H.R. encontrar.
1.- Las condiciones que debe de tener el aire a la salida del serpentín de enfriamiento, para tener un mínimo calor de recalentamiento.
2.- El aire necesario.
3.- El calor necesario para calentar el aire.
4.- El calor necesario para calentar el aire cuando las condiciones del aire a la salida del serpentín son TBS =50° F Y = 90%.
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
RETERRETER E.I.R.LE.I.R.L..
REFRI TERMO
1
2 3
4
50% H.R.
90% H.R.
0.48 F.C.S.
33° FTBS
48.6° FTBS
TBH
32.240.8
54
Tangente de Humedad Relativa 90%
TBH
TBH
5
50° F 62.6° F 80° F
TBS de aire suministrado será 48.6° FTBH de aire suministrado será 40.8° F
TBS
1
0.48320,000300,000
300,000FCS
CONDICIONES DEL AIRE DE SUMINISTROEN EL PUNTO DE TANGENCIA, tbs=33ºF, tbh=32.2ºF
El punto 3 hace las veces de Ts. Y con este valor se obtiene el caudal de aire Para todo el proceso. El segmento 2 – 3 es el recalentamiento requerido.
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
El aire suministrado se obtiene con el CALOR SENSIBLE (Respuesta 1)
En este caso :T int = Temperatura interiorT sum = Temperatura de suministro
minpies
8685.58CFM
48.6)(80CFM1.1300000HR
BTU)T(TCFM1.1Q
3
sumintS
en.220V198Amp,
43.67KwHR
BTU149044.55Q
33)(48.68685.581.1QHR
BTU)T(TCFM1.1Q
S
S
23S
El calor sensible suministrado en el proceso de 2 – 3 valdra:(respuesta 2)
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Si el aire debe de salir del acondicionador por alguna circunstancia a 50° F de TBS y 90% H.R., punto 4, el calor sensible debe de suministrarse desde 4 – 5 en este caso el punto 5 representa las condiciones de entrada del aire que entra al espacio, y la cantidad de aire en CFM suministrada tendará un nuevo valor.
Comentario: Al variar la temperatura de suministro lógicamente variara el caudal de aire en CFMmin
pies15673.98CFM
62.6)(80CFM1.1300000HR
BTU)T(TCFM1.1Q
3
sumintS
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
HRBTU
217241.37Q
50)(62.615673.981.1QHR
BTU)T(TCFM1.1Q
S
S
45S
El calor sensible de recalentamiento será
COROLARIO
HRBTU
149,044.55HR
BTU217,241.37
* Quedando demostrado que el calor de recalentamiento es menor en la tangente a la H.R. de 90%
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
CONTROL DE AIRE PARCIAL CON AIRE DE RETORNO ANTES DEL SERPENTIN
La operación del sistema cuando las ganancias de calor del local son menores a las cargas de diseño a carga plena, implica que el equipo sólo trabaja a una carga parcial , una manera económica de este control es haciendo el recalentamiento, la ganancia de calor sensible del local disminuye , debido a las menores temperaturas exteriores (media estación e invierno) mientras que la ganancia de calor latente permanece alta, esto aumenta la pendiente de la recta de condiciones y el F.C.S. ,para lograr que el aire ingrese al local en las condiciones adecuadas se recalienta el aire con una porción después del acondicionador , todo esto controlado automáticamente por el termostato del local.
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Ejemplo:
La ganancia de calor sensible de un auditórium es de 100,000 BTU/HR y la de calor latente de 30,000 BTU/HR, las condiciones interiores son TBS = 80° F y 50% H.R. , la humedad relativa del aire que sale del acondicionador es de 90%. Se pide:
1.- Representar gráficamente la TBS y TBH del aire que sale del acondicionador.
2.- Volumen del aire de suministro.
3.- Volumen del aire de retorno para que la temperatura en los difusores sea 68° F.
4.- Comprobar que la mezcla de aire acondicionado, más el aire de retorno pueden absorber la carga de calor sensible, latente y total.
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
RETERRETER E.I.R.LE.I.R.L..
REFRI TERMO
50% H.R.
90% H.R.
0.77 F.C.S.
TBH
24.8
27.54
31.3
TBH
TBH
59.5° F 68° F 80° F
TBS de aire suministrado será 59.5° FTBH de aire suministrado será 57.7° F
TBS
0.77130,000100,000
F.C.S.
57.7°F
PUNTO GUIA
W1 = 71 g
W2 = 77 g
7000 granos = 1 libra
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
2.- Caudal de aire de suministro
En este caso :T int = Temperatura interiorT sum = Temperatura de suministro
minpies
4434.58CFM
59.5)(80CFM1.1100000HR
BTU)T(TCFM1.1Q
3
sumintS
3.- Volumen necesario del aire de retorno
223311 TCFMTCFMTCFM
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Serpentín
CFM 3 = 4434.58TBS 3 = 59.5° F
CFM 2 = ?TBS 3 = 80° F
CFM 1 = ?TBS 1 = 68° F
Difusores
.....α....................CFM4,434.58CFM
CFMCFMCFM
β..........1.1764xCFM3,880.25TCFM
80CFM9.54,434.58x5x68CFM
21
231
211
21
VEREMOS:
SE TOMA ESTE VOLUMEN COMO SI FUERA EL TOTAL DE CAUDAL
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
De β y :
min
pies7,577CFM
CFM4,434.58CFMminpies
3,142.46CFM
0.1764xCFM554.33
1.1764xCFM3,880.25CFM4,434.58
3
1
21
3
2
2
22
ENTONCES PARA QUE LA TEMPERATURA EN LOS DIFUSORESSEA DE 68ºF SE REQUIERE RETORNAR POR EL BY PASS 3142.46 CFM
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
DEBEMOS COMPROBAR SI LA MEZCLA DE AIRE MAS EL AIRE DE RETORNO POR EL BY PASS PUEDEN SATISFACER LA DEMENDA TÉRMICA
H100,016BTU68)7,577(801.1Qs
30,914BTUH71)-7,577(770.68Ql
BTUH 130,930 30,914100,016Qt
SE DEMUESTRA QUE AUN CON EL AIRE DEL BY PASS SE PUEDE SOSTENER LA DEMANDA TÉRMICA REQUERIDA POR EL RECINTO
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.HR
BTU30,914.16Q
HRBTU
71)(7775770.68Q
71gW77g,W
HRBTU
)W(WCFM0.68Q
HRBTU
100,016.4Q
68)(807,5771.1QHR
BTU)T(TCFM1.1Q
L
L
!1
!2
!1
!2L
S
S
12S
DATOS OBTENIDOS DEL DIAGRAMAPSICROMETRICO
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Serpentín
CFM 3 = 4434.58TBS 3 = 59.5° F
CFM 2 = ?TBS 3 = 80° F
CFM 1 =7577TBS 1 = 68° F
CFM 2 = 3142.46TBS 3 = 80° F
Local AI
80° F,50% H.R.
AR 1
AR 2
AR T
AE
•Si hubiera VENTILACIÓN EXTERIOR, lo que entra de AE, sale como infiltración• por las puertas y ventanas del local, ESTA DEBE DE SER CALCULADA y la•Suma de esta ventilación más el aire de retorno CFM 2 debe ser igual al caudal inicial •Que debe pasar por el serpentín o sea de 4434.58 CFM, lógicamente esto aumentará •la demanda térmica y por esta razón también la potencia frigorífica del equipo•De aire acondicionado.
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
PROBLEMA
En un equipo de ventana de marca York modelo Y*USC**- 6Rde 12,000 BTUH, cuyo caudal es de 330 CFM y el consumo de potencia es igual a 1,210 W, para 220 V, 60 Hz. monofásico, si la máquina fue construida para combatir una relación de calor sensible igual a 0.75, encontrar las condiciones de el aire de suministro , la potencia frigorífica cuando no hay renovación deaire , cuando hay un 50% de aire de ventilación y cuando hay Total ventilación, se considera que la TDE = 25ºC (77ºF) , hr = 80%y la TDI = 21.1ºC (70ºF), HR = 50%la oficina a acondicionar tiene 3m de altura (9 pies).
CÁLCULOS PREVIOS “W”se obtienen del diagrama psicrometrico
hrBTU
27,695.2517.35)330(364.5CasoCQ
hrBTU
19,824.7517.35)330(30.74.5CasoBQ
hrBTU
11,954.2517.35)330(25.44.5QCasoA
82.9g330
165111.616554.2W
F73.5º330
1657716570T
F45.2ºT
)T-330(701.1 9,000
BTUH 3,000 C.L.
BTUH 9,000 C.S.
0.75 F.C.S.
:Solución
T
T
T
!M
M
s
s
TDI
TBS T.S=45.2ºF.
TDE
70ºF 77ºF
W17.35 BTU/lb
25.4 BTU/lb
36 BTU/lb
30.7 BTU/lb
111.6g
82.9g
54.2g
42g
TM
TS
(TDI-TS)= SÓLO RECIRCULACIÓN(TM-TS)= RECIRCULACIÓN +50% VENTILACIÓN(TDE-TS)= TOTAL VENTILACIÓN
INTERPRETACIONES
82.9g400
6.1112002.54220W
73.5º400
2007720070T
82.9g454.54
6.11127.2272.54227.27W
F73.5º454.54
27.2277727.22770T
82.9g330
165111.616554.2W
F73.5º330
1657716570T
!M
M
!M
M
!M
M
CON CAUDAL = 330 CFM y Ts = 45.2ºF
CON CAUDAL = 454.54 CFM y Ts = 52ºF
CON CAUDAL = 400 CFM y Ts = 49.5ºF
Se puede notar que en todos los casosVariando el caudal , la temperatura de Suministro y con una ventilación del 50%Las condiciones de la mezcla no varían
INTERPRETACIONES
hrBTU
Q
hrBTU
Q
yQQconBhrBTU
Q
hrBTU
Q
yQQconAhrBTU
B
hrBTU
L
S
LS
L
S
LS
689,2)5.452.54(54.45468.0
999,8)5270(54.4541.1
:)
4.774,2)442.54(40068.0
020,9)5.4970(4001.1
:)
060,12)5.194.25(54.4545.4Q)....
068,12)7.184.25(4005.4A)....Q
M
M
CON CAUDAL = 454.54 CFM y Ts = 52ºF
CON CAUDAL = 400 CFM y Ts = 49.5ºF
VARIANDO LA TEMPERATURA DESUMINISTRO Y EL CAUDAL, MANTENIENDO EL F.C.S. CONSTANTE LA POTENCIA DE REFRIGERACION NO SE ALTERA.
RETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.
Gracias por su atención....
PROGRAMA DE CÁLCULO DE PSICROMETRÍA
POR FAVOR IR A LA SECCIÓN ANEXOS YABRIR EN LA CARPETA DE CARTA
PSICROMETRICA. GRACIAS