Proyecto de Laboratorio de Refrigeracion

PROYECTO DE LABORATORIO REFRIGERACION Y VENTILACION DE AIRE ACONDICIONADO

Presentado por:

Manuel De piñeres AlgarínValery Doncel OchoaLuis Duarte Palacio

Holmes Maestre OrozcoErnesto Morales Carrioni

GRUPO No.4

Grupo: AD

Al docente:Ing. Jorge Eliecer Balaguera Mantilla

Facultad de ingenieríaPrograma de ingeniería eléctrica

Universidad de la costa cucBarranquilla, Colombia

2015

Universidad De La Costa CUC

Universidad De La

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

Introducción………………………………………………………….. 2 Objetivos……………………………………………………………….. 3 Justificación………………………………………………………….. 4 Marco teórico………………………………………………………….. 5 Planteamiento del problema ………………………………………. 8 Desarrollo del problema ……………………………………………. 9 Calculo de cargas térmicas ………………………………………… 13 Calculo de ductos ……………………………………………………. 23 Selección de equipo…………………………………………………. 41 Conclusión...………………………………………………………….. 44 Bibliografía …………………………………………………………… 45

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INTRODUCCION

Este proyecto de laboratorio de refrigeración sobre el tema de acondicionamiento de áreas por el método de las cargas térmicas, este proyecto trata de acondicionar un lugar empleando todos los conocimientos adquiridos para ofrecer y brindar comodidad. El acondicionamiento del aire es un proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando así el su contenido de humedad. Teniendo en cuenta las condiciones ideales para lograr todo esto de manera simultánea.

El objetivo es eliminar el calor o en otras palabras refrigerar un área específica de un edificio, que para nuestro proyecto es el área de bodegas No obstante, para el desarrollo de este proyecto se tendrá que tener en cuenta un diseño de las instalaciones técnicas las cuales se basan en un conjunto de premisas, conocimientos de condiciones interiores a cumplimentar, de los condicionantes exteriores, así como de los criterios y preceptos que permitan estimar y alcanzar su adecuado comportamiento respecto a la ventilación del lugar para asegurar la calidad del aire interior.

Como condiciones interiores a tener en cuentas serian como por ejemplo: las personas, el alumbrado, utensilios, motores, tuberías y depósitos de agua caliente, fuentes diversas como (escapes de vapor, absorción de agua por materiales higroscópicos, etc.) entre otras condiciones internas que se definan por aquellas características que condicionan los intercambios térmicos del cuerpo humano con el ambiente, en función de la actividad de la persona. Y como condiciones externas estarían presentes por ejemplo las radiaciones solares que ingresan por las ventanas, los rayos del sol que inciden sobre las paredes y techos y la temperatura del aire exterior.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Acondicionar totalmente el aire diseñada de cierta características de dos pisos con el fin de regular las condiciones en cuanto a la temperatura (calefacción o refrigeración), humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del aire adentro de los las bodegas y el área administrativa.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Adquirir conocimientos y herramientas técnicas necesarias para la el acondicionamiento de áreas y ventilación de esta mismas.

Detectar y evaluar problemas y situaciones relacionadas con el acondicionamiento ambiental de un problema de la vida real.

Aplicar los conocimientos aprendidos en clase en un proyecto que ocurre en el entorno laboral.

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JUSTIFICACIÓN

Este proyecto se está para que nosotros los estudiantes de ingeniería que estamos cursando la asignatura de laboratorio de refrigeración en la universidad de la costa, para tener una práctica y enfoque en los problemas que se presentan en la industria.

Atreves de este proyecto desarrollaremos los conceptos aprendidos en las asignaturas de refrigeración para acondicionamiento de áreas con el fin de darle confort a las personas que se encuentren en un recinto es necesario darles ciertas comodidades para que su labor sea con la mayor comodidad posible, por esta razón se hace necesario el uso de equipos de acondicionamiento de aire para recintos para darle a un usuario la mejor estadía posible.

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MARCO TEORICO

Cargas térmicas de climatización

Se trata de la cantidad de energía térmica por unidad de tiempo (potencia térmica) que un recinto cerrado intercambia con el exterior debido a las diferentes condiciones higrotérmicas del interior y del exterior, considerando las exteriores como las más desfavorables posible. El cálculo de estas cargas permite disponer los sistemas adecuados de calefacción o refrigeración para compensarlas.

Cargas térmicasLas cargas térmicas pueden deberse a dos solicitaciones:

cargas de calefacción, que serían las que se producen en condiciones exteriores de invierno (y que físicamente traducen el calor perdido por el edificio hacia el exterior en la unidad de tiempo) y las cargas de refrigeración que análogamente, se refiere a las producidas en las condiciones de la estación cálida (físicamente, calor ganado por los locales en la unidad de tiempo).

Las cargas térmicas se deben a varios fenómenos de intercambio de calor del edificio con el exterior, así como a ganancias de calor interiores (en la estación cálida): Transmisión por conducción a través de los elementos constructivos que separan el interior del exterior o de otros locales no climatizados.

Dependen de la diferencia de temperatura (salto térmico) entre el interior y el exterior, de las características constructivas de cada elemento (muros, huecos) en lo que se refiere al aislamiento térmico (expresado por la transmitancia térmica, U) y de la superficie de cada elemento. En el caso de los muros o de las ventanas con vidrio coloreado, el calentamiento de su superficie por el sol, cuando están expuestos, hace que el salto térmico sea mayor en verano, lo que hay que tener en cuenta.

También deben considerarse los llamados puentes térmicos que son los lugares donde los elementos constructivos tienen una discontinuidad en el aislamiento térmico. Se dan en los bordes de ventanas y puertas, en el encuentro de muros y forjados, etc.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_t%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Transmitancia_t%C3%A9rmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Calefacci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Confort_higrot%C3%A9rmico


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Tratamiento térmico del aire exterior necesario para la ventilación y renovación de aire de los ambientes.

Dependen del salto térmico interior-exterior y del caudal de ventilación necesario. En ciertos casos, cuando la construcción no es de buena calidad, hay que tener en cuenta las infiltraciones de aire del exterior, no deseadas, por las rendijas y juntas de cierre de los huecos que separan del exterior, ventanas o puertas.

Calor entrante debido al soleamiento por los cierres de los huecos acristalados (ventanas).

Determinación de los parámetros

Condiciones interiores: Las normativas de la mayoría de los países fijan unos valores límite para las condiciones del interior de los recintos. Estos límites vienen determinados por un lado, por la comodidad de los usuarios y por el otro extremo por el necesario ahorro de energía. Dependiendo las cargas de la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior, cuando menor sea esa diferencia, menores serán las cargas térmicas.

Condiciones exteriores: También en este caso las normativas suelen dar unas temperaturas de cálculo obtenidas a partir de datos meteorológicos tomados a lo largo de una serie de años. Respecto a la humedad relativa exterior, se dan los datos del mismo modo: una humedad relativa media máxima y un valor de humedad relativa punta. Se deja a criterio del proyectista prevenir una o la otra (la segunda da como resultado aparatos más potentes), en función del uso de los locales y de la necesidad específica de comodidad que requieran los usuarios.

Condiciones de invierno: La manera de darlas varía de unos países a otros. En algunos se dan zonas climáticas mediante mapas fijando para cada una de ellas una temperatura de cálculo. En otros se dan para cada localidad concreta, a veces con una tabla de ajuste de esas temperaturas para localidades menores (generalmente sin observatorio meteorológico) en función de la diferencia de altitud con respecto al nivel del mar, de la localidad con observatorio. En general se dan solamente las temperaturas y no la humedad relativa.

Condiciones de verano: Para verano deben darse tanto la temperatura de cálculo como la humedad relativa de cálculo. En general la temperatura se da de dos modos: una temperatura de cálculo, hallada como media de temperaturas elevadas a lo largo de cierto periodo extenso, y una temperatura máxima que se puede alcanzar con cierta frecuencia, pero en periodos cortos, en la localidad o zona.

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Método de cálculo

El método de cálculo de las cargas es demasiado extenso para presentarlo aquí, pero empieza por el cálculo de pérdidas o ganancias de cada uno de los locales que componen el edificio a estudiar. Este cálculo permitirá dimensionar el aparato terminal (radiador, ventilo convector o caudal y temperatura del aire, mediante sus conductos y rejillas de impulsión), que climatizará dicho local. La suma de las cargas de todos los locales, en su caso corregidas para tener en cuenta horarios distintos en distintos locales, será la potencia de los equipos centralizados de producción de calor o de frío.

El cálculo se hace para las condiciones exteriores más desfavorables. Los sistemas de regulación y control de la instalación se encargarán de adaptar la potencia de los aparatos terminales a las cargas reales en cada momento.

Fotografía infrarroja de las pérdidas de calor por transmisión de un edificio; cuanto mayor es la temperatura superficial, mayores son las pérdidas en ese punto Básicamente, el cálculo consiste en obtener las pérdidas o ganancias por trasmisión de cada uno de los elementos de cierre del local, que son función de su transmitancia térmica, de su superficie y de la diferencia de temperaturas de cálculo entre el interior y el exterior (o de otro local con temperatura distinta a la del estudiado). Un cálculo más afinado exige que también se calculen las pérdidas o ganancias por los puentes térmicos que pueda haber en los separadores, que se hace de modo análogo. Luego se calcula la cantidad de energía térmica necesaria para calentar o enfriar el aire de ventilación, función del caudal exigido por la normativa y de la diferencia de temperaturas.

Específicamente para refrigeración, además de lo dicho en el párrafo anterior, hay que tener en cuenta también el soleamiento que pueda entrar por los huecos acristalados, función de la superficie, de la orientación y de la inclinación de estos, en el día más desfavorable del año; es muy importante también tener en cuenta los elementos exteriores que puedan impedir la entrada del sol por los vidrios (que arrojen sombra sobre ellos). También las cargas interiores, por ocupación, iluminación y maquinaria (que en calefacción son favorables). Y, por supuesto, las cargas latentes, debidas a la necesidad de condensar la humedad del aire, tanto interiores (especialmente la evapotranspiración de los ocupantes, así como las posibles actividades productoras de vapor), como las exteriores (humedad contenida en el aire de ventilación).

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http://es.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_del_aire

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ventilaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_t%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Transmitancia_t%C3%A9rmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Calefacci%C3%B3n#regulaci.C3.B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Emisor_(calefacci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Emisor_(calefacci%C3%B3n)


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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Grupo no.4: se tiene una bodega de 18 metros de frente por 40 metros de fondo y 8,0 metros de alto. Se encuentra ubicada sobre la calle acera occidental y a los lados se tiene edificaciones no más altas que esta.

Esta bodega se desea adecuar de tal forma que tenga:

Un área administrativa de 10 metros x 5 metros Veinte (20) locales, cada uno de 60 mt2 . El techo de la bodega es tipo plancha de concreto.

Esta bodega se desea adecuar de tal forma que tenga:

Un área administrativa de 10 metros x 5 metros Veinte (20) locales, cada uno de 60 mt2 . El techo de la bodega es tipo plancha de concreto. Reparto de las áreas. Consideraciones de ventanas, cantidad, área, ubicación. Características de los muros. Cantidad máxima de personas por área separada. Cantidad y tipo de electrodomésticos y equipos de oficina para área. Levantamiento de planta, no necesita que sea en AutoCAD, pero si para

tener una visión del reparto de las áreas y las cargas térmicas que afectarán a cada área.

Las acciones a ejecutar son las siguientes:

Definición de condiciones ambientales externas críticas para identificar el punto de partida del diseño.

Definición de condiciones ambientales de confort interno en el área acondicionar.

La carga térmica dentro del área a acondicionar por concepto ambiental. Incremento de carga térmicas por transferencia de paredes, ventanas y

elementos estructurales, según su criterio. Incremento de cargas térmicas por transferencia de personas o actividad. Definición de carga total dentro del recinto.

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Definición de cualquiera desviación que estime pueda afectar su diseño.

DESARROLLO DEL PROBLEMA

Se encuentra ubicada sóbrela calle acera occidental y a los lados tiene edificaciones no más alta que este el área de la bodega es de 18 metros de ancho y 40 metros de largo y una altura de 8,0 metros, Un área administrativa de 10 metros x 5 metros y bodegas de 60 metros cuadrados cada una. La bodega debido el área se dividió en dos piso en el primer piso contiene el área administrativa y 10 bodegas y un baños, en el segundo piso 10 bodegas y un baño.

El área total acondicionar es de 720 mt2 . Las áreas parciales del recinto son el área administrativa y el área de

bodegas que se divide en dos pisos.

LAS CONDICIONES AMBIENTALES:

Se desea realizar un sistema de acondicionamiento de aire hay que tener en cuenta que el área acondicionar está ubicada en el área industrial del distrito especial industrial y portuario de barranquilla en el cual las temperaturas oscilan de 8°C en el transcurso del día alcanzando su máximo de temperatura de 34°C en el mes de junio, su humedad relativa es aproximadamente 84% en el mes de octubre.

Temperatura externa : 34° C , humedad relativa : 84 % Temperatura interna: 24°C , humedad relativa : 50 %

Los valores de temperatura se tomaron dependiendo de las temperaturas promedio y humedad promedio de la tabla del clima de la ciudad de barranquilla. [4]

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CONSIDERACIONES DE VENTANAS Y PUERTAS, CANTIDAD, ÁREA, UBICACIÓN:

esta bodega costa de dos piso en el primer piso contiene 3 ventanas en el área administrativa cada una de uno punto veinte metro de largo y uno punto veinte metro de ancho (1.20m x 1.20 m) y en el segundo piso son 11 ventanas de un área de uno punto veinte metro de largo y uno punto veinte metro de ancho (1.20m x 1.20 m) y cuenta con puertas de 0.90 m x 2m en el área administrativa 5 y en el área de las bodegas 10 y un portón principal de 4.3 m x 3.5 m.

Cantidad de ventanas: 14 Cantidad de puertas : 16

CARACTERÍSTICAS DE LAS PAREDES, TECHO Y PISOS:

Para las características de los diferentes materiales seleccionaron dependiendo del material seleccionado para las características de los materiales empleados en este proyecto. [5]

Características de las paredes: Bloque de concreto de agregado ligero de un espesor de 10 cm, conductividad

térmica de (K): 1.4 W/ (m·K). Empañete en cemento en ambos lados del muro con un espesor de 2 cm,

conductividad térmica de (K): 1.4 W/ (m·K). Una capa de yeso de ambos lado del muro de un espesor de 1.5 cm,

conductividad térmica de (K): 0.76 W/ (m·K). El espesor de los muros en total es de 17 cm.

Características del techo: El techo está construido con concreto con un espesor de 15 cm, conductividad

térmica de (K): 0.80 W/ (m·K). y con una capa de yeso del lado interno con un espesor de 5 cm, conductividad térmica de (K): 0.76 W/ (m·K).

Características de los pisos: El piso está construido con concreto pulido con un espesor de 20 cm,

conductividad térmica de (K): 0.80 W/ (m·K).

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CANTIDAD MÁXIMA DE PERSONAS POR ÁREA SEPARADAS:Existen 3 tipos de áreas separadas el área administrativa, el área de las bodegas y las áreas comunes:

Área administrativa: 10 personas máximo. Áreas de bodega: 100 personas máximo en las bodegas. Áreas comunes: 5 personas máximo. La cantidad de personas en el área total: 115 personas máxima.

CANTIDAD Y TIPO DE ELECTRODOMÉSTICOS Y EQUIPOS DE OFICINA POR ÁREA:

La potencia que se le asigna a los electrodoméstico y equipos de se tomaron de tablas de potencia de estos diferentes artículos. [6]

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Área Electrodomésticos y equipos de oficina

Cantidad Potencia

Área administrativa

Computadores 5 565 W

Impresora 5 150 W

Cafetera 1 900 W

Fotocopiadora 1 900 W

Fax 1 150 W

Scanner 1 150 W

Dispensador de agua 1 112 W

Área Electrodomésticos y equipos de oficina

Cantidad Potencia

Áreas de bodega

Dispensadores de agua 2 112 W

Cafeteras 2 900 W

Computadores 1 565 W

Impresora 1 150 W


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Potencia total de electrodomésticos y equipos de oficina: 8526 W

CÁLCULO DE LAS CARGAS TÉRMICAS

CARGAS TÉRMICAS POR TRANSFERENCIA DE PERSONAS O ACTIVIDAD:

Ganancia de calor por personas:

La cantidad de personas en el área total es de 115 personas máxima.Se determina la ganancia de calor por personas con el calor sensible y el calor latente:

Q personas sensible=numero de personas∗Q sensibleQ personas latente=numerode personas∗Qlatente

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Cantidad Potencia Potencia Total

Punto de iluminación

212 70 W 14840 W


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Se verifico la tabla suministrada por el docente se determinó la actividad fábrica trabajo algo pesado se seleccionó la temperatura interna de 24° C selecciona el calor latente y sensible.

Qsensible=96Q latente=156

Q personas sensible=115∗96=11040 Kcalh

Q personas latente=115∗156=17940 Kcalh

QTOTALGananciade calor por personas=11040 Kcalh

+17940 Kcalh

QTOTALGananciade calor por personas=28980 Kcalh

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GANANCIA DE CALOR POR ILUMINACIÓN:

Se diseñó e sistema de iluminación de bodega Para este diseño se eligió la lámpara Fluorescente de 70 w y su referencia es CR444B/W30L120, Flujo luminoso 6293.64lm. [7]

Por la iluminación fluorescente es:

Q=E∗FB∗0.86 Kcalh

Dónde:

E : Consumo eléctrico en watts.FB :Factor de balastro:

1.20 para balastros electromagnéticos y 1.05 para balastros electrónicos de alta eficiencia.

Q=14840W∗1.05∗0.86 Kcalh

=13400.52 Kcalh

GANANCIA DE CALOR POR EQUIPO ELÉCRICO:

El calor producido por los diferentes tipos de aparatos y equipos eléctricos, incluyendo los contactos para cargas pequeñas, debe cuantificarse tomando en cuenta un factor de demanda, cuando no todo el equipo funcione simultáneamente.

Q=E∗0.86∗FdKcalh

Dónde:

E : Consumo eléctrico en watts, Fd : Factor de demanda.

Q=8526W∗0.86∗1=7332.36 Kcalh

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CARGA TÉRMICAS POR TRANSFERENCIA DE PAREDES, VENTANAS Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES:

Para calcular las cargas térmicas de las ventanas, las puertas, las Paredes, techo y pisos aplicamos la siguiente formula:

Q=Co∗Ci∗K∗S∗¿

Q : Carga térmica transmitida en Kcal/h. Co :Coeficiente de orientación:

1,15 si está ubicado sobre el costado oriente 1,10 si está ubicado sobre el costado occidente. 1,05 si está ubicado sobre costado norte o sur.

Ci : Coeficiente de intermitencia o de seguridad, normalmente se toma 1,10 (es decir el 10% de factor de seguridad).K : Es el coeficiente de transmisión de calor del vidrio o pared utilizado (kcal/h-m2ºC).S :El área.

APORTE POR INSOLACIÓN DE VENTANAS:

Ventanas occidentales:

Las ventanas del lado occidental del edificio que son 3 ventanas de un área de

1.20m x 1.20 m y con una K=1 W

m2k=0.86 Kcal

hm °C

Q=1,10∗1,10∗0.86 Kcalhm°C

∗1.44m∗(34 ° C−24 °C )=14.9 Kcalh

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Q=14.9 Kcalh

∗3ventanas=44.7 Kcalh

Ventanas sur y norte:

Las ventanas del lado sur y norte del edificio que son 11 ventanas de un área de

1.20m x 1.20 m y con una K=1 Wmk

=0.86 Kcalhm°C

Q=1,05∗1,10∗0.86 Kcalhm°C

∗1.44m∗(34 ° C−24 °C )=14.3 Kcalh

Q=14.3 Kcalh

∗11ventanas=157.3 Kcalh

QTOTALVENTANAS=44.7 Kcalh

+157.3 Kcalh

=202 Kcalh

APORTE POR INSOLACIÓN DE PUERTAS: Las puertas del lado occidental del edificio que son 2 una de un área de 0.90 m x 2m de madera con una

K=0.13 Wmk

=0.1118 Kcalhm°C

y la otra de un área de 4.3 m x 3.5 m de acero

inoxidable con una K=16 Wmk

=13.7 Kcalhm°C

Aplicando la fórmula: Q=Co∗Ci∗K∗S∗¿

Puerta 1:

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Q=1.05∗1.10∗0.1118 Kcalhm °C

∗1.8m∗(34 ° C−24 ° C )=2.32 Kcalh

Puerta 2:

Q=1.05∗1.10∗13.7 Kcalhm°C

∗15m∗(34 °C−24 ° C )=2373.525 Kcalh

QTOTALPUETAS=2.32 Kcalh

+2373.525 Kcalh

=2375.845 Kcalh

APORTE POR INSOLACIÓN DE PAREDES: son 4 paredes por el área general de 18 metros de frente por 40 metros de fondo y 8,0 metros de alto las condiciones de las paredes son:

Bloque de concreto de agregado ligero de un espesor de 10 cm, conductividad térmica de (K): 1.4 W/ (m·K).

Empañete en cemento en ambos lados del muro con un espesor de 2.5 cm, conductividad térmica de (K): 1.4 W/ (m·K).

Una capa de yeso de ambos lado del muro de un espesor de 1 cm, conductividad térmica de (K): 0.76 W/ (m·K).

El espesor de los muros en total es de 17 cm.

Pared occidental(O): 144m2

Pared oriental (E) :144m2

Pared norte (N) y sur (S):160m2

En las paredes del norte y sur se tiene en cuenta que el área de esta paredes disminuye a la mitad debido que tiene dos edificaciones a los lados que solo tienen el alto del primer piso por eso se determina que el área de las paredes norte y sur el área es 160m2.

ELEMENTOS CANTIDAD ÁREA FACTOR CALORÍAS

Pared occidental(O)

1 144m2 22 1728

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Pared oriental (E)

1 144m2 22 1728

Pared norte (N) y sur (S)

2 160m2 22 3840

TOTAL DE CARGAS TÉRMICAS EN CALORIAS 7296Kcalh

APORTE POR INSOLACIÓN DE TECHO: El techo está construido con concreto con un espesor de 15 cm, Y con una capa de yeso del lado interno con un espesor de 5 cm, el área del techo es de 18 x 40 m.

ELEMENTOS CANTIDAD ÁREA FACTOR CALORÍAS

Techo Exterior 1 720 m2 35 25200

Techo interior 1 720 m2 7 5040

TOTAL DE CARGAS TÉRMICAS EN CALORIAS30240

Kcalh

APORTE POR VENTILACIÒN

Para el caso específico de ventilación, se tiene un cálculo un poco más exacto para la carga térmica por este concepto, la cual se determina así:

Q=V∗N∗0.29∗(Tinterior−Texterior )

Q :kilocalorías por hora V : Volumen del local a acondicionar

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N : Número de renovaciones de aire por hora 0,29 : Calor específico del aire con base al volumen (kcal/m3 °C)

Ventilación o infiltración de aire exterior para llevar a cabo los cálculos de este apartado hemos escogido un volumen de aire exterior de ventilación según la norma (une 100011:1991), (carrier, “manual de aire acondicionado” 1992).

El Número de renovaciones de aire por hora se determinó mediante a tablas seleccionando el valor correspondiente a bodega que es: 10 hr este valor es en porcentaje y el volumen del área es igual a: 5760 m3. [8]

Aplicando la fórmula:

Q=5760m3∗0.1hr∗0.29 kcal

m3° C∗(24 ° C−34 ° C )=1670.4 Kcal

h

CARGA TOTAL DE CARGAS TERMICAS CALCULADAS:

CALCULO REALIZADO CARGA TERMICA EN Kcal/h

CARGA TERMICA EN BTU/h

CARGA TERMICA EN TR

ganancia de calor por personas 28980

Kcalh

114992.64BTUh

9.5TR

ganancia de calor por iluminación 13400.52

Kcalh

53173.26BTUh

4.4 TR

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ganancia de calor por equipo eléctrico 7332.36

Kcalh

29094.80BTUh

2.4TR

aporte por insolación de ventanas 202

Kcalh

801.536BTUh

0.0667TR

aporte por insolación de puertas

2375.845Kcalh

9427.35BTUh 0.78TR

aporte por insolación de paredes

7296Kcalh

28950.52BTUh

2.41TR

aporte por insolación de techo 30240

Kcalh

119992.32BTUh

9.9TR

aporte por ventilación1670.4

Kcalh

6628.1472BTUh

0.55TR

TOTAL CARGAS TÉRMICAS

CALCULADAS30.2TR91497.125

Kcalh

363060.529BTUh

La carga térmica total BTU es :

91497.125

Kcalh

∗3,968 BTUh

1Kcalh

=363060.529BTUh

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La carga térmica total es TR:

363060.592

BTUh

∗1TR

12000 Btu=30.2TR

APORTE AMBIENTAL

Temperatura:

Temperatura externa : 34° C , humedad relativa : 84 % Temperatura interna: 24°C , humedad relativa : 50 %

Entalpia:

Entalpia interna (24 °C): 54KJKg

Entalpia externa (34 °C): 80KJKg

V=40m∗18m∗8m=5760m3

d=1.0890 kg

m3

m=V∗d=5760m3∗1.0890 kg

m3=¿

m=6272.64 Kg

∆ i=80 KjKg

−54 KjKg

=28 KjKg

C=80 KjKg

∗6272.64Kg=175633.92∗0,94BTU1Kj

=165095.8848 BTU

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C=165095.8848 1TR12000 BTU

=13.76≅ 14TR

La carga térmica total se suman las de aporte ambiental para tener la carga total en BTU:

CARGATOTAL=363060.592 BTUh

+165095.8848 BTUh

CARGATOTAL=528156.4768 BTUh

CARGATOTAL=528156.4768

BTUh

∗1TR

12000BTU=44TR

CALCULO DE DUCTOS

Se realizaran estos cálculos teniendo en cuenta los valores determinados de temperaturas interior y exterior y las cagas térmicas calculadas. son 44 toneladas de refrigeración se divide entre dos pisos de nuestra bodega

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sería una máquina de 22 toneladas para cada piso, se divide entre 4 ductos dos en el primer piso y dos en el segundo.

Se necesitan 22TRh

∗12000 BTUh

=264000 BTUh

Qs=k∗Q∗d∗ce∗( tex−tin )=¿

264000BTUh

=k∗Q∗1,29 kgms

∗0,24 kcalkg °C

(34−24 )=¿

Pasamos de BTU a kcal /h 264000BTUh

∗0,252 kcalh

=66528 kcalh

66528kcalh

=k∗Q∗1,29 kgms

∗0,24 kcalkg° C

(34−24 )=¿

66528kcalh

=k∗Q∗3.096 kcal

m3=¿

k∗Q=66528

kcalh

3.096kcal

m3

=21488.37m3

h

Q=21488.37m3

h

Qv=V∗A

Qv=21488.37

m3

h3600 sg

=5.96 m3

sg

Asumimos que V=2 msg

Qv=V∗A=¿

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5.96m3

sg=2 m

sg∗A=¿

A=5.96

m3

sg

2msg

=2.98m2

Como el ducto es de forma circular :

A=2.98m2=π r 2=¿

r=√ 2.98m2

3,1416=0.97m

∅=0.97m=1.94m

Se tiene una longitud de 40 m, asimismo 60 mm c.a.

∆ pl

=0,5∗d∗v2

Deq=¿

6040

=0,5∗1.29∗v2

1.94m=¿

1.5=0,5∗1.29∗v2

1.94m

Despejamos la v2:

v2=1.5∗1.94m0,5∗1.29

=√4.5=2.1 msg

El área total en es de 720 m2 se halla el área en margen de porcentaje y se

resta la carga de enfriamiento de los ductos de 5.96m3

sg. Ahora realizamos

el cálculo del caudal por cada una de las bodegas en porcentaje, se tiene 20 bodegas cada una es de 60m2 y el área total es de 720m2.

24


Universidad De La

Aplicando la siguiente formula:

area bodegam2

areatotal m2 ∗100%

Teniendo los cálculos calculamos la caída de presión en cada bodega y se calcula el diámetro del ducto, aplicando la fórmula:

Qf=Qi−QBODEGA

∆ pl

=d∗V 2

∅=¿

∅=d∗0.5∗V 2∗l∆ p

PRIMER PISO

Bodega 660m2

720m2∗100%=8.3 %

QBODEGA 6=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg

Qf=Qi−QBODEGA 6

Qf=5.96 m3

sg−0.49m

3

sg=5.47m

3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗40m

60mmc .a=0.90m

Bodega 560m2

720m2∗100%=8.3 %

25


Universidad De La

QBODEGA 5=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg

Qf=QBODEGA 6−QBODEGA 5

Qf=5.47 m3

sg−0.49m

3

sg=4.98 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗35.4m

60mmc .a=0.79m

Bodega 4

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 4=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4.98m3

sg−0.49m

3

sg=4.49 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗29.6m

60mmc .a=0.66m

Bodega 3

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 3=5.96m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4.49m3

sg−0.49m

3

sg=4 m3

sg

26


Universidad De La

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗23.8m

60mmc.a=0.53m

Bodega 260m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 2=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4m3

sg−0.49 m3

sg=3.51 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗18m

60mmc.a=0.40m

Bodega 160m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 2=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=3.51m3

sg−0.49 m3

sg=3.02 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗12.2m

60mmc.a=0.40m

Área administrativa

27


Universidad De La

50m2

720m2∗100%=6.9%

Q AREA ADMINISTRATIVA=5.96 m3

sg∗0.069=0.41 m3

sg

Qf=QBODEGA 1−QAREA ADMINISTRATIVA

Qf=3.02m3

sg−0.41 m3

sg=2.61 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗13m

60mmc.a=0.29m

Desde aquí se implementa el segundo ducto:

Área común 40m2

720m2∗100%=5.5%

Q AREACOMUN=5.96m3

sg∗0.055=0.32m

3

sg

Qf=Qi−Q AREACOMUN

Qf=5.96 m3

sg−0.32m

3

sg=5.64 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗40m

60mmc .a=0.90m

Bodega 10

28


Universidad De La

60m2

720m2∗100%=8.3 %

QBODEGA 10=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg

Qf=Q AREACOMUN−QBODEGA 10

Qf=5.64 m3

sg−0.49m

3

sg=5.15m

3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗32.5m

60mmc.a=0.73m

Bodega 9

60m2

720m2∗100%=8.3 %

QBODEGA 9=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg


Qf=5.15 m3

sg−0.49 m3

sg=4.66 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗24.9m

60mmc.a=0.56m

29


Universidad De La

Bodega 8

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 9=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg


Qf=4.66m3

sg−0.49 m3

sg=4.17m

3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗17.3m

60mmc.a=0.39m

Bodega 7

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 9=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg


Qf=4.17m3

sg−0.49 m3

sg=3.68 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗9.7m

60mmc .a=0.21m

30


Universidad De La

SEGUNDO PISO

Bodega 1560m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 15=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg

Qf=Qi−QBODEGA 15

Qf=5.96 m3

sg−0.49m

3

sg=5.47m

3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗40m

60mmc .a=0.90m

Bodega 1460m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 14=5.96 m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg

Qf=QBODEGA 15−QBODEGA14

Qf=5.47 m3

sg−0.49m

3

sg=4.98 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗32m

60mmc.a=0.72m

31


Universidad De La

Bodega 1360m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 13=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4.98m3

sg−0.49m

3

sg=4.49 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗24m

60mmc .a=0.54m

Bodega 1260m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 12=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4.49m3

sg−0.49m

3

sg=4 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗16m

60mmc .a=0.54m

32


Universidad De La

Bodega 1160m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 11=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg


Qf=4m3

sg−0.49 m3

sg=3.51 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗16m

60mmc .a=0.18m

Desde aquí se implementa el segundo ducto:

Baño60m2

720m2∗100%=8.3 %

QBAÑO=5.96 m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg

Qf=Qi−QBAÑO

Qf=5.96 m3

sg−0.49m

3

sg=5.47m

3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗40m

60mmc .a=0.90m

33


Universidad De La

Bodega 2060m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 20=5.96m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg

Qf=QBAÑO−QBODEGA 20

Qf=5.47 m3

sg−0.49m

3

sg=4.98 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗34.2m

60mmc.a=0.77m

Bodega 19

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 19=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4.98m3

sg−0.49m

3

sg=4.49 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗28.4m

60mmc .a=0.64m

34


Universidad De La

Bodega 18

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 18=5.96 m3

sg∗0.083=0.49m

3

sg


Qf=4.49m3

sg−0.49m

3

sg=4 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗22.6m

60mmc .a=0.51m

Bodega 17

60m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 17=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg


Qf=4m3

sg−0.49 m3

sg=3.51 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗16.8m

60mmc.a=0.37m

35


Universidad De La

Bodega 1660m2

720m2∗100%=8.3%

QBODEGA 16=5.96m3

sg∗0.083=0.49 m3

sg


Qf=3.51m3

sg−0.49 m3

sg=3.02 m3

sg

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗11m

60mm c.a=0.24m

Área común 40m2

720m2∗100%=5.5%

Q AREACOMUN=5.96m3

sg∗0.055=0.32m

3

sg

Qf=QBODEGA 16−Q AREACOMUN

Qf=3.02m3

sg−0.32 m3

sg=2.7 m3

sg

36


Universidad De La

∅=1,29

kgms

∗0.5∗2.1 msg

∗7m

60mmc .a=0.15m

VENTILADORES

Teniendo ya los cálculos de los ductos se determina seleccionar 4 ventiladores

uno a la salida de cada ducto.5.96m3

sg=20160 m3

h y 60mmc .a=0.06m

Penvatios=η∗Q∗ΔP=0,9∗20160 m3

h∗0.06m=1088.64W=1.45hp

se le instala un acople de 2” al ducto ya que su diámetro es de 38” Se selecciona un ventilador axial para montaje en ducto Modelo AXD-AXV, el ventilador es de 36” y funciona a 900 Rpm.

DISEÑO:

37


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AXD - Tubo axial AXV – Venoaxial AXP – Tubo axial portátil Tamaños de 18” a 54” de aspa Capacidad de 3,500 a 50,000 cfm Presión hasta 2” c.a. STD

APLICACIONES:

Ventilación general con aire limpio libre de polvo. Centros comerciales, almacenes, bodegas, naves industriales, oficinas,

talleres, fábricas.

ACCESORIOS:

Junta flexible en succión Junta flexible en descarga Guarda bandas Guardas diseño OSHA Construcción alta temperatura 300F Construcción a prueba de chispas – tipo C Amortiguadores de vibración Silenciadores en succión y descarga Cubierta contra intemperie – bota aguas Persianas fijas – LOUVERS Persianas de sobrepresión Caja de filtros Soportes a piso, techo y muro

MATERIALES:

Acero al carbón Acero inoxidable 304 y 316 Aluminio Pinturas especiales CONSTRUCCIONES ARREGLO 4 – TRANSMISION DIRECTA Motor directamente acoplado ARREGLO 9 – TRANSMISION POLEAS Y BANDAS Motor montado sobre la base del ventilador con rieles tensores

ASPAS:

Soldadas de acero al carbón y acero inoxidable

38


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Fundición de aluminio Troqueladas de aluminio Plástico nylon Ajustables inyección de aluminio y plástico

39


Universidad De La

Grafica del ventilador presión estática vs flujo de aire

40


Universidad De La

Grafica de presión estándar vs flujo de aire y consumo de potencia

SELECCIÓN DE EQUIPOS

Se toma la carga de enfriamiento determinada por psicometría para seleccionar el equipo para acondicionar el área :

41


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CARGATOTAL=528156.4768

BTUh

∗1TR

12000BTU=44TR

Pero se seleccionará dos máquinas de refrigeración cada una de 25 toneladas de refrigeración que son las unidades comerciales.

Aire carrier 50A Unidad de paquete para techo Modelo: 50A

Características clave:

Compresores con desplazamiento de alta eficiencia

Dispositivo para la medida del refrigerante TXV para cada circuito

Enfriamiento de dos etapas en las unidades con volumen constante, con control de demanda adaptable múltiple para hasta 5 etapas de capacidad de enfriamiento

Rango operativo de enfriamiento desde 35º F hasta 120º F de temperatura ambiente

Circuito de control de 115 voltios y 24 voltios

Bandeja para el condensado, con pendiente, de acero alunizado

Filtros desechables de dos pulgadas para el aire de retorno (opción de cuatro pulgadas disponible)

Motores de alta eficiencia que cumplen con EPACT (Motores alternos disponibles)

El humidificador exterior de dos posiciones es estándar, capaz de admitir hasta un 25% de aire exterior durante el funcionamiento del ventilador; se

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http://www.carriercca.com/imagebank/Carrier/Carrier_Commercial/Large_Rooftops/50A/hi/01_main.jpg


Universidad De La

cierra cuando el ventilador está desconectado. Cumple o supera los requisitos de EER de la norma ASHRAE 90.1-1999. [9]

Descripción del equipo:

CONCLUSIÓN

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En conclusión en este proyecto se aplicó una solución a un problema donde se emplearon conceptos aprendidos en clase se tienen en cuenta que este proyecto aplicado a la vida diaria a nosotros como estudiantes de ingeniería eléctrica nos da una perspectiva de los diferentes problemas que se podrían generar y como se podrían generar en nuestra vida laboral.

mediante un método explicado en clase se logró calcular las cargas térmicas para saber cuál es el equipo a seleccionar para el acondicionamiento del área a del problema desarrollado ya que se aprendió a realizar estos cálculos y analizar y desarrollo un problema practico que ocurre en nuestro medio laboral.

En la comunidad, se hace necesario estar en un ambiente propicio para el desarrollo de diferentes actividades, con el fin de darle confort a las personas que se encuentren en un recinto es necesario darles ciertas comodidades para que su labor sea con la mayor comodidad posible, por esta razón se hace necesario el uso de equipos de acondicionamiento de aire para recintos para darle a un usuario la mejor estadía posible.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Universidad De La

[1]. http://es.wikipedia.org/wiki/Acondicionamiento_de_aire.[2]. http://es.wikipedia.org/wiki/Cargas_t%C3%A9rmicas_de_climatizaci

%C.[3]. http://es.wikipedia.org/wiki/Barranquilla.[4]. http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_conductividad_t

%C3%A9rmi.[5]. http://www.electrocalculator.com.[6]. http://www.lighting.philips.com/main/prof/indoor-luminaires/

waterproof-and-cleanroom/cleanroom/cleanroom-led/910501984703_EU/product.

[7]. http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn251.htm.[8]. http://www.airtectv.com/ventiladores-axiales/ventilador-axial-para-

montaje-en-ducto-modelo-axd-axv.[9]. http://www.carriercca.com/product_detail.cfm?

product_id=37&cat_id=44&parent_id=7.

45

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