Una fábula sobre el acondicionamiento

de aire

Era una onda cálida típica de julio y la humedad se sentía como en un baño turco. De repente, el sistema de acondicionamiento de aire del gigantesco edificio dejó de funcionar. En pocos minutos la temperatura de las oficinas alcanzo los 86°F. El edificio carecía de suficientes ventanas que permitan aliviar el agobiante calor. Las computadoras se averiaron, los empleados comenzaron a irse y los inquilinos amenazaban con demandas judiciales.

El personal de operación del edificio estaba desesperado. Nadie sabía qué hacer. Finalmente, se escuchó una voz que dijo:

“Hay que llamar a una persona especialista en acondicionamiento de aire y refrigeración“. En su desesperación el jefe de ingenieros aceptó la sugerencia.

Pocos minutos después la persona en cuestión entró al cuarto de máquinas del edificio, recorrió el lugar y después de revisar la compleja instalación capaz de suministrar 8000 toneladas de refrigeración, murmuró “mmm“, sacó un pequeño martillo y golpeó una válvula.

Inmediatamente la planta comenzó a funcionar y las condiciones en el interior del edificio volvieron a ser confortables.

El administrador del edificio dio las gracias a la persona y le preguntó cuanto le debía. La respuesta fue:

"2005 dólares“

“¡como!“, exclamó el administrador “¿2005 dólares por dar unos golpecitos a una válvula?“

“La cuenta por los golpecitos es de cinco dólares“, contesto el técnico

“los 2000 restantes son por saber cuál válvula golpear“.

¿Por qué tener: Calefacción ?

Aire acondicionado? Climatizador ?

PRINCIPIOS Y GENERALIDADES

HVAC HEATING

VENTILATING

AIR

CONDITIONING

SISTEMAS HVAC

Basa su

funcionamiento

En principios termodinámicos, como

transformaciones o intercambios del calor.

Opera de dos formas

ENFRIAMIENTO

Circulación de aire en el compartimiento o

habitáculo.

CALEFACCIÓN

Aporte energético al compartimiento.

1

2

3

4

•Controlar la temperatura

•Controlar la circulación de aire

•Controlar la humedad

•Purificar el aire

TEMPERATURA DEL AIRE Es apreciado por sensaciones que se determinan: Helado Caliente Frío Tibio Puede medirse de forma exacta con un termómetro: de bulbo seco de bulbo húmedo

VELOCIDAD DEL AIRE

Los beneficios de un ambiente con temperatura y humedad adecuadas, solo pueden transmitirse al cuerpo humano mediante una correcta circulación de aire. La velocidad del aire: No superará el valor de 0.25 m/s en las zonas de normal ocupación sedentaria y a una altura de suelo inferior a 2 m. Una velocidad inferior a 0.1 m/s puede producir una sensación de falta de aire, que también molesta.

HUMEDAD

"humedad relativa del aire" Se refiere al contenido de vapor de agua del aire. La humedad relativa es una medida del contenido de humedad del aire. Una caída de la temperatura incrementa la humedad relativa produciendo rocío.

LIMPIEZA DEL AIRE

El hombre, normalmente respira alrededor de 15 kg de aire cada día, lo que comparado con 1.5 kg que toma de aliento y 2 kg de agua que bebe, da idea de lo importante que es para la salud y el bienestar la limpieza del aire. Generalmente, éste está contaminado con impurezas, como el polvo, y debe filtrarse.

Condiciones de confort humano recomendada en el diseño de

interiores

Estación Temperatura Humedad Porcentaje

Verano 78 – 80 °F HR 50 %

Invierno 68 – 72 HR > 25 %

Confort Humano En ropa de verano e

inverno (0.5 - 0.9 clo).

Movimiento de aire

que no exceda 30

(FPM) en invierno y 50

(FPM) en verano.

Condiciones de

radiación entre el

ocupante y las

superficies del

recinto.

1 clo = 0,155 m²;×K/W

EJEMPLO

Las condiciones en un habitáculo de un

vehículo en verano son (21.2°C BS) y 50%

de HR. Los ocupantes están vestidos con

ropa que les proporciona un índice de

indumento de 0.2 clo. El movimiento del

aire en el interior es de unos (0.5 Km/h).

Hay una radiación de calor mínima del

medio ambiente hacia los ocupantes.

¿Sería ésta una condición interior

confortable?

EJEMPLO

Las condiciones en un habitáculo de un

vehículo en verano son (298.2 K BS) y 50%

de HR. Los ocupantes están vestidos con

ropa que les proporciona un índice de

indumento de 1 clo. El movimiento del aire

en el interior es de unos (0.23 m/s). Hay

una radiación de calor mínima del medio

ambiente hacia los ocupantes. ¿Sería ésta

una condición interior confortable?

Solución.

En la figura 1.10 vemos que las

condiciones especificadas se

encuentran en la intersección de

(77°F BS) y 50% HR y quedan

dentro de la zona de confort en el

verano; por lo tanto, la mayor parte

de los ocupantes debería sentirse

cómodos.

EJEMPLOS Las condiciones en un habitáculo de un vehículo en

verano son (539.67 Ra BS) y 50% de HR. Los ocupantes

están vestidos con ropa que les proporciona un índice de

indumento de 1 clo. El movimiento del aire en el interior

es de unos (0.45 knots ). Hay una radiación de calor

mínima del medio ambiente hacia los ocupantes. ¿Sería

ésta una condición interior confortable?

Las condiciones en un habitáculo de un vehículo en

verano son (21.33 Re BS) y 50% de HR. Los ocupantes

están vestidos con ropa que les proporciona un índice de

indumento de 1 clo. El movimiento del aire en el interior

es de unos (0.23 m/s). Hay una radiación de calor mínima

del medio ambiente hacia los ocupantes. ¿Sería ésta una

condición interior confortable?

Deber

PROPIEDADES PSICOMETRICAS DEL AIRE La relación entre los conceptos anteriores: temperatura de los termómetros seco y húmedo, humedad relativa y otras variables,

CONCEPTOS BÁSICOS

• Unidades

• Moléculas y su movimiento (Energía)

• Calor contra Temperatura

• Transferencia de Calor

• Estados de la Materia (Liberación y

obtención de Calor)

• Relación Presión Temperatura

• Ciclo de refrigeración

CONCEPTOS BÁSICOS

Unidades

•Los conceptos longitud,

área, volumen, masa,

temperatura, presión,

densidad, velocidad,

etc. Se los llama

características físicas.

Calor

Densidad Específico Sustancia Ib/pie3 BTU/lb-F Nota

Agua 62.4 1.0 A 39-60°F

Hielo 57.2 0.50 Vapor (Tabla A.3) 0.45 Promedio para

vapor de agua en aire

Aire 0.075 0.24 A 70°F y 14.7 psia

Mercurio 849.0

A 32°F

SISTEMAS SI E INGLES DE UNIDADES

En la industria de la calefacción,

ventilación y acondicionamiento de aire se

usan dos sistemas de unidades. Inglés

pulgada-libra e internacional. El sistema

inglés se usa por lo general en los

Estados Unidos y las unidades SI se usan

en la mayoría de los países.

MASA, FUERZA, PESO, DENSIDAD Y VOLUMEN ESPECÍFICO

La masa (m) de un objeto o cuerpo es la

cantidad de materia que contiene. (kg) - lb.

Una fuerza es el empuje o la atracción que

puede ejercer un cuerpo sobre otro. N – lbf.

El peso (w) de un cuerpo es la fuerza que ejerce

sobre él la fuerza de gravedad de la Tierra. Esto

es, el peso es una fuerza y no una masa.

Densidad y volumen específico.

La densidad (d) es la masa de una

sustancia por unidad de volumen.

El volumen específico (v) es el

recíproco de la densidad

Nota: La densidad de peso es el

peso de una sustancia por unidad de

volumen. Aunque la densidad de

peso y la densidad de masa no

son las mismas, se usan con

frecuencia como si lo fueran

Gravedad especifica.

La gravedad específica (s.g.) de una sustancia se

define como la relación entre su peso y el peso de

un volumen igual .de agua a 39°F. La densidad del

agua a esa temperatura es de 62.4 lb/ft3, de

manera que la gravedad específica es

PRESIÓN

La presión (p) se define como la fuerza

(F) que se ejerce por unidad de área (A).

Ejemplo

Algunos colectores de calentamiento solar

que miden 28 inch por 0.917 yd necesitan

material de aislamiento. Este material debe

solcitarse en pies cuadrados. ¿Cúanto

aislamiento debe pedirse?

Resp. 6.42 ft²