tp-aire acondicionado-2014.pdf

8/18/2019 TP-AIRE ACONDICIONADO-2014.pdf

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F.A.U.D. U.N.C.

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TRABAJO PRÁCTICO AIRE ACONDICIONADO

Esta guía pretende ayudar a los alumnos en la resolución de un anteproyecto de sistemade aire acondicionado, si bien en este caso, se obliga al alumno a resolver un sistema porconductos, es comprensible que con los mismos pasos, pueda resolver otros sistemas apartir de conocimientos que asimile a lo largo del curso.

Trabajaremos en grupos de dos o tres como máximo

Para lo cual será necesario disponer de la documentación correspondiente a un edificio deentre las siguientes opciones: Oficinas, Bibliotecas, Concesionarios de automóviles. (Un salónprincipal de 1000 a 1500m3)

El trabajo se desarrolla a través de 6 semanas (intervalo de vacaciones de Julio)1ra semana 18 y 19-06 Ubicación de los componentes del sistema y trazado tentativo.2da semana 25 y 26-06 Estimación de carga térmica de verano3ra semana 02 y 03-07 Psicrometría- calculo de caudal de aire5ta semana 30 y 31-07 Trazado, cálculo de conductos, rejas y difusores

6ta semana 06 y 07-08 Desarrollo de la documentación.7ma semana 13 y 14-08 Seminario de reelaboración colectiva del trabajo

1ra Semana:Ubicación de los COMPONENTES DEL SISTEMA, TRAZADO TENTATIVOy calculo de K

Estudio previo del edificio y locales motivo del cálculo, y ubicación segúnindicaciones dadas por los profesores asistentes, de cada uno de los componentes del

sistema y calculo de K de los cerramientos, por lo menos dos (pared y techo exterior).

El Cálculo de K, tal como se indica en el apunte teórico, es un método analíticoque permite determinar la cantidad de calor, expresado en Kilocalorías, que puede pasarpor hora a través de un m2 de un cerramiento heterogéneo, es decir, compuesto pordiferentes materiales y espesores, y por cada ºC de diferencia de temperatura entre suscaras.

La determinación de los diversos K de cerramientos tiene como objetivo, larealización del balance térmico de verano, esta tarea es similar a la ya realizada en elmodulo anterior de calefacción (véanse siete virtudes sin pecado y trabajo de calefacción).


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2da Semana:ESTIMACION DE CARGA TERMICA (1ra parte)

La Estimación de las Cargas Térmicas o Balance Térmico, es un método analíticoque permite determinar la cantidad de calor que se deberá eliminar en verano, del

ambiente a climatizar, para compensar las ganancias de calor a través de loscerramientos, (tanto opacos como transparentes) producidas por la diferencia detemperatura entre el interior y el exterior (del local), por las cargas internas, por laradiación solar en cerramientos transparentes, por la radiación solar en cerramientosopacos combinados en este caso con la diferencia de temperatura, el color del muro, ladensidad aparente, la inercia térmica del mismo todo lo que se resume en la llamadaD.E.T, por el aire de renovación, agregándose a esto la determinación de los valores decarga térmica de calor latente de personas, artefactos, y aire exterior.

Las ganancias de calor sensible, se calculan de la misma manera que como vimospara el balance térmico de invierno, salvo que en este caso si se las debe considerar de

manera permanente.La guía desarrollada a continuación pretende orientar al alumno para resolver un

caso de estimación de cargas térmicas de veranoEn todos los pasos se debe dejar constancia de los criterios seguidos o las

decisiones tomadas, en la Memoria de Cálculo que acompañará al trabajo.

Para la realización del cálculo se utilizarán las planillas que se adjuntan en lapresente guía, (Planillas para Estimación de Cargas Térmicas I y II )

Los principios generales en que se fundamenta el cálculo, tanto para invierno comopara verano, son muy similares, y los podemos agrupar en:

• Ganancias de calor por transmisión en cerramientos opacos no expuestos al sol, ytransparentes.• Ganancias de calor por radiación solar a través de cerramientos transparentes.• Ganancias de calor por transmisión en cerramientos opacos expuestos al sol (donde

se combinan diversos aspectos).• ganancias internas sensibles• ganancias internas de calor latente.• Ganancias de calor sensible debido al aire exterior• Ganancias de calor latente debido al aire exterior

Los pasos a seguir, para la realización de dicha estimación serán los mismos que yavimos en estimación de pérdidas de calor, salvo que aquí serán ganancias de calor.

1) Para el primer apartado (ganancias de calor por transmisión) es similar al ya vistoen caso de perdidas por transmisión en la estimación de invierno.

2) Para el caso de ganancias de calor por radiación, en el caso de cerramientostranslúcidos, en verano deberemos calcular simultáneamente las ganancias decalor por transmisión y por radiación, en este último caso, reemplazando el valor deK por el de Rs , tomado de la Tabla Nº 16.,además, en los cerramientostranslúcidos se deberá determinar si existe algún elemento que reduzca el paso de

la radiación por obstrucción (fr ), factor éste indicado en la Tabla Nº 6.


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3) Para cerramientos opacos que SI dan al exterior, se reemplazará la t por suequivalente DET (ver en nueve lecciones Lección Nº 4).

Por radiación, opacos externos K x S x DET

Determinación de las cargas internas, (ver lección 7 en nueve lecciones)

PERSONAS, determinaremos el número de ocupantes del local y el tipo deactividad que realizarán, para obtener los valores de calor Sensible y latente queaportará cada una de ellas (Tabla Nº 13).

ILUMINACIÓN, determinaremos el consumo horario de energía eléctrica, enVatios o Kw, recordando que para las lámparas de descarga gaseosa, habrá que tener encuenta un adicional de potencia de un 100 % sobre su potencia nominal, y que soloaportan calor sensible.

ARTEFACTOS, deberá tenerse en cuenta los artefactos que produzcan calor, tantosensible como latente.encontrándose indicados en la Tabla Nº 14 los valores de artefactos de uso común,principalmente en cocinas de restaurantes y comedores.

Determinación de las ganancias debidas al aire exterior (véase lección n8 de nuevelecciones)

Obtenidos los valores de aire exterior se procede de manera similar a lo realizadoen la estimación de invierno pero aquí debe agregarse en ambos casos (infiltracióny T.A.Ext,) el calculo de calor latente.

CÁLCULO MEDIANTE LAS PLANILLAS PARA B.T.

Se adjuntan a la presente, planilla en blanco (eventualmente para fotocopiar)

DATOS BÁSE DE CÁLCULO:

Procederemos a llenar según corresponda el encabezamiento de la planilla(Estimación de las Cargas Térmicas verano ). Lo habitual resulta realizar el BalanceTérmico de verano para el día 21 de enero a las 15 hs, (hora de la máxima diaria)

En caso de ser necesario realizar dicho balance en otros horarios, se dejaráasentado en la memoria de cálculo dichas modificaciones y el porqué de ellas.

Los valores de temperatura interior y exterior serán similar a lo determinado parainvierno

Una vez establecidos estos valores, se asentarán en el encabezamiento, todos losdatos que allí se piden:

- Ubicación.- Destino.- Fecha y hora para verano.


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- tbs exterior “ “- tbs interior “ “- δt (te-ti) “ “

GANANCIAS Y PERDIDAS POR TRANSMISIÓN: (ver lección Nº 4)

En la planilla de Estimación de las Cargas Térmicas ( I ), se asentarán lossiguientes datos:

- Columna 1: Cada uno de los cerramientos, opacos y translúcidos, ordenadossegún su identificación en el plano del local.

- Columna 2: La orientación de cada cerramiento.(este dato nos será de utilidadcuando realicemos la parte del verano)

- Columna 3: Los valores de K correspondientes a los cerramientos opacos.Para los cerramientos translúcidos se asentarán los valores de K

para calcular las pérdidas por transmisión ( tr. )

- Columna 4: La superficie ( S ) neta de cada cerramiento.- Columnas 5, 6 y 7 proceder como en invierno.

- Columna 8: La diferencia de temperatura ( t ), en verano, establecidapreviamente en el encabezamiento, entre la temperatura interior y la exterior ( te – ti ).En el caso de cerramientos que reciban radiación solar ya sea directa como indirecta se

consignaran los datos de la D.E.T.Cuando se esté considerando algún cerramiento que no dé directamente al exterior

(el caso de cerramientos medianeros, colindantes con otro local, o entrepisos con un localarriba o abajo), se considerará como temperatura exterior ( te ), la del local colindante.

Si no se conociera dicha temperatura, o el local no estuviera acondicionado, setomará como diferencia de temperatura la resultante de dividir por 2 la diferencia de losotros cerramientos que lindan con el exterior. ( te – ti / 2).

- Columna 9: Se efectuará la operación para determinar las pérdidas en veranode cada uno de los cerramientos:

Por transmisión , opacos no expuestos al sol y translúcidos K x S x tPor transmisión y radiación, opacos externos expuestos al sol K x S x DET

Importante: Los valores obtenidos como resultados deestas operaciones se asentarán en la columna correspondiente,redondeados sin decimales.


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Sub total 1: Se sumarán los resultados obtenidos en las columnas 7 y 9,obteniéndose los subtotales 1 del Balance Térmico, que representan el calor que sepierde, o gana a través de todos los cerramientos.

Estos resultados también se redondean sin decimales y se transportarán al comienzode la siguiente planilla.

GANANCIAS POR CARGAS INTERNAS: (ver lección Nº 7)

En la planilla de Estimación de las Cargas Térmicas se asentarán los siguientesdatos:

- Columna 10: Cantidad de personas que ocuparán el local.( en invierno si se justifican)

- Columna 11: Para personas, el coeficiente de calor sensible y latente, aportadapor cada uno de los ocupantes, determinado según lo explicado en el apunte teórico(pag. 29) y tabla Nº 13.

Para Artefactos, calor sensible, 0,86, coeficiente de conversión deW a Kcal/h.

Para Iluminación, calor sensible, 0,86, coeficiente de conversiónde W a Kcal/h.

Para Infiltración de Aire, Cal. Sensible y Cal. Latente: 0,31 y 0,71,Coeficientes de volumétricos de calor sensible y latente respectivamente.

- Columna 12: Para Artefactos, la Potencia eléctrica total consumida por estosdispositivos.

Para Iluminación, la Potencia por m2 o la potencia total instalada.. Para Iluminación, si el dato es la potencia por m2, se indicará la superficie del local.

- Columna 13: Para Infiltración de aire, el volumen calculado según lo explicado enel Apunte Teórico.

- Columna 14: Para Infiltración de aire, la diferencia de temperatura t (te-ti)- Columna 15: Se efectuará la operación para determinar las perdidas de:

calor sensible en invierno, 0,31 x Vol. x t

- Columna 16: Para Infiltración de aire:Calor Sensible, la diferencia de temperatura t (te-ti).Calor Latente, la diferencia de humedad específica he.

- Columna 17: Se efectuarán las operaciones para calcular las ganancias de calorsensible en verano:

. Para personas, Cant. x Coef.

. Para artefactos, Pot. x 0,86

. Para Iluminación, 0,86 x Pot. x Sup.

. Para Infiltración, 0,31 x Vol. x

- Columna 18: Se efectuarán las operaciones para calcular las ganancias decalor latente en verano:

. Para personas, Cant. x Coef.


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Para Infiltración, 0,71 x Vol. x he.

Todos los valores obtenidos en las columnas 15, 17 y 18 se redondearánsin decimales.

Sub total 2:Se sumarán los resultados obtenidos en las columnas 15,

17 y 18, más los valores transportados de la planilla anterior como Sub total 1,obteniéndose los Sub totales 2 para invierno y verano.

Se procede a calcular el factor de calor sensible, dato que nos servirá a la hora dedeterminar el caudal de aire a insuflar en el local.

GANANCIAS POR AIRE EXTERIOR (ver lección Nº 8)

En la planilla se asentarán los siguientes datos:- Columna 19: No se usa.- Columna 20: Los coeficientes de Calor Sensible, según lo explicado en la

lección Nº 8.- Columna 21: No se usa.- Columna 22: Los volúmenes de TAE, calculados según lo explicado en la

lección Nº 8.

- Columna 23: La t de invierno, calculada en el encabezamiento.- Columna 24: Se efectuará la operación para determinar las pérdidas de:

calor sensible: en invierno 0,31 x Vol. x t.

- Columna 25: La t de verano, calculada en el encabezamiento.- Columna 26: Se efectuará la operación para determinar las pérdidas de:

calor sensible: en verano 0,31 x Vol. x t.

- Columna 27: Se efectuará la operación para determinar las pérdidas de:

calor latente: en verano, 0,71 x Vol. x he.

Sub total 3:Se sumarán los resultados obtenidos en la columna 24, 26 y 27sub. totales 3 para verano

CARGAS TOTALES SOBRE EL EQUIPO

Se sumarán los sub. totales 2 + 3, de las columnas de invierno de veranoObteniéndose los totales del Balance Térmico, expresado en Kcal. / h, que nos estánindicando la capacidad de los equipos que deberemos instalar en cada uno de los localesa los estamos realizando su estimación de carga térmica.


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PLANILLA para el T.P. Nº 3

ESTIMACIÓN DE LAS CARGAS TÉRMICAS ( I ) Tema

UBICACIÓN : DESTINO :

Condic iones de Diseño para INVIERNO Condici ones de Diseño para VERANO

Fecha y Hora : ....................................................... Fecha y Hora : ..........................................................

t.b.s. Exterior ºC : t.b.s. Exterior ºC :

t.b.s. Interior " : t ºC : t.b.s. Interior " : t ºC:

h.rel . Exter ior % : h.rel . Exter ior % :

h.rel. Interior " : he : h.rel. Interior " : he :

Cargas Externas por TRANSMISIÓN y RADIACIÓN INVIERNO VERANO

Columna 1 2 3 4 5 6 7 8 9

K ó CALOR D.E.T. CALOR

Cerramientos Orient RS S fr t SENSIBLE ó t SENSIBLE

M1 ----

M2 ----

M3 ----

M4 ----

V1 Tr. ----

" Rd. ---- ---- ----

V2 Tr. ---

" Rd. --- ---- ----

V3 Tr. ---

" Rd. ---- ---- ---

V4 Tr. ---

" Rd. ---- ---- ---

Puerta 1 Tr. ---

" Rd. --- ---- ----

Puerta 2 Tr. ---

" Rd. --- ---- ----

Piso Tr. ---

Techo Tr. ---

" Rd. --- --- ----

Sub total 1 :


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PLANILLA para el T.P. Nº 4

ESTIMACIÓN DE LAS CARGAS TÉRMICAS ( II ) Tema

Sub total 1:( viene de la planilla anterior ) .................................

Cargas Internas INVIERNO VERANO

Columna 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Pot. Vol. CALOR

he CALOR CALORCant. Coef . (W) ó Sup. t SENSIBLE ó t SENSIBLE LATENTE

Personas Cal. Sensible ----- ----- ----- ---------- ----- ----------

" Cal. Latente ----- ----- ----- ---------- ----- ----------

Artefactos Cal. Sensible 0,86 ----- ----- ---------- ----- ----------

" Cal. Latente ----- ----- ---------- ----- ----------

Iluminación ----- 0,86 ----- ---------- ----- ----------

Infiltración Cal. Sensible ----- 0,31 ----- ----------

Infiltración Cal. Latente ----- 0,71 ----- ----- ---------- ----------

Sub total 2

Q cs

FCS = -------------------- = ---------------------------------------- =Q cs + Q cl

Cargas por Aire Exterior

Columna 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Vol. CALOR he CALOR CALORCoef. (m3) t SENSIBLE o t SENSIBLE LATENTE

TAE Cal. Sensible ----- 0,31 ----- ----------

TAE Cal. Latente ----- 0,71 ----- ----- ---------- ----------

Sub total 3

CARGAS TOTALES SOBRE EL EQUIPO:

INVIERNO, Calor Sensible Kcal / h (Sub total 2+3)

VERANO, Calor Sensible + Calor Latente Kcal / h

(2 + 3) (2 + 3)Tn de Refrigeración=


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3ra Semana:CALCULO DE CAUDALES

MEDIANTE EL USO DEL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO

Mediante el Diagrama Psicrométrico es posible determinar gráficamente lascaracterísticas físicas del aire exterior e interior, datos que nos permitirán resolver losproblemas relacionados con el acondicionamiento térmico de los ambientes a diseñar.

A partir de dos cualesquiera de los parámetros conocidos del aire, podremosprecisar las demás condiciones del mismo, efectuando sobre el ábaco o diagramapsicrométrico las operaciones correspondientes.

Cálculo de Caudales de Aire.

Caudal Total.

Establecido el trazado de los conductos desde el equipo hasta el local y su recorridodentro de este, procederemos a calcular el Caudal Total de Aire a Impulsar, mediantela fórmula:

Qs

Cat = ----------------------0.31 (t i – t lmp)

donde:

Cat = Caudal de aire total a insuflar en el local (m3 / hora).

Qs = Calor Sensible total [Kcal/h], según Balance Térmico.

0.31 = Valor tomado como constante.

t i = Temperatura de Diseño Interior.

t Imp = Temperatura de Impulsión del aire, determinada gráficamente en el

diagrama Psicrometrico, de la siguiente manera:

a ) determinar el Factor de Calor Sensible, con datos del Balance Térmico.

QsF.C.S. = ----------------

Qs + QI

b ) Establecer el Factor de Contacto del serpentín a usar, de acuerdo a los datos del


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fabricante. En general puede usarse la siguiente escala:

Tabla 2. Serpentines de 3 hileras: Fc = 0.80

Factores de 4 " 0.85

Contactos 6 " 0.90

8 " 0.95

c ) Utilizando el Diagrama Psicrométrico ( Abaco I), por el Punto del Abaco (Pa),trazar una recta que pase por el F.C.S. calculado anteriormente con los datosaportados por el balance térmico ( recta A).

♦ Por el punto que marca la ti y la hr, establecidos como Condición de diseñoInterior para el Balance Térmico, trazar una paralela a la recta A encontrada en elpaso anterior, hasta que corte la Curva de Saturación ( punto ts ).A esta nueva recta, trazada entre ti y ts, la denominaremos B.

Midiendo en cualquier escala la longitud de la recta B, (distancia entre ti y ts ), semultiplica este valor por el Factor de contacto fc elegido previamente y a este valorL resultante se lo mide sobre la misma recta B, a partir de ti , determinando elpunto c.

L= recta B * fc

♦ Bajando por el punto c una vertical, hasta encontrar la escala deTemperatura de bulbo seco ( t bs), encontraremos sobre ella la Temperatura deImpulsión ( t Imp ) buscada, para ser aplicada en la fórmula del caudal total.


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Calculado el caudal total Cat, expresado en m3/hora procedemos a convertirlo enm3/minuto, ya que en el ábaco para el calculo de las secciones de conductos, elcaudal viene expresado en m3/minuto.

Caudal total en m3/hora

Caudal total en m3/minuto = -----------------------------------60

2-1 Caudales por tramo. Caudales de cada Reja o Difusor .

Conocido el Caudal Total de aire(Qat) y en base al esquema de distribución derejas y difusores establecido en el apartado 1 - 2, calcularemos los caudales quecircularán por cada tramo de conducto, dividiendo este Caudal Total en formaproporcional a los volúmenes de los sectores que cada reja o difusor deberáalimentar ( Qr ).

Para el ejemplo que sigue recurrimos a uno de los dos esquemas de distribuciónvistos anteriormente y suponiendo que cada una de las 8 rejas previstas insuflaigual cantidad de aire, podremos determinar el caudal de cada una de ellas( Qr =Qat / 8 , expresado en m3/min).

Podremos calcular entonces el caudal que ha de circular por cada sector de los conductosde alimentación:

Q1 = Qat/2 = Qr4 + Qr3 + Qr2 + Qr1

Q4 = Qr4Q3 = Qr4 + Qr3Qr2 = Qr4 + Qr3 + Qr2

4ta Semana:CALCULO DE CONDUCTOS

TRAZADO Y CÁLCULO DE UN SISTEMA DECONDUCTOS, REJAS Y DIFUSORES DE AIRE


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El Cálculo de conductos es un método analítico que permite determinar la secciónde los conductos que transportarán el aire tratado y las dimensiones de las rejas ydifusores que lo distribuirán dentro del ambiente a acondicionar.

1. Método para el trazado del sistema.

1- 1 Elección de los elementos de dist ribución.

Se deberá establecer que tipos de elementos de distribución se han de utilizar parainsuflar el aire dentro del local, en función de las dimensiones del mismo; delespacio técnico disponible; existencia o no de cielorraso, vigas, columnas, etc. y porrazones de tipo plástico o estético (conductos ocultos o a la vista), pudiendoutilizarse para ello:

♦ Rejas.♦ Difusores.♦ Una combinación de ambos.

Rejas:Insuflan el aire en forma perpendicular al plano que las contiene. Se ubican en lascaras verticales de los conductos de impulsión, o en las paredes, generalmente enla parte superior de estas, a una altura superior a los 2 mts, para no provocarcorrientes de aire molestas para las personas que están de pié o circulando.Disponen de aletas verticales, horizontales o ambas a la vez, lo que permite unamejor orientación del flujo de aire de salida, dentro de cierto rango.En general se adopta como alcance necesario, las ¾ partes de la distancia entre lareja y la pared opuesta, con un máximo a cubrir de 6 a 8 mts.Se puede lograr mayores alcances, pero esto implicaría aumentar la velocidad desalida del aire, y consecuentemente, un mayor nivel de ruido, situación que enalgunas aplicaciones puede resultar molesto.


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Los fabricantes de rejas las proveen con diversos ángulos de salida. Los máximosalcances se obtienen con aletas dispuestas en forma vertical y paralelas entre sí O º(deflexión A) y los mínimos alcances - pero mayor cobertura a lo ancho - con aletasverticales con ángulos de hasta 55º (deflexión G)

Difusores: Insuflan el aire en forma paralela al plano que los contiene. Se los ubica en loscielorrasos o en la cara inferior de los conductos.Existen tres tipos, los Circulares, los Cuadrados y los Rectangulares o Lineales,todos distribuyen el aire en forma de un volumen esférico.


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El alcance del difusor es la distancia que existe entre su centro y la pared máspróxima.Se tratará de localizarlo en el centro geométrico de la zona que ha de alimentar,para que la distribución del aire sea homogénea hacia todos lados.Corno regla general, el alcance total en forma horizontal de los difusores, hacia

ambos lados de su centro (L), no deberá superar el valor de la altura a la cual éstese encuentra instalado; (H) el límite de alcance horizontal es su altura.

L H

Para lograr los alcances de rejas o difusores, se deberá insuflar el aire dentro dellocal a una cierta velocidad (Velocidad de salida) que no debe superar los valoresrecomendados en la tabla siguiente, a fin de lograr niveles de ruido aceptables,según la actividad a desarrollar en el ambiente acondicionado:

TABLA I - Velocidad de salida recomendada para rejas y difusores

Bibliotecas 90 a 200 m/min.Viviendas, departamentos, dormitorios, oficinas, escuelas, 200 a 300Bancos, restaurantes, locales de negocio 300 a 400Locales industriales 400 a 500'

1- 2 Ubicación de Rejas y Difusores, Trazado de los Conductos.Se trazará un diagrama esquemático en escala, planta y corte, ubicando las rejas odifusores elegidos, según su alcance, previendo gráficamente que las zonas debarrido del aire de salida dejen los menores espacios sin cobertura.Se indicará también la ubicación de la o las rejas de Retorno, elementos estos quetienen como misión colectar el aire del local y Ilevarlo de retorno al equipo para sutratamiento y mezcla con el aire exterior de renovación (T.A.E.).Una vez localizadas las rejas y difusores, se realizará un esquema del trazado de


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los conductos de impulsión y retorno y la ubicación relativa de los equipos.Los siguientes esquemas son indicativos de las diversas maneras de trazar undiagrama.

3 Dimensionamiento de los Conductos.

3-1 Conducto Principal (Salida del Venti lador)

Conocido el Caudal de Aire total que pasará por el Conducto Principal ( Qat ), y losCaudales de cada uno de los tramos, para conocer las dimensiones de cada uno deellos se aplicará el método denominado de Igual Fricción o Igual Pérdida deCarga, que posibilita, mediante el uso del gráfico que se adjunta a la presente guía(Ábaco 2) determinar los diámetros correspondientes, de la siguiente manera:

a) Se deberá establecer la velocidad del aire en el conducto principal, a la salidadel ventilador, de acuerdo a la siguiente:


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Tabla 3:

- Bibliotecas, dormitorios y locales donde se necesita silencio 300 mts/min.- Viviendas, oficinas y comercios en general ......................... 450 “- Locales industriales ............................................................... 500 “

b) Ingresando con el Caudal de Aire Total (Qat) por la escala de CAUDALES(m3/min), se trazará una horizontal ( A) hasta que intercepte a la recta deVELOCIDADES (B, metros/minuto),por este punto trazar una vertical (C ), que nos determinará la Pérdida de Carga enla escala inferior ( mm de columna de agua / metro).

Esta recta auxiliar se mantendrá constante y servirá paradeterminar las secciones de los demás conductos del sistema.

Asimismo, por el punto de intersección encontrado anteriormente quedarádeterminado el diámetro del conducto a utilizar para ese Caudal de aire Total,mediante la recta de DIÁMETROS (D, expresada en centímetros).En el caso de no coincidir este punto con un valor exacto de diámetro, se tomará elvalor inmediato superior.3-2 Conductos secundarios.Para determinar los diámetros de conductos de los demás tramos, se ingresa algráfico con el caudal correspondiente a cada uno de ellos y se traza una horizontalhasta que ésta corte a la Recta de Pérdida de Carga ( C ), en este puntoencontraremos el diámetro de conducto a utilizar.3-3 Conversión de secciones circulares a cuadradas o rectangulares.Para determinar las dimensiones cuadras o rectangulares equivalentes de unconducto circular, recurrimos a una tabla ( Ábaco 3 ), que permite convertir

directamente las secciones equivalentes, en función del diámetro resultante segúnel cálculo anterior, y fijando uno de sus lados, conocer las dimensiones del otrolado.

PERDIDA de CARGA ( mm c.a./metro)

QatV E L O

C I D A D E S ( m

e t r o s / m i n u t o )

D I A M E

T R O S

( c m )

CAUDALES A

D

B

C

CAU

DALES

(m3/min)

Rectad

eP

érdidadeCargaConstante


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Para determinar las dimensiones de las rejas, utilizamos la:GRILLA DE SELECCIÓN DE REJAS DE INYECCION (ver Pág. 26 de tablas 2011)Ingresamos por la fila de caudales hasta encontrar el valor requerido por proyecto oinmediato superior en la grilla, y allí verificamos: que el valor de noise criteria sea

menor al admisible, este valor máximo admisible sale tabla RC o NC de Pág. 7apunte de sistemas de aire acondicionado (siete virtudes sin pecado), si no cumple,seguimos buscando en otras filas hasta encontrar un conjunto que cumpla concaudal y noise criteria, verificamos el alcance y saliendo a la derecha tendremos lasdimensiones, aquí también tendremos que verificar que sus dimensiones seancompatibles con el proyecto, caso contrario buscaremos otra situación que cumplacon el cometido.

caudal

dimensiones

Para dimensionar difusores utilizamos la:GRILLA DIFUSORES TIPO S1 (Pág., 27 tablas 2011)Donde entrando por el caudal (a la izquierda) nos movemos hasta cortar la velocidadrecomendada (tabla 1, Pág.14) y saliendo abajo tenemos el diámetro del difusor

5ta SEMANA Desarrollo de la documentación6ta SEMANA Seminario

EJERCICIO MODELO

4,4 m3/min 5,2 m3/min 5,9 m3/min 7,4 m3/min

12 16 2027

4,8 mts. 5,4 mts. 5,7 mts. 6,3 mts.

3,9 mts. 4,2 mts. 4,5 mts. 4,8 mts.

2,1 mts. 2,4 mts. 2,4 mts. 2,7 mts.

5,8 m3/min 6,8 m3/min 7,7 m3/min 9,7 m3/min

13 18 22 28

5,7 mts. 6 mts. 6,3 mts. 7,2 mts.

4,2 mts. 4,8 mts. 5,1 mts. 5,7 mts.

2,4 mts. 2,7 mts. 3,0 mts. 3,3 mts.

6,3 m3/min 7,4 m3/min 8,4 m3/min 11 m3/min

13 18 22 29

5,7 mts. 6,3 mts. 6,6 mts. 7,5 mts.

4,5 mts. 4,8 mts. 5,1 mts. 5,7 mts.

2,7 mts. 2,7 mts. 3,0 mts. 3,3 mts.

7 m3/min 8,2 m3/min 9,3 m3/min 12 m3/min

14 18 22 29

6,0 mts. 6,6 mts. 7,2 mts. 7,8 mts.

4,8 mts. 5,1 mts. 5,4 mts. 6,0 mts.

2,7 mts. 3,0 mts. 3,3 mts. 3,6 mts.


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A continuación se encuentra resuelto un Ejercicio Modelo, como el que se deberárealizar en los Trabajos Prácticos

1ra SEMANA

Diseño preliminarUbicación de sala de máquinas y de equiposTrazados tentativo de conductos (idea generadora o de partido)Habrá que insinuar el barrido de las rejas y difusores de forma tenue para que notransforme el plano en algo in entendible o pedir un plano de barrido aparte.-Ubicación de bocas de salida de aire (Rejas de inyección, o difusores, de retorno, toma deaire exterior etc.

2da SEMANABalance Térmico 1 (General sobre todo el edificio)

(Resolución de Delta T, Cargas por Transmisión y Radiación)

El ejemplo trata de estimar las pérdidas y ganancias de calor, en verano, de un local,cuya planta se adjunta, con las siguientes características y condiciones:

Aberturas:

P1 = 2.00 x 1.00 m

V2 = 1.40 x 2.80 m

a 18 ºCacondicionado

Local colindante

sin acondicionar

Local colindante

Altura = 3.50 m

P1

V2

V3V3

M2 M4

M1

M3

6 .

5 0

10.50

Local desarrollado en un solo nivel, sin edificación en la parte superiorEn una de las dos caras menores (M2), que es la fachada y está orientada al Oeste, seencuentran, la puerta de acceso, con un valor de K igual al del muro y una vidriera (V2),de dimensión indicada en el plano.

La otra cara menor (M4), limita con un local, cuya temperatura se sabe es de 18 ºCdurante todo el año.

Una de las caras mayores (M3), orientada al Norte, tiene dos vidrieras (V3), dedimensiones indicadas en el plano.

La otra cara mayor (M1), limita con un local cuya temperatura se desconoce.

Ubicación: Catamarca Destino: Comercio


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Cantidad de personas: 15 Actividad: De pie, marcha lenta.Iluminación: 22 W / m2 Artefactos : 3 computadoras de 300 W c/u.

CONDICIONES DE DISEÑO EXTERIOR (para CATAMARCA)

VERANO : 21 de enero 15 hs. tbs = 36.5 ºC hr = 45 %

CONDICIONES DE DISEÑO INTERIOR

VERANO : 21 de enero 15 hs. tbs = 27 ºC hr = 50 %

Caudal de aire de renovación recomendado:Grandes almacenes, número de fumadores pequeño: 13 m3 / h persona.

CARACTERÍSTICAS DE LOS CERRAMIENTOSMuros externos: K = 1,6 Kcal/h m2 ºC Color claro blanco-crema. Peso = 500 Kg/m2

Muros internos: K = 2,0 “

Techo : K = 1,4 “ Color claro Peso = 200 Kg/m2

Vidrios: K = 5,5 “ Fijos - Sencillo ordinario de 6 mm. Conpersianas

venecianas interiores color claro.

Puerta: K = 1,4 “ Metálica, de una hoja, calidad normal.

Ventanas: Metalicas, dos hojas, sin cierre, sin burlete.

CÁLCULOS AUXILIARES:Volumen del local: 238,88 m3

Q aire renovación : 13 m3/h persona x 15 personas = 195 m3

Q aire infil tración : 37,80 m (lineales de hendijas) x 1.86 = 70.31 m3/h

Q aire TAE : 238,88 - 70.31 = 168.57 m3/h

M1 : 10,50 x 3,50 = 36,75 m2

M2 : (6,50 x 3,50) – 3,92 = 18,35 “

M3 : (10,50 x 3,50) – 9,52 = 27,23 “

M4 : 6,50 x 3,50 = 22,75 “

V2 : 2,80 x 1,40 = 3,92 “

V3 : 3,40 x 1,40 x 2 = 9,52 “

Techo : 10,50 x 6,50 = 68,25 “


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5 1 0

1 5

2 0

h e =

2 3 g r / K g

h e =

1 2 . 5 g r / K g

t b s

º C

h r 4 0

%

5 0 %

h r

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

2

7

3 6 . 5

Determinación Gráfica de la he

he = 10.5 gr/Kgδ


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Planilla para Trabajo Práctico

ESTIMACION DE CARGAS TERMICAS

UBICACIÓN : CATAMARCA DESTINO :COMERCIO

Condiciones de Diseño Condiciones de Diseño VERANO

Fecha y Hora : Fecha y Hora :21 de enero 15 hs

t.b.s. Exterior ºC : t.b.s. Exterior ºC : 36.5

t.b.s. Interior " : δ t : t.b.s. Interior " : 27 δ t : 9.5

h.rel. Exterior % : 60 h.rel. Exterior % : 45

h.rel. Interior " : 50 δ he: h.rel. Interior " : 50 δ he: 10.5

Cargas Externas por TRANSMISIÓN y RADIACIÓNINVIERNO VERANO

CERRAMIENTOSK ó CALOR D.E.T. CALOR

Desig. Medidas Orient RS S fr δ t : SENSIBLE ο δ t SENSIBLE

M1 10,50 x 3,50 int. 2,00 36,75 4,8 349

M2(6,5x3,5)-((1,4x2,8)+(2x1)) O 1,60 16,83 1,7 46

M3(10,5X3,5)-((1,4X3,4)X2) N 1,60 27,23 4,4 192

M4 6,50x3,50 int. 2,00 22,75 -9,0 -410

V1 Tr.

" Rd.

V2 Tr. O 5,50 3,92 9,5 205

" Rd. O 393,0 3,92 0,56 863

V3 Tr. N 5,50 9,52 9,5 497

" Rd. N 38,00 9,52 0,56 203

V Tr.

" Rd.

P1 Tr. O 1,40 2,00 9,5 27

" Rd.

P2 Tr.

" Rd.

Piso

Techo Tr. 10,50x6,5 0 1,40 68,25 11,4 1089

" Rd.

Sub total 1 3061


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Cálculo de Delta he en ábaco Psicrométrico, Resolución de Cargas Internas y Cargas poraire exterior, CALOR LATENTE)Definir las Kcal/h o Frig/h por cada salón o sala.-

Transporte Sub Total 1 : 3061

CargasInternas

Pot. Vol. CALOR δhe CALOR CALOR

Cant. Coef. Wo

Sup. δt SENSIBLE ο δt SENSIBLE LATENTEPersonas C.

Sensible 15 50 750" C.

Latente15 65 975

Artefactos C.

Sensible 3 0,86 300 774

Artefactos C.Latente

Iluminación 0,86 22 68,25 1291Infiltración C.

Sensible 0,31 70,31 9,5 207" C.

Latente 0,71 70,31 10,5 524

Subtotal 2 3022 1499

Cargas sensibles totales= subtotal 1 + subtotal 2 = 3061+3022 = 6083

F.C.S =

Q cs

=

6083

= 0,80Q cs + Qcl

6083+1499

CargasPor AireExterior

CALOR δhe CALOR CALORT.A.E. C.Sensible Coef. M

3 δt SENSIBLE ο δt SENSIBLE LATENTE" C.

Latente0,31 124,69

-19,70

9,5 367

0,71 124,69 10,5 930Sub Total 3 : 367 930

TOTAL (Kcal/h) subtotal 1 + subtotal 2 + subtotal 3 6450 2429

Carga total sobre el equipo (calor sensible + calor latente8879 Kcal./h.

Tn. de Refrigeración 2.93 TR


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3ra SEMANA

CÁLCULO DE CAUDAL TOTAL: a) Cálculo de F.C.S., b) Resolución de Temperatura deImpulsión en ábaco Psicrométrico, c) Aplicación de la Fórmula de Cálculo de caudal

total para verano.CÁLCULO DE CAUDAL POR TRAMO y de cada boca de salida.-Realizar un esquema de conductos llenando el mismo con todos los caudales.-En 5ta semana, aparece un grafico de locales con esquema unifilar de conductos,deben calcularse los caudales totales y de cada tramo, a partir de los siguientesdatos:Local 1 y 2 Qs 4.963 Kcal/h Ql 945 Kcal/hLocal 3 Qs 9.926 Kcal/h Ql 1.890 Kcal/h En ambos casos la temperatura ti = 28 y la HR del 50%

Factor de contacto del serpentín FC= 0.80

PROCEDIMENTO DE CÁLCULO

1.- Determinación del Caudal de Aire Total (Qat), en el conducto principal, ala salida del ventilador del equipo.

Calor sensiblea) Calcular el F.C.S. para cada local : ---------------------------------------

Calor sensible + calor latente

4.963F.C.S. locales 1 y 2 = ------------------- = 0,84

4.963 + 945

9.926F.C.S. local 3 = --------------------- = 0,84

9.926 + 1890


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I a

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b) Determinar gráficamente la temperatura de impulsión (t Imp) para los treslocales :

c) Aplicando la fórmula de Caudal Total de Aire a Impulsar, calcular Qat deverano para cada local:C.S. 4.963

Qat =-------------------------- locales 1 y 2=------------------ = 1524.7 m3/h c/ local.0.31 (t. local-t. imp) 0.31 (28 – 17,5)

1524.6 m3/hConvertir a m3/min…………………………. ------------------------ = 25.41 m3/h(los ábacos están en m3/min.) 60 min./hora

9.926 3049.5Qat local 3= -----------------------= 3049.5 m3/h, ------------ = 50.82m3/min

0.31 ( 28 – 17,5 ) 60

d) El Total de Aire a Impulsar para los tres locales, a la salida del ventiladorserá :

Qat 1 + Qat 2 + Qat 3 = 25,41 + 25,41 + 50,82 = 101,64 m3/min.

Este dato es muy importante por cuanto con el se comienza el calculo deconductos

F.C.S.

0,84

P.A

h r

5 0

%

F.C. 0,80

t.b.s. ºC t Imp td

17,5 28,0


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e) Calcular el caudal de aire que saldrá por cada reja o difusor, estableciendoque por cada una de ellas sale igual cantidad :

Qr locales 1 y 2 = 25,41 / 4 = 6,35 m3/min. por cada reja.(4 p/local)

Qd local 3 = 50,82 / 6 = 8,47 m3 / min. por cada difusor.(6)

f) Calcular los caudales de cada uno de los tramos de conductos:

Q7 = 6,36 m3 / min. Q9 = 8,47 m3/min.

Q6 = 12,70 “ Q8 = 16,94 “

Q5 = 19,05 “ Q4 = 25,41 “

Q1 = 25,41 “ Q3 = 50,82 “

Q2 = Q1 + Q3 = 25,41 + 50,82 = 76,23 m3/min.

Qat = Q1 + Q2 = 25,41 + 76,23 = 101,64 m3/min.

Fíjese que al calcular a partir de la suma de todos los tramos, el valor debecoincidir con el calculado en el punto d)

4ta SEMANA

CÁLCULO DE CONDUCTOSCÁLCULO DE CONDUCTO PRINCIPAL, utilización de ábaco para el cálculo de

conductos redondos mediante el método de igual pérdida de carga.-Cálculo DE CONDUCTOS SECUNDARIOS, utilización de ábaco para el cálculo deconductos redondos mediante el método de igual pérdida de carga.-CÁLCULO DE CONDUCTOS RECTANGULARES, utilización de ábaco para la conversiónde conductos redondos a rectangulares o cuadrados.- (Si fuese necesario según el proyecto)CÁLCULO DE REJAS DE INYECCIÓN O DIFUSORES.Cálculo de Rejas de Inyección: Utilización de la grilla de rejas de Inyección con laverificación de nivel de ruido (NC)

Cálculo de Difusores: Utilización de la grilla de Difusores circulares tipo S1, dentro delrango de NC 35 a 40


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Calcular las dimensiones de los conductos de mando para acondicionar enverano los locales indicados en el esquema, destinados a negocio, con lossiguientes datos:

Velocidad máxima en el conducto principal = 400 metros minuto

Altura máxima disponible para conductos = 30 cm.

A) Conocidos los caudales de cada uno de los tramos de conductos, (trabajorealizado en la semana anterior) se determinarán los diámetroscorrespondientes, mediante la utilización del Ábaco calculo de conductos,aplicando el método de Igual Fricción o Igual Pérdida de Carga, explicado en

el práctico:

EQUIPO FAN-COIL

Qat = 101,64 m3/min

Q1 = 25,41

Q2 = 76,23 m3/min

0 = 50

0 = 35

Q7 = 6,35 Q6 = 12,7 Q5 = 19,05

Q7 = 6,35 Q6 0 12,7 Q5 = 19,05 Q1 = 25,41

0 = 350 = 25 0 = 30

Q9 = 8,47 Q8 = 16,94

LOCAL 3

LOCAL 1 LOCAL 2

Qr = 6,35

Qd = 8,47 m3/min

CENTRAL

0 = 20 0 = 25 0 = 30

0 = 35

0 = 60

0 = 50

Q9 = 8,47 Q8 = 16,94 Q4 = 25,41

Q3 = 50,82

Q4 = 25,41

Lado

a


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Ingresando por la escala de la derecha (CAUDALES) 101, 64 m3/min.,encontramos su intersección con la velocidad a la salida del equipo 400m/min., punto que nos determinará la recta Pérdida de Carga Constante 8.5mm de c.a. / 100 m., y el diámetro del conducto Principal 57 cm.

Como nuestros valores casi seguro no coinciden con los del ábaco, trabajamospor interpolación y tomando el valor mayor resultante.

Luego, ingresando con cada uno de los demás caudales,(deberemosinterpolar) e interceptándolos con la recta obtenida (8.5 de perdida de cargaque mantendremos constante), obtendremos los siguientes valores para cadatramo, que además serán convertidos de circulares a cuadrados, teniendo encuenta la altura máxima de los conductos, indicada en los datos, mediante el

ábaco de conversión. (Véase que en algún caso podríamos tener otrasdimensiones y que por otras razones de proyecto serian mas convenientes)

Cálculo de conductos y Conversión de secciones circular a cuadrado o Rect.

Tramo Caudalm3/min. cm. cm.

Qat 101,64 57 30 x 100Q1 25,41 36 30 x 40Q2 76,23 51 30 x 80Q3 50,82 45 30 x 60Q4 25,41 36 30 x 40Q5 19,05 36 30 x 40Q6 12,70 26 30 x 20 o 25 x 25Q7 6,35 20 30 x 15 o 25 x 15Q8 16,94 30 30 x 30Q9 8,47 24 30 x 20 o 25 x 25

B) Seleccionar las dimensiones de cada reja,

Mediante la grilla para selección de rejas de inyección

Caudal en cada reja = 6,35 m3/min.Tipo de deflexión = 22.5Alcance necesario = 4,5 mDistancia reja cielorraso = menor de 80 cmNoise criteria = no mas de 35

Con estos datos entramos en la SELECCIÓN DE REJAS DE INYECCION (ver tablas

)y en el grupo de menos de 80 cm, deflexión 22.5, alcance 4.6 nosdesplazamos a la izquierda hasta encontrar la línea vertical de caudal (algo


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menos de 400 m3/h) y luego subimos por la línea diagonal hasta el borde delábaco, de allí hacia arriba y tenemos varias opciones dimensionales como ser400x250 o 500x200Para verificar el NC concurrimos a utilizar la grilla de verificación de N.C. donde

en la primera planilla (arriba), buscamos el área neta para la dimensión elegida500x200 y es de 0,057 m2, con este dato entramos en el ábaco (más abajo) ydesplazándonos horizontalmente hasta la línea de caudal y de allí saliendovertical hacia abajo observamos menos de 25 db(A) o sea correcto.

Entonces decimos las rejas serán de 500x200 mm

C) Determinar las dimensiones de cada difusorAlcance = 3 m

Caudal en cada difusor = 8,47 m3/min. (o sea 508 m3/h)Noise criteria = menos de 35

Mediante la GRILLA DE SELECCIÓN DE DIFUSORES PLANOSentrando por la parte inferior en la línea vertical de 508 m3/h hasta

interceptar la línea de alcance 3m encontramos un difusor diámetro 250 mm, luegoseguimos verticalmente para (en la parte superior) verificar que para ese caudal eldiámetro 250 tiene un db(A) de 35 que es ligeramente mayor que NC 35, por lo tantoesta bien.

Entonces decimos los difusores planos tipo S1 serán de diámetro = 25 cm

D) Calcular la o las reja (s) de retorno Primero debemos calcular el caudal de retorno, que será igual aire deinyección menos el caudal de aire exterior ingresado al equipo, para este caso:Cantidad de personas = 40 personasCaudal de aire = 101,64 m3/m o (x60), 6098 m3/hAire exterior = 40 pers x 17 m3/h.pers = 680 m3/h

Caudal de retorno = 6.098 – 680 = 5418 m3/h

Con este dato ingresamos a la GRILLA DE SELECCIÓN DE REJAS DE RETORNOTomando en la parte inferior NC 35 ascendemos verticalmente hasta 5.500 m3/h ysaliendo horizontalmente a la izquierda leemos 0,32 m2 luego en la tabla adjuntabuscamos y encontramos 600x900 área de 0,31 m2

Entonces decimos la reja de retorno será de 600 x 900 mm.

tp-aire acondicionado-2014.pdf

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