apuntes de aire acondicionado i

7/25/2019 Apuntes de Aire Acondicionado i

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DEFINICION DE AIRE ACONDICIONADOEl aire acondicionado es la técnica para controlar los factores que afectan lascondiciones físicas y químicas de la atmósfera dentro de cualquier espaciodestinado a ocuparse por personas para su comodidad o bien para realizar procesos industriales.

Existen sistemas de aire acondicionado totales, los cuales trabajan en cualquier estación y mantiene las condiciones deseadas tanto en verano como en invierno,también existen sistemas de aire acondicionado llamados parciales que mantienenlas condiciones deseadas únicamente en verano o bien en invierno.

Refrieración !condicionamiento de !ire

Espacio por espacio por Refrierar acondicionar

"arciales #por periodos cortos$%otales #todos los días &' (rs.$

&)* + ser umano-) umedad relativa ser umano

velocidad lainuyendo

ntemecanicamecontrolar

filtros

R N

Pureza

dim..

condiciones constantes

Estudio psicometrico#termodin/mica$

.

→→

Hr

aireel enfriandooclentandoS BT

%

...

0ínea de !condicionamiento1, comodidad,

aire

ventilación mec/nica sistema de aire lavado sistema del aire acondicionado

2n sistema de acondicionamiento de aire debe operar en forma continua ysimultanea sobre las siuientes manitudes, para poder considerarse completo.a$ %emperaturab$ (umedadc$ "urezad$ 3ivel de ruido

E.

A.

A.



"ara él calculo de un sistema de acondicionamiento de aire para un espaciodeterminado debe efectuarse en primer término el llamado balance térmico que esel an/lisis de todos aquellos conceptos que concurriendo en forma simultanearepresenten anancias o perdidas de calor.Este balance debe efectuarse tanto para verano como para invierno y a la ora

m/s desfavorable por lo que respecta a las condiciones del medio exterior 0a ora m/s desfavorable durante el invierno ocurre entre las & y las - rs. a.m. ydurante el verano de las 4' a las 4'rs p.m.+uando los sistemas no trabajen las & rs. del día se tomaran las condiciones m/sdesfavorables que ocurran durante las oras de servicio.

CALCULO DEL BALANCE TERMICO"ara todo proyecto de aire acondicionado se debe realizar un balance termicopara verano y otro para invierno considerando s elementos que concurran enforma simultanea analizando el servicio que se va a suministrar5 los conceptos queintervienen en el balance térmico son los siuientes64$ %ransmisión de calor a través de muros, puertas, ventanas, tecos, pisos, etc.&$ 7anancia de calor por ocupantes8$ +ara térmica anada enerada por infiltración'$ 7anancia de calor por alumbrado y equipo-$ 7anancia de calor por efecto solar.

1.- CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA PRODUCIDA POR LA TRANSMISIONDE CALOR A TRAVES DE LAS PAREDES."ara el c/lculo de este concepto se deber/n utilizar los mismos criterios y losmismos modelos matem/ticos que se estudiaron en la clase de refrieración, loúnico que cambiara es la utilización y aplicación de las tablas

9!%ER:!0 #;$ coeficiente0ana animal ).&-0ana mineral ).&<=ibra de madera ).&<"apel ).&>"aja de vidrio ).&?+orco ).8)

!sbesto ).8)"ulpa de madera ).8'@aazo de caAa ).8'

!lodón ).8<

!serrín suelto ).')9adera de pino ).>B9adera de caoba ).?)%ierra suelta 8.)

!planado de yeso 8.8 !planado de cal '.)0adrillo común -.)Cidrio -.-



!planado de cemento B.)+oncreto 4&.)"iedra 4&.-%abique refractario 4-.)9/rmol &).)

7ranito &&.) !cero 8)).)(ierro 8-.)Dinc >>).)

!luminio 48B).)+obre &<<-.)"lata &B').)

2.- CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA GENERADA POR EL CONCEPTO DEINFILTRACIONEn todos los locales existe un paso continuo de aire ambiente exterior acia el

interior a través de los orificios de puertos y ventanas, el cual tiende a modificar latemperatura de dico espacio o local.

+omo es difícil calcular el /rea de paso del aire y m/s difícil medir su velocidad, sea determinado en forma experimental la cantidad de aire que entra que entra adiferentes tipos de espacios para poder calcular la cantidad de calor por esteconcepto.0a forma usual para expresar el volumen de aire que a entrado a locales es por medio de números de cambios de volumen de aire del espacio. #en función deltiempo$

+!R!+%ER:%:+! FE0 E"!+:G 3* FE +!9@:GFE CG029E3FE !:RE "GR(GR! #+. !.$

Espacios con puertas yHo ventanas interiores 75.05.0 →Espacios con puertas yHo ventanas en 4 muro exterior 0.175.0 →Espacios con puertas yHo ventanas en & muros exteriores 5.10.1 →Espacios con puertas yHo ventanas en 8 muros exteriores 0.25.1 →Espacios con puertas yHo ventanas en ' muros exteriores 0.30.2 →

Fe acuerdo con el luar de instalación, con las dimensiones del local y con la

temperatura #temperatura de diseAo$ a mantener se calcula la masa del aire por medio de la siuiente expresión matem/tica6 mRT PV =+onocida la masa el aire la cantidad de calor se calcula con la expresión eneral6

)(*** 11 AC T CpmQ INF ∆=

+omo el concepto de infiltración adem/s de presentar una transmisión de calor oriina la entrada de aire sucio exterior el cual puede daAar los productos enproceso o daAar y provocar molestias a los ocupantes5 en los sistemas de



acondicionamiento con aire se puede anular esta infiltración a base de crear unapresión interior positiva por medio de ventiladores los cuales inyectan un volumende aire superior al de extracción, oriinando que por los orificios y al abrir laspuertas salan al exterior o por procedimientos pr/cticos y mec/nico que pudieseaplicar el ineniero en diseAo

3.- CALCULO DE LA CARGA TERMICA POR OCUPANTES%odos los individuos representan una fuente constante de desprendimiento decalor, el cual pasa al espacio por las 8 formas conocidas que son6 conducción,convección, y radiación para el caso del calor sensible5 esta cantidad de calor espr/cticamente constante ya que la temperatura promedio del cuerpo umano esde 8<* +, variando muy poco el estado de actividad fisica."or lo que respecta al calor latente este es desprendido principalmente I4H& delaire para respiración, el cual sale del cuerpo umano con cierta cantidad de vapor de aua desprendiéndose adem/s por evaporación en la boca, nariz, ojos y por lapiel, la cantidad de calor latente desprendida depende exclusivamente del estadode actividad física de las personas5 estas cantidades de calores que desprendenlas personas se indican en la siuiente tabla6 J

[ ] Hr BT H H personasde N Q !S ocupantes *º=

4.- CALCULO DE CARGA TERMICA POR ALUMBRADO Y EQUIPO.0os sistemas de iluminación #incandescentes, fluorescentes, etc.$ b/sicamentetransforman la enería eléctrica que reciben en calor, el cual se desprendedirectamente en las lamparas, considerando que la totalidad de la eneríaeléctrica se transforma en calor el cual se disipa en el interior del espacio,calcul/ndose este calor desprendido con la expresión siuiente6

HR BT "ATS Q A 415.3*=

%odas las maquinas que son accionadas por motores eléctricos emplean parte dela enería consumida en vencer rozamientos que a su vez se transforma en calor y aluna parte en acer determinado trabajo que también se transforma en calor,por lo tanto, con excepción de las bombas idr/ulicas todas las maquinaseléctricas transforman dica enería eléctrica total que toman de la línea dealimentación en calor5 en las formulas siuientes se tienen 8 casos que sepresentan al efectuar un estudio y son64.K$ +uando la maquina y el motor se encuentran en el interior del espacio por

acondicionar6[ ]

HR BT HP

Q # 415.3*746*η

=

9ediante esta expresión se calcula la totalidad de la enería eléctrica que setransforma en calor.&.K$ +uando la maquina se encuentra en el interior y el motor afuera, se transformaen calor únicamente la enería correspondiente a la potencia nominal del motor6



HR BT HP Q # 415.3*746*=

8.K$ i el motor se encuentra dentro del espacio por acondicionar y la maquinaafuera la anancia de calor corresponde únicamente a las perdidas del propiomotor, emple/ndose para este caso la siuiente formula6

[ ] HR BT HP HP Q # 415.3*746*

−=

η

5.- CALCULO DE LA CARGA TERMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR.0os rayos solares al incidir sobre los muros, tecos, etc. Fe un espacio por acondicionar oriinan un calentamiento de ellos que a su vez sinifica un paso decalor acia el interior del espacio."ara él calculo de la anancia de calor por este concepto se requierefundamentalmente conocer la intensidad de la radiación solar, la cual varia deacuerdo con la situación eor/fica y la altura sobre el nivel del mar, dependiendoadem/s del /nulo de incidencia sobre las superficies, del color y la ruosidad.

+uando se desconocen uno o varios de estos factores, este concepto se puedecalcular suponiendo que el medio ambiente exterior tiene una temperaturasuperior a la real y se calcula con la misma formula eneral que se utiliza para latransmisión de calor a través de paredes.

'*** T AQ #S ∆=0a intensidad solar es m/xima entre & y - de la tarde y debe calcularse esteconcepto únicamente sobre las superficies afectadas.

AUMENTOS DE TEMPERATURAS SOBRE LAS CONDICIONES EXTERIORESRECOMENDABLES PARA EL CALCULO DEL EFECTO SOLAR.

%:"G FE 2"ER=:+:E :3+RE9,E3%G FE %E9"ER!%2R! #*=$

"ara muros claros al oriente 4-"ara muros claros al poniente 8)"ara muros claros al sur &)"ara ventanas al oriente &-"ara ventanas al poniente ')"ara ventanas al sur 8)"ara tecos orizontales claros '-"ara traaluces orizontales <)

0os valores anteriores corresponden a climas templados, para luares extremososaumentar del &) al 8) de los valores tabulados y para colores claros de 4- al&-

CANTIDADES DE CALOR DESPRENDIDAS POR PERSONAS EN BTU/R%:"G FE !+%:C:F!F ( (0 (%

"ara personas sentadas en reposo 4?- 4-- 8-)"ersonas sentadas con trabajo liero 4?- &)- '))"ersonas paradas con trabajo liero &)) &-) '-)"ersonas caminando en intervalos &)) 8)) -))



"ersonas contrabajo liero &&) -8) >-)"ersonas con trabajo medio 8)) >)) 4))"ersonas con trabajo pesado '<- ?B- 4'-)"ersonas con trabajo muy pesado -)) 4-) &)))

PROBLEMA 1.+alcular la cantidad de calor que debe suministrarse y eliminarse al taller seAaladoen la fiura siuiente para mantener en su interior &&L+ cuando en el exterior existen )L+ para invierno y 8-L+ para verano. +onsidere que la instalación seencuentra a nivel del mar.

>) ocupantes ,sM&)) @%2H,equipo 8)(" nM>-alumbrado 4- NOvelocidad int. & NmH,%@M &&L=

velocidad ext. && NmH,2 puertas y ventanas M 4.48 @%2H, ft& L=2 tecco M ).')2 piso M ).8-2 muro int. M ).')! puerta M >.- m&

0ocal no acondicionado

<)

&-

4-

8)

8)

0ocal acondicionadoa &>L=

%emp. ext. M 8-L+ verano%emp. ext. M )L+ invierno

#4$ #&$

4. 0adrillo común eM4' cm&. !lomerado de cemento eM& cm

!+G%.6 m

"!R! +!0+20!R E=E+%G G0!R+G3:FER!R G0!9E3%E E0 %E+(G

0as temperaturas del local no acondicionado para invierno y verano son6

F F F

T V#RAN$ A N l °=°+°= 832

7295...

F F F

T INVI#RN$ A N l °=°+°

= 522

7232...

@!0!3+E %PR9:+G "!R! CER!3G.

4. %ransmisión de calor a través de barreara y muros.



Q ! ft&S 2 @%2H ft& L=S ∆% L=S Q @%2HSQM!"# E$%&"'#" 8'&?.8- ).-B &8 '->'>.-8QCentana ><-.)- 4.48 &8 4?BB8.<-Q"uerta B).&- 4.48 44 ??&.-4

Q9uro :nt. !cond. 4'?B ).') B '>?8.<)Q9uro :nt. 3o !cond. B4B.-- ).') 44 8<)4.<&Q%eco &-<B) ).') &8 &8<&-<.))Q"iso &-<B) ).8- 44 ?BB<B.))

%G%!0 '4)4'>.?4

lg51.51 pue =% ft F

pu BT &

21

lg50

°=

lg787.01 pue =% ft F

pu BT &

21

lg0.8

°=

0os coeficientes de película para los muros interior y exterior son6

( )% ft %

BT v f

21 5.775.134.024.02 =×+=+=

( )% ft %

BT v f

22 725.225.15.01.25.01.2 =×+=+=

F % ft

BT

f & e

& e

f

'#

°

=

+++

=

+++

=2

22

2

1

1

1

58.0

725.21

0.8787.0

0.551.5

5.71

1

11

1

&. 7anancia de calor por ocupantes.

%

BT H personas NoQ S $CP 1400020070. =×=×=

8. +ara térmica por infiltración.

mRT PV =

l(

F Rl(

ft l(

ft ft

pu

pu

l(

RT

PV m 63.17708

)46072(3.53

237216)1(

lg)12(

lg7.14 3

2

2

2

=+°×

°

××==



%

CACA 0.2= %ablas

( ) ( )%

BT CAT mC Q P INF 28.1955030.2729524.063.17708 =×−××=∆=

'. +ara por alumbrado y equipo.

%

BT

&"

" &" "attsQ A 51225415.3

1

100015415.3 =××=×=

%

BT HP Q # 6.101903415.3746

75.0

30415.3746 =××=××=

η

%

BT Q # ) A 6.153128=

-. +ara por efecto solar.

+omo la instalación es a nivel del mar consideramos un clima extremoso, por loque le aumentamos un 8) al siuiente valor.

F T °=∆ 45

( ) F T N °=×+=∆ 5.583.04545

( )[ ]%

BT T A Q #S 837168725.589540.025680´' =−+××=∆=

CER!3GQ%R!3 @%2H(S '4)4'>.?4Q:3= @%2H(S 4?--)8.&BQG+2" @%2H(S 4')))Q ! T E @%2H(S 4-84&B.<QE @%2H(S B8>4<BQ% @%2H(S 4<)??'>.>? #48'.4< %R$

@!0!3+E %PR9:+G "!R! :3C:ER3G.

4. %ransmisión de calor a través de barreara y muros.

Q ! ft&S 2 @%2H ft& L=S ∆% L=S Q @%2HSQM!"# E$%&"'#" 8'&?.8- ).-B K') K>?-<).?&QCentana ><-.)- 4.48 K') K8'-B).&<Q"uerta B).&- 4.48 K&) K4B48.<-



Q9uro :nt. !cond. 4'?B ).') B '>?8.<)Q9uro :nt. 3o !cond. B4B.-- ).') K&) K<-'B.')Q%eco &-<B) ).') K') K'4)BB)Q"iso &-<B) ).8- K&) K4>?><)

%G%!0 K>)B8'?.<

&. 7anancia de calor por ocupantes.

%

BT Q$CP 14000=

8. +ara térmica por infiltración.

l(m 63.17708=

( ) ( )%

BT CAT mC Q P INF 70.3400050.2723224.063.17708 −=×−××=∆=

'. +ara por alumbrado y equipo.

%

BT Q # ) A 6.153128=

-. +ara por efecto solar.

"ara invierno se considera de ) @%2H

:3C:ER3GQ%R!3 @%2H(S K>)B8'?.<Q:3= @%2H(S K8')))-.>QG+2" @%2H(S 4')))Q ! T E @%2H(S 4-84&B.<QE @%2H(S )Q% @%2H(S KBB4&&<.>8 #K>8.'' %R$

ESTUDIO PSICROMETRICO DEL AIRE.El aire es una mezcla de ases cuya composición en el estado químicamente puro

es la siuiente6

3:%RG7E3G >B.)8 E3 CG029E3GI:7E3G &).?? E3 CG029E3

+G9"G3E3%E !R7G3 ).?' E3 CG029E33GR9!0E @:GI:FG FE +!R@G3G ).)8 E3 CG029E3

(:FRG7E3G ).)4 E3 CG029E3



3EG3 ).))4&8 "!R%EH9:0G3 FE "!R%E FE !:RE7!E (E0:G ).)))') "!R%EH9:0G3 FE "!R%E FE !:RER!RG ;R:"%G3 ).))))- "!R%EH9:0G3 FE "!R%E FE !:RE

IE3G3 ).)))))< "!R%EH9:0G3 FE "!R%E FE !:RE

El aire en su estado puro nunca se encuentra en el medio ambiente ya que en elsiempre se encuentran elementos extraAos o sea impurezas, las cuales son de &tipos6a.K$ :[email protected] como polvo, umos, vapores, olores, etc., las cualesprovocan molestias o bien pueden ser nocivas al cuerpo umano.b.K$ FEE!@0E G 3E+E!R:!.K como es el vapor de aua, ya que sin el no esposible la vida umana en condiciones normales.El aire es sumamente iroscópico dependiendo su capacidad para absorber vapor de aua en función directa de su contenido de calor.e entiende por aire seco, aquel que no contiene en lo absoluto vapor de aua ensuspensión.e entiende por aire saturado, aquel que contiene el peso m/ximo de vapor deaua en suspensión.e entiende por aire úmedo aquel que se encuentra comprendido entre los dosestados limites anteriores.En el aire saturado el vapor de aua se encuentra en el estado saturado seco y enel aire úmedo el vapor de aua esta sobrecalentado.0a solución adecuada de los problemas de acondicionamiento de aire requiere deun cabal conocimiento de las propiedades psicrometricas de la mezcla del aire ysu conocimiento.0a carta psicrometrica es la representación r/fica de las propiedades de lamezcla de aire con vapor saturado, con ella se pueden analizar r/ficamente laspropiedades psicrometricas y se facilita la solución de diferentes problemas.0a carta psicrometrica muestra la relación entre las propiedades del aire que son64. %E9"ER!%2R! FE @20@G E+G&. %E9"ER!%2R! FE @20@G (29EFG8. %E9"ER!%2R! FE RG+:G'. (29EF!F !@G02%! G E"E+:=:+!-. "GR +:E3%G FE (29EF!F RE0!%:C!<. CG029E3 E"E+:=:+G>. E3%!0":! G +!0GR E3:@0EB. E3%!0":! G +!0GR 0!%E3%E?. E3%!0":! G +!0GR %G%!0

"ara conocer a ciencia cierta y la aplicación de estas propiedades a continuaciónse establecer/n sus definiciones.

TEMPERATURA DE BULBO SECO0a temperatura de bulbo seco es la que se mide con un termómetro ordinario y esla medida del calor sensible del aire expresado en *= o *+.



UMEDAD ABSOLUTA O ESPECIFICAe llama umedad absoluta del aire a la cantidad de vapor de aua que contieneun aire seco en suspensión y se expresa en libras de aua por cada libra de aireseco o también en ranos de vapor de aua por cada libra de aire seco.

a*uadevapor dea*uadevapor de

oairede

a*uadevapor de

oairede

a*uadevapor de

a

nosl(

l(

noso

l(

l( H

gra70001

gra

secsec

=

PROBLEMA 2.+alcular la umedad absoluta o específica de 4 lb de aire saturado, que seencuentra a nivel del mar y con una temperatura de bulbo seco iual a B)L=.

..

..0223.0

S Al(

AV l( H a =

..

..gra5.157

S Al(

AV nos H a =

Fe la ley de Falton tenemos6

nT P P P P +++= ...21

VA AS T P P P +=

Fe las tablas de vapor tenemos6

2lg/507.0 pul( P VA =

0a presión del aire seco es6

2lg/193.14507.07.14 pul( P P P VAT AS =−=−=

El volumen específico del vapor de aua se obtiene de las tablas de vapor, el cuales de6

l( ft vVA /10.633 3=

El volumen específico del aire seco es6



( )

l( ft

ft

pu

pu

l(

F Rl(

ft l(

P

RT v

m

v

AS

AS /08.14

1

lg144

lg193.14

460803.533

2

2

2

=×

+°×===

"or lo tanto la umedad absoluta es6

..

..0222.0

/10.633

/08.143

3

S Al(

AV l(

l( ft

l( ft

v

v H

AV

AS a ===

POR CIENTO DE UMEDAD RELATIVAe define como la relación de la presión parcial del vapor en el aire con la presiónde saturación del vapor correspondiente a la misma temperatura existente, o bienes la relación de la densidad del aua en el aire con la densidad de saturación delvapor #vapor en condiciones de saturación$ a la misma temperatura.

{ }constanteatemperatur a saturacionde scondicione P

sespecifica scondicione P H

a*uadevapor

a*uadevapor

R)(

)(% =

B

A H R =

PROBLEMA 3.+alcular el porcentaje de umedad relativa de 4 lb de aire que se encuentra a niveldel mar, cuya temperatura de bulbo seco es de 44)L= y su temperatura de rocío esde B)L=.

2lg/7.14 pul( P P atmT ==2

)110( lg/2748.1 pul( P F VA =° #%ablas de vapor$

l( ft vVA /4.265 3= #%ablas de vapor$

Fe la ley de Falton tenemos6

A



nT P P P P +++= ...21

VA AS T P P P +=

0a presión del aire seco es6

2lg/4252.132748.17.14 pul( P P P VAT AS =−=−=

El volumen específico del aire seco es6

( )

l( ft

ft

pu

pu

l(

F Rl(

ft l(

P

RT v

m

v

AS

AS /71.15

1

lg144

lg4252.13

4601103.533

2

2

2

=×

+°×===

"or lo tanto la umedad absoluta de saturación es6

..

..gra35.414

..

..05919.0

/4.265

/71.153

3

S Al(

AV nos

S Al(

AV l(

l( ft

l( ft

v

v H

AV

AS

a ====

0a umedad absoluta parcial de la mezcla es6

..

..gra156

..

..0223.0

S Al(

AV nos

S Al(

AV l( H a ==

"or lo tanto el porcentaje de umedad relativa es6

%64.37/gra35.414

/gra156% ===

AS l(VAnos

AS l(VAnos

H

H H

SATRACI$N a

PARCIA!a

R

TEMPERATURA DE BULBO UMEDO.:ndica la cantidad de calor total contenido en el aire est/ expresada en L= o L+.

TEMPERATURA DE ROCIO.:ndica la cantidad de umedad contenida en el aire. Es la temperatura a la cual elaire se satura cuando se enfría, suponiendo que no ay aumento ni disminuciónde umedad, y est/ expresada en L=.

VOLUMEN ESPECIFICO.Es el volumen en ft8 que ocupa una libra de aire.

ENTALPIA O CALOR SENSIBLE.Es el calentamiento del aire seco. Es la cantidad de calor necesario para queexista un aumento de temperatura.



ENTALPIA O CALOR LATENTE.e refiere al cambio de aua en fase líquida a vapor de aua en la umidificación,o al cambio del vapor de aua en estado líquido en la desumidificación. Es lacantidad de calor necesaria para que exista un cambio de fase.

ENTALPIA O CALOR TOTAL.Es la suma de la entalpía o calor sensible #entalpía de aire seco$ y la entalpía ocalor latente #entalpía del vapor de aua$ contenido en una mezcla.

"RGTE+%G FE !:RE !+G3F:+:G3!FG4. 027!R, 2@:+!+:U3, "0!3G !RQ2:%E+%G3:+G&. @!0!3+E %ER9:+G8. E%2F:G ":+RG9E%R:+G'. +!0+20G T E0E++:U3 FE 0G EQ2:"G-. E%2F:G FE 0! F:%R:@2+:G3 FE0 !:RE<. E%2F:G E+G3G9:+G

PROBLEMA 4.Feterminar todas las propiedades psicrométricas de 4 lb de aire, que se encuentraa nivel del mar y que tiene ><L= de temperatura de bulbo seco y -B de umedadrelativa.

En la siuiente carta psicrométrica se muestra la localización de este punto y elvalor de todas sus propiedades psicrométricas.

F T BH °= 8.65

F T R °= 60

..

..gra78

S Al(

AV nos H a =

l( ft v /75.13 3=l( BT H T /6.30=l( BT % s /24.18=l( BT % ! /36.12=

El calor sensible y latente se calculan con las siuientes ecuaciones6

l( BT F F l(

BT l(T mC % BS p s /24.187624.01 =°×

°×==

l sT %% H +=

l( BT % H % sT ! /36.1224.185.30 =−=−=



PROBLEMA 5.+alcular la cantidad de calor sensible y cantidad de vapor de aua que ay quesuministrar a 4-))) lb de aire de -)L= de temperatura de bulbo úmedo y -) deumedad relativa para transformarlas a un estado final de B)L= de temperatura de

bulbo úmedo y ') de umedad relativa.

Fatos6%@(4M-)L=%@(&MB)L=-) (R4

') (R&

QMV( !%MV

0ocalizamos los dos puntos en la carta psicrométrica y encontramos que lastemperaturas de bulbo seco son6

%@4M<)L=%@&M4)4L=

El calor sensible de 4 lb de aire en el punto 4 y & es6

l( BT F F l(

BT T C % BS pS /4.146024.011

=°×°

==

l( BT F F l(

BT T C % BS pS /24.2410124.011 =°×

°==

0a variación de calor sensible es6

l( BT %%% S S S /84.94.1424.2412 =−=−=∆

El calor sensible total es6

BT l( BT l(%mQ S S 147600/84.915000 =×=∆=

El calor sensible también se puede calcula mediante la siuiente ecuación6

( ) l( BT F F F l(

BT l(T mC Q BS p s /1476006010124.015000 =°−°×

°×=∆=

"ara determinar el vapor de aua que ay que suministrar, se obtiene la umedadabsoluta de los dos puntos en la carta psicrométrica.



..

..0054.01

S Al(

AV l( H a =

..

..0173.02

S Al(

AV l( H a =

0a variación de umedad absoluta es6

..

..0119.00054.00173.012

S Al(

AV l( H H H aaa =−=−=∆

El vapor de aua que se debe suministrar al aire es6

..5.1780119.015000 AV l( H m H aaT =×=∆=

PROBLEMA (.e tiene un local el cual tiene una anancia de calor sensible de 48)))) @%2H y

simult/neamente se desprenden en el interior de él -) lbC!H.

e instala un ventilador con capacidad de 4)))) ft8Hmin, el cual inyecta aireexterior de >)L= de temperatura de bulbo seco y ') de umedad relativa.+alcular todas las manitudes psicrométricas del aire a la salida del local.

f iltr

o

espacio por acondicionar

(a M -) lbC!H,

!ireexterior

!ire ainyectar

!ire de

extracción

C M 4)))) ft Hmin.

%

Qs M 48)))) @%2H,

8

Fatos6QM48)))) @tuH( !%M-) lb C!H%@4M>)L=') (R

min ft V /10000

3

=

Fe la carta psicrométrica obtenemos las siuientes propiedades6

%@(M-<L=%RM'-L=(%M&8.B @%2Hlb(aM).))<8 lb C!Hlb !



l( ft v /49.13 3=

l( BT F F l(

BT T C % BS p s

/8.167024.011 =°×

°==

l( BT % H % sT ! /78.168.23111 =−=−=

l( BT

l( ft

%minmin ft

% BT

m

Q%%% S S S S /92.2

/49.13

/60/10000

/130000

3

312 =

×==−=∆

l( BT %%% S sS /72.198.1692.2"2 =+=+∆=

l( BT T T C % BS BS P S /72.1924.0 222 =×==

"or lo tanto la %@& es6%@&MB&.4<L=

)( 12 BS BS p s T T mC Q −=

F F T m

QT BS

S BS °=°+

××=+= 17.8270

24.049.13

6010000

13000012

..

..

001124.0/4.44477

/50

312 S Al(

AV l(

l( ft

%l(VA

m

H

H H H

aT

aaa ===−=∆

..

..007424.00063.0001124.012

S Al(

AV l( H H H aaa =+=+∆=

0as condiciones del aire de salida son6

%@(M<&L=%RM'?L=(%M&B @%2Hlb(a&M).))>'&' lb C!Hlb !

l( ft v /8.13 3=

PROBLEMA ).e tiene un secador para tela de alodón la cual pesa al entrar a él 44& Hm y a lasalida una vez seca pesa B< Hm, la velocidad de paso de la tela por el secador esde 8) mHmin, para el secado se utiliza aire que tiene 44)L= de temperatura debulbo seco y '-L= de temperatura de rocío y a la salida del equipo tiene <)L= de



temperatura de bulbo seco y ?) de umedad relativa. +alcular la cantidad deaire que se debe circular por el secador.

C M 8) mHmin

.

E ! !

<)L= %bs?) (R

OsMB< Hm

OeM44& Hm

44)L= %bs'-L= %r

Fatos6OEM44& HmOMB< HmV*3+ ,/,'

%@4M44)L=%R4M'-L=%@&M<)L=?) (R&

+alculamos la cantidad de umedad por eliminar de la tela6

m * m * m * " " m S # /26/86/112 =−=−=

min

mos

min

nos

l(

nos

s

minminm

*

l(m * mv H a

gra4.12026

gra44.200

1

gra7000

60

1/30

454

1/26 ==××××==

0a cantidad de umedad que ana el aire es6

AS l(

VAnos%a

gra441 =

AS l(

VAnos%a

gra701 =

..

..gra26447012

S Al(

AV nos%% H aaa =−=−=∆

0a cantidad de aire por circular en el secador es6

min AS l( s AS l( AS l(VAnos

sVAnos

H

H m

a

a /55.462/7.7/gra26

/gra44.200===

∆=

mRT V P =



min ft s ft

ft

pu

pu

l(

F Rl(

ft l(

s

AS l(

P

RT mV /7.6409/83.106

)1(

lg)12(

lg7.14

)46091(3.537.733

2

2

2

==×

+°×°

×==

CALCULO Y TRAO DE LA LINEA DE ACONDICIONAMIENTOe llama línea de acondicionamiento a la recta que trazada sobre la cartapsicometrica une al punto que seAala el estado del aire que se desea mantener enel interior de un espacio con el punto que seAala a las condiciones que debe tener el aire a la entrada de dico espacio para mantener las condiciones deseadas.Esta línea o recta tiene la propiedad de que cualquier estado de aire que seencuentre sobre ella, pueda satisfacer el problema y la lonitud de esta línea esinversamente proporcional al volumen del aire manejado.u trazo lleva consio el an/lisis de la trayectoria del aire, esto con la finalidad deseleccionar adecuadamente la capacidad del equipo, el cual debe satisfacer lascondiciones en el local que se desea acondicionar.

"ara la representación de la línea de acondicionamiento en la carta psicometrica,se procede en la forma siuiente64$ e efectúa el balance térmico del espacio, determinando la cantidad de calor

sensible que se debe proporcionar o eliminar seún sea el caso, del espacioconsiderado. Q%

&$ +onocido el calor sensible por manejar, se calcula el volumen de aire necesariopor circular usando la expresión siuiente6

[ ] .)..(...*60*018.0

' C F + F ' C T

QV ST

∆=

•

En donde6•

V M cantidad de aire que debe circular por el espacio en min ft 3

Q% M cantidad de calor sensible por suministrar o eliminar del espacio en[ ] Hr BT

).)4B M al cabo necesario para elevar un ft8 de aire al nivel del mar en 4* = #Cv

Cp

en condiciones est/ndar$T ∆ M la diferencia de temperaturas de bulbo seco entre el espacio por

acondicionar #interior$ y la del aire que se va a suministrar al espacio #entrada$%&K%4 #*=$<) W factor de conversión

• 3ota.K 0os valores recomendables, tomando en consideración la comodidad delos ocupantes son los siuientes para las variaciones de temperatura

)(º6040

)(º2515

invierno F

verano F T

→→⇒∆

0os valores mínimos# 4-* y ')* =$ corresponden a instalaciones de m/ximacalidad, los medios #&)* y -)* =$ a instalaciones de tipo comercial y los m/ximospara instalaciones para tipo industrial



8$ +onocido el flujo volumétrico de aire por circular se determina la variación decalor sensible que sufre el aire a su paso por el espacio por acondicionar en@%2HlbS.

[ ]l( BT ST S S S

m

Q%%% •

+− =−=∆

12

)(

)(

[ ] Hr l(

v

V m si )60(

#

••

=

'$ +onocida la temperatura de bulbo seco que se desea mantener en el espaciose debe determinar el calor sensible correspondiente

$%**22

l( BT

BS S T Cpm, =

-$ +on el dato anterior se le restan o aumentan la variación de calor sensiblesufrida por el aire y se obtendr/ el calor sensible del aire a la entrada local

[ ]l(

BT

S S S %%% ∆±=

21

<$ +onocido el calor sensible del aire de inyección se calcula la temperatura debulbo seco del aire también de inyección

mCp

%T T Cpm,

S

BS BS S *

** 1

111=⇒= *=S

J 3ota.K "ara el calor latente el calor total o la umedad absoluta total, se produceen forma similar al calor sensibleP"#0&, .

%razar la línea de acondicionamiento para verano e invierno respectivamente, paraun cine cuyas características son las siuientes6

3úmero de butacas 8))).%emperatura de bulbo seco interior a mantener >&L=."orcentaje de umedad relativa a mantener -).7anancias por transmisión de calor y efecto solar de calor sensible '&))))@%2Hora."érdidas de calor sensible en invierno 4&)))) @%2Hora.Columen necesario y por relamento por circular &) min pies /3 por persona.

:nstalación al nivel del mar.



@!0!3+E %ER9:+G.

$CP S ST QQQ += 5 ./195 %ora BT H S =&/ra0005851953000 === S $CP H personasde NoQ

&/ra.0000051585000420000

=+=ST Q

4.&600.018

+, -&

∆=

F F F T T T

F T T T

BS BS

BS BS

°=⇒°−°=∆−=

°=−=∆

52& 2072

20

121

12

-

min

3 ies 527.777462060018.0

0000051, ==

()ra/ 294.682202m 60*

ies 8.13

ies527.77746

60*

,m

.

3

3

=⇒==

!(

min

+apacidad de la manejadora6 C M '< -&>.>>>min

pies3

m M &)& &?'.<B&%ora

!(

&. 12 S S %%% −=∆

/&' 968.4

()ra/ 682.202294

()ra&' 1005000

===∆m

Q% ST

( )/

&' 968.4=∆+S %



8. /&' 28.17( 720.241&m

222 -- =⇒==S %

'.

/

&' 312.12( 968.428.17121 - =⇒−=∆−= S S S %%%

-. F %

T S

BS °=⇒== 3.51& 0.24

312.12

24.0 1

1

1 -

"rocedemos de la misma forma para obtener otro par/metro para entrar en lacarta psicrometrica y poner el punto.

4. %ora BT Q ! /155 ersasde ==

()ra&' 465000+ 1553000 / =⇒= !Q

&. :FE9.

8.m

Q%%% ! ! ! !

=−=∆12

/&' 298.2

()ra/ 682.202294

()ra&' 465000

==∆ !%

( ) !(

BT % !

298.2=∆+

( 222222 / S T !S T % H %% H −=⇒+=

/&' 32.928.176.26(

2/ =−=

/&' 022.7298.232.9((( /// 21

=−=∆−=

/&' 334.19022.7312.12 111& =+=+= !S %%

Entonces con F °== 3.51&/

&' 334.1911 -&

+ondiciones de inyección6



A.-./gra)s

46sec)airede/iras

,.A.de/iras0066.0 84 %

022.7( 3.48&

312.12( 46&

334.19 3.51&

a

/

-

&-

11

11

11

===

=°=

=°=

=°=

!(

BT F

!( BT F

!( BT F

( ) ( )minmin

min33

3

:60000 ers)as3000:20,

ers)a )r:20,

==

=

e selecciona la manejadora con <) )))min

3:

CALCULO DE LA LINEA DE ACONDICIONAMIENTO PARA INVIERNO.

Fatos6

( )

50 %

72&

ers)a )r: 20,

120000

2-

3

=

°=

=

=−

F

min

%ora BT QS

BALANCE TERMICO+/lculo para cuando el cine esta vacío.

( ) %ora BT QS 120000=−

4. +!"!+:F!F FE 0! 9!3EX!FGR!

Es la misma que para verano, y su capacidad ser/ de C M <))))min

3:



&.m12

ST S S S

Q%%% =−=∆

!(

BT

%ora !(

%ora BT

%S

46.0( 5.260869

120000

-

−=∆⇒

−

=∆

ra 869.5260m 60

13.8

6000060

,m =⇒==

8. /&' 28.17( 720.241&m

222 -- =⇒==S %

'. +alor sensible en condiciones de inyección.

( ) /&' 74.17( 46.028.17121 - =⇒−−=∆−= S S S %%%

-. F %

T S

BS °=⇒== 74& 0.24

74.17

24.0 1

1

1 -

4. @!0!3+E %ER9:+G.

( ) ( )%ora

BT Q%ora

BT %ora

BT Q S S 465000; 585000120000 =⇒+=−

&.min

3:60000, =

8.m12

ST S S S

Q%%% =−=∆

!( BT

%ora !(

%ora BT

%S 78.1( 5.260869

465000

- =∆⇒=∆

ra 869.5260m 60

13.8

6000060

,m =⇒==

'. /&' 28.17( 720.241&m

222 -- =⇒==S %

-. +alor sensible en condiciones de inyección.



/&' 5.15( 78.128.17

121 - =⇒−=∆−= S S S

%%%

<. F %

T S

BS °=⇒== 5.64& 0.24

5.15

24.0 1

1

1

-

%ora BT Q ! /155 ersasde ==

()ra&' 465000+ 1553000 / =⇒= !Q

m

Q%%% ! ! ! ! =−=∆12

/&' 78.1()ra

/ 5.260869

()ra&' 465000

==∆ !%

!( BT %%% ! ! ! 5.7( 78.132.9

121 / =⇒−=∆−=

!( BT %% H S !T 23 5.155.7

1111 & =⇒++=

PROBLEMA .e tiene un taller cuya pérdida de calor sensible por transmisión es de ?B) )))@%2Hora. El equipo instalado tiene una capacidad de B) (", existen >)ocupantes con trabajo medio y los materiales que se encuentran en su interior est/n realizando un proceso, estos absorben una umedad de 4?) 0b deC.!.Hora. +alcular las condiciones de entrada del aire para mantener en suinterior >-L= de temperatura de bulbo seco con <) de umedad relativa.+onsidérese una eficiencia del B- para el equipo.

@!0!3+E %ER9:+G



%ora BT QQQ TRANS # $CP 300 + --& =++=

%ora BT Q$CP 21000+

()ra&'30070 ers)asde ) <'=- =⇒==

+onsiderando que el equipo se encuentra en el interior del espacio por acondicionar6

ra& 773.182393.415746

0.85

803.415746 ===

η

HP Q #

%ora BT

%ora BT

%ora BT 98000018.23977321000+-& −+=

%ora BT

%ora BT

%ora BT 98000018.23977321000+-& −+=

()ra&' 226.82719+-& −=

4. CG029E3 FE0 !:RE 3E+E!R:G "GR +:R+20!R.

&600.018

+, -&

∆=

F T °→=∆ 6040 #:3C:ER3G$

"ara invierno6

F F F T T T

F T T T

BS BS

BS BS

°=⇒°+°=−∆=

°=−=∆

115& 7540

40

121

21

-

!justamos F T °=∆ 30

F F F T T T

F T T T

BS BS

BS BS

°=⇒°+°=−∆=

°=−=∆

105& 7530

30

121

21

-

min

3 ies 198.358622

3060018.0

226.82719, ==



()ra/ 514.602796m 60*

ies 8.13

ies198.358622

60*

,m

.

3

3

=⇒==

!(

min

&.m12

ST S S S

Q%%% =−=∆

!( BT

%ora !(

%ora BT

%S 452.7( 6027.96514

82.719226

- −=∆⇒

−

=∆

8. /&' 18( 750.241&m

222 -- =⇒==S %

'. ( )/

&' 452.25( 5421.718121 - =⇒−−=∆−= S S S %%%

-. F %

T S

BS °=⇒== 05.106& 0.24

452.25

24.0 1

1

1 -

4. :FE9.&. :FE9.

8.Ade/

,.A.de/001968.06027.96514

()ra,.A.de/190

m

&

12

a===−=∆

%ora !(

%%% a Aa

A.-./,.A./0112.0

2=

a%

( ) aaaaaaa

%%%%%%% ∆+=∆−−=∆−=2221

A-/,Agra)s

92.127000*A-/

,A/01316.0

A.-./

,.A./

01316.0001968.001116.0

1

1

==

=+=

a

a

%

%

Entonces con6A-/

,Agra)s12.92( > 106

11 a =°= F T BS



A-./,Agra)s

12.92( 26.5 %

848.14452.253.40( 8.76

452.25( 1.65

3.40 05.106

a

/

-

&

1111

11

1

==

=−=−=°=

=°=

=°=

!(

BT % H F T

!( BT F T

!( BT F T

sT BH

R

BS

PROBLEMA 1+.e tiene un taller cuya anancia total de calor sensible es de <)) ))) @%2Hora.

(ay 4)) ocupantes con trabajo medio y se requiere suministrar 8))()ra

,Ade/

para los procesos que se verifican en el. +alcular la cantidad de aire necesario por circular, así como todas las propiedades psicrometricas de inyección,considerando que se debe mantener en el interior >-L= de temperatura de bulbo

seco y <) de umedad relativa.

@!0!3+E %ER9:+G.

()ra&' 000600=ST

Q

4.&600.018

+, -&

∆=

F F F T T T

F T T T

BS BS

BS BS

°=⇒°−°=∆−=

°=−=∆

50& 2575

25

121

12

-

min

3 ies 222.2222

2560018.0

000600, ==



()ra/ 618.35796m 60*

ies 8.13

ies222.2222

60*

,m

.

3

3

=⇒==

!(

min

&.m12

ST S S

Q%%% =−=∆

/&' 21.6

()ra/ 357.96618

()ra&' 600000

===∆m

Q% ST

( )/

&' 21.6=∆+S %

8. /&' 18( 750.241&m

222 -- =⇒==S %

'. /&' 79.11( 21.618

121 - =⇒−=∆−= S S S %%%

-. F %

T S

BS °=⇒== 125.49& 0.24

79.11

24.0 1

1

1 -

4. :FE9.

&. :FE9.

8.21

&

12 aa

acdici

m

⟩=−=∆ a Aa %%%

( )Ade/

,.A.de/00310.0357.96618

()ra,.A.de/300

−==∆−

%ora !(

%a

A.-./,.A./

00310.02−=

a%

( ) aaaaaaa %%%%%%% ∆+=∆−−=∆−=2221



A-/,Agra)s

100.17000*A-/

,A/0143.0

A.-./,.A./0143.000310.00112.0

1

1

==

=+=

a

a

%

%

Entonces con6 A-/,Agra)s1.100( > 125.4911 a =°= F T BS

USO DEL FACTOR DE CALOR SENCIBLE PARA TRAAR UNA LINEA DEACONDICIONAMIENTO.0a cara térmica total de refrieración est/ representada por la suma de loscalores sensibles y latentes.

Existe un término llamado Y=actor de +alor ensible =.+..Z, que relaciona laanancia del calor sensible y la del calor latente.

T

S

!S

S

QQ

QQQS C F =+=...

!nalizando esta expresión matem/tica, y si suponemos que las anancias decalor latente es cero el =.+.. valdr/ uno, y de otra manera si se diera el caso deque la única anancia fuera de umedad y el Qs fuera nulo, el =.+..M), por lotanto, cuando existen las dos caras, que es el caso normal en verano, el =.+.,varía entre ) y 4.

En la pr/ctica para acondicionar luares pequeAos como residencias, pequeAoscomercios, etc. se considera que la anancia de calor latente es la tercera partedel =.+.., o sea, que el =+M).>-.

in embaro ay ocasiones en que el =+, varía desde ).<) a ).?-, dependiendode las condiciones de umedad.

El =+ varía a cada instante dependiendo de la cantidad de persona, umedaddel medio ambiente, etc.

+uando se trata de instalaciones industriales o bien de instalaciones de mayor importancia y capacidad, como serían randes comercios, oteles, etc., laanancia del calor latente debe calcularse separadamente y así poder obtener elverdadero =.+.

0os valores obtenidos con este factor son de ran importancia para la adecuadaselección del equipo acondicionador y para determinar con bastante precisión lascaracterísticas psicrométricas del aire de suministro o de inyección."or lo tanto6



T T T

S

T T T

S

Q

T

Qm

T Cpm

Q

QS C F

QV QmQ

T CpmQ

∆∆

=∆∆

==

∆=∆=∆=

24.0...

5.4

"ara encontrar el =+ en un proceso en el que el aire de inyección decaracterísticas 3o. 4 se calienta y umedece asta una condición & #ver fi.$ con laayuda de la carta psicrométrica se obtiene esta línea de acondicionamiento de lasiuiente manera6

4.K %razar una línea paralela a 4K&, que pase por el punto de referencia de =+ YGZde la carta #B)*= y -)(R$ y prolonar la línea asta que la escala de =+, endonde se lee el valor directamente.

+uando se requiere conocer las características del aire de inyección 4, conociendoel =+, se traza la línea que el punto de referencia G con la escala del =+, selleva una paralela de esta línea al punto que represente la condición del aireinterior &, y las características del aire de inyección estar/n sobre esta paralela,conociendo ya sea la %@, la a u otra propiedad, se encuentra exactamente elpunto, o sea de las condiciones psicrométricas del aire de inyección.

PROBLEMA 11.e tiene un local con una anancia de calor total de 4)) ))) @%2Hora y un =+ M).>). 0as condiciones del aire interior son de6 %@ M >-L= y <-L= de %@(5 la

cantidad de aire suministrado es de ')))min

3: . %razar la línea de

acondicionamiento por el método del =+.

!( BT 55.5

40005.4

100000

,4.5

+ &

& ===∆

Fe la carta6 !( BT 30

2& =



!( BT H H H H T T T T 45.2455.530

2112 && =−=∆−=⇒−=∆

%@ M -?L= (R M B?

%ora BT 70000+

000100*70.0+*?-+ +

+?-

-

&-

&

-

=

==⇒=

( )

F

Cpm

QT S

°=

−=−=⇒−=

23.58&

0.246058.13

4000

7000075& &&m+

1

2112-

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO CON RECIRCULACION DE AIRE

"untos colocados en la carta psicrométrica.

+uando los locales por acondicionar son de condiciones limpias, puedeaprovecarse parte del aire interior que ya atrabajado, para volvarlo a circular por el local, mezcl/ndose con el aire exterior.

Este aire exterior representa el volumen necesario para las respiración de losocupantes y el aire recirculado es el complemento al total que se debe circular enel sistema. 3o siempre es posible efectuar esta recirculación debido a lascaracterísticas de los locales, por ejemplo no es permitido en salas de operación,



f/bricas de pinturas, oaquellas en donde desprendimiento de ases, vapores,polvos, etc. por que se contaminaría el ambiente.

"or lo contrario en escuelas, tiendas, oficinas, cines, teatros, ilesias, etc. es muyconveniente ya que con ella se reduce considerablemente la capacidad de los

equipos, lo que sinifica un aorro en costo inicial como de operación y demantenimiento.

apuntes de aire acondicionado i

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