ndiceIntroduccin 1 Objetivos 2 Marco terico 3-4Metodologa 5-10 Desarrollo 11-26 Conclusin 27Tablas 28-44Anexos 45-47Bibliografa 48

Introduccin1.-En este trabajo se mostrar la metodologa para el clculo de las cargas de enfriamiento de un recinto designado, como determinar las cargas de enfriamiento debido a:1. Radiacin solar en paredes, techos y ventanas 2. La infiltracin del aire exterior 3. Iluminacin.4. Presencia de individuos dentro del recinto.5. Por equipos electrodomsticos.Esto se realizara utilizando la metodologa establecida por ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers)2.- Se presentara el clculo de cargas de enfriamiento para la seleccin de equipo de una vivienda de tipo casa habitacin ubicada en el valle de Guadalupe.

ObjetivosMostrar al lector de manera clara el procedimiento para el clculo de cargas de enfriamiento dentro de un recinto y la seleccin del equipo de acuerdo a las cargas calculadas.Aplicar los conocimientos adquiridos en la materia de Refrigeracin y aire acondicionado para calcular las cargas de enfriamiento dentro de un recinto ubicado en el valle de Guadalupe y en base a esto hacer la seleccin de un equipo de acuerdo a los resultados obtenidos.Con la finalidad de hacer los clculos de cargas de enfriamiento de un recinto, esto para hacer una seleccin adecuada de un equipo de aire acondicionado para dicha vivienda y adquirir los conocimientos necesarios para proponer diseos de construcciones para disminuir las cargas de enfriamiento dentro de un recinto.

Marco tericoCargas de enfriamiento: Cantidad de ganancia calorfica horaria en un espacio cerrado que se emplea como principio o base para la eleccin de un sistema de enfriamiento.Tonelada de refrigeracin: La tonelada de refrigeracin (TRF) es la unidad nominal de potencia empleada en algunos pases, especialmente de Norteamrica, para referirse a la capacidad de extraccin de carga trmica (enfriamiento) de los equipos frigorficos y de aire acondicionado. Carga trmica: Se trata de la cantidad de energa trmica, en la unidad de tiempo (potencia trmica) que un edificio, o cualquier otro recinto cerrado, intercambia con el exterior debido a las diferentes condiciones trmicas del interior y del exterior, considerandos stas, las exteriores, como las ms desfavorables posible. Carga trmica por radiacin: Es la ganancia de calor que se tiene dentro del recinto debido a la incidencia solar en paredes, techos, ventanas y puertas.Carga trmica por infiltracin o ventilacin: Es la ganancia de calor que se debe a la masa de aire exterior que se mezclan con el aire del interior del recinto.Carga trmica por ocupantes: Se debe a la cantidad de calor que generan las personas dentro del recinto y el calor acumulado pasan a ser rpidamente cargas de enfriamiento.Carga trmica por iluminacin: Es la cantidad de calor generada por los focos de tipos incandescentes o fluorescentes este tipo de carga pasa a ser rpidamente carga de enfriamiento.Carga trmica por equipos: Es la cantidad de calor generada por los aparatos domsticos, al igual que la iluminacin pasan rpidamente a ser cargas de enfriamiento.Latitud: La latitud es la distancia angular entre la lnea ecuatorial (el ecuador), y un punto determinado de la Tierra, medida a lo largo del meridiano en el que se encuentra dicho punto.Humedad especifica: La humedad especfica mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire hmedo, y se expresa en kilogramo por kilogramo de aire (KgH20/KgAire).Temperatura de bulbo seco(TBS): Es la temperatura ambiente que determina el calor sensible.Humedad relativa: La humedad relativa de una masa de aire es la relacin entre la cantidad de vapor de agua que contiene y la que tendra si estuviera completamente saturada; as cuanto ms se aproxima el valor de la humedad relativa al 100% ms hmedo est y se calcula por medio de la siguiente ecuacin: =: Humedad relativa.P(H20): Presin del vapor presente en el airePS(H2O):Presin de saturacin del agua a una TBS definida.U: Coeficiente global de transferencia de calor.H entalpa: La entalpia representa la variacin expresa una medida de la cantidad de energa absorbida o cedida por un sistema termodinmico, es decir, la cantidad de energa que un sistema intercambia con su entorno.Presin atmosfrica: La presin atmosfrica es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire sobre la superficie terrestre.DTCE: Diferencia de Temperatura para Cargas de Enfriamiento valor corregido de la temperatura en F.DTCE: Diferencia de Temperatura para Cargas de Enfriamiento. densidad: La densidad es la razn entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.Cp Calor especfico: El calor especfico es una magnitud fsica que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinmico para elevar su temperatura en una unidad. Constante particular de los gases R: La constante particular de los gases ideales es una constante fsica que relaciona entre s diversas funciones de estado termodinmicas, estableciendo esencialmente una relacin entre la energa, la temperatura y la cantidad de materia para cada gas en especfico tiene un valor distinto.LM: Correccin por latitud.K: Correccin debido a superficieCS: Factor de carga de sombreado.Tr: Temperatura interior de diseo FTo: Temperatura exterior de diseo F

Tabla 6.15

Metodologa 1.-Planteamiento de las condiciones de diseo.En esta parte del diseo se plantean las condiciones de diseo como temperatura interior y temperatura exterior de diseo, se toman las medidas del espacio que se desea acondicionar, se calculan reas de paredes, techos, ventanas y el volumen del recinto.Se establecen los valores de humedad interior y exterior, latitud, correccin por superficie, nmero de personas que habitan el recinto, numero de focos y los equipos electrodomsticos que se encuentran en el interior de este.2.-Clculo de cargas de enfriamiento por radiacin solar en techos y paredes.Para realizar este anlisis la metodologa es la siguiente usando la ecuacin para el clculo de cargas de enfriamiento:

DTCE= [[[DTCE+LM]k]+[(78 F-Tr)+(To-85 F)]]fDonde:A=rea (ft^2)U=Coeficiente de conduccin global.DTCE= Diferencia de Temperatura para Cargas de Enfriamiento valor corregido de la temperatura en F.DTCE=Diferencia de Temperatura para Cargas de Enfriamiento. (Estos valores pueden encontrarse en la tabla 6.1 para techos y en la tabla 6.2 para paredes) LM=Correccin por latitud. (Este valor puede encontrarse en la tabla 6.4)K=Correccin debido a superficie1. K=1 (superficies oscuras)2. K=.5(techos y paredes claros)3. K=0.65(Superficie rural)Tr=Temperatura interior de diseo FTo=Temperatura exterior de diseo F

3.-Clculo de cargas de enfriamiento para ventanas.El clculo de cargas de enfriamiento para cargas de enfriamiento por ventanas se realiza mediante la siguiente expresin:Q=(FGCS)*(A)*(CS)*(FCE)Donde:Q=Carga de enfriamiento (Btu/Hr)FGCS=Factor de Ganancias de Carga Solar (Btu/Hr*Ft^2). (Tabla 6.6 continuacin para latitud 32).A=rea de ventana (Ft^2)CS=Factor de carga de sombreado. (Tabla 6.7)FCE=Factor de carga de enfriamiento. (Tabla 6.8)

4.-Carga de enfriamiento por infiltracin y ventilacin.El clculo de cargas de enfriamiento por infiltracin y ventilacin se realiza haciendo un anlisis con las condiciones interiores de diseo y las condiciones exteriores de diseo mediante las siguientes ecuaciones:

=Densidad del aire (Kg/m^3)Cambios de aire: Los cambios de aire se obtienen a partir del volumen(Los valores se obtienen en la tabla numero 14)Volumen de cambio: Volumen del recinto (m^3).

El anlisis se realiza mediante las siguientes ecuaciones:

Donde:Entalpia=H=Carga de enfriamiento en watts o Btu/hrCp= Calor especifico del aire = 1.005Text= Temperatura exterior de diseo en KTint= Temperatura interior de diseo en K = Humedad especifica del airehagua= Entalpia del agua a la TBS.

Para calcular la densidad del aire se realiza mediante la ley de los gases ideales.

Donde:P = Presin atmosfrica = 101.3 KPaR=Constante particular del aire=0.287 (KJ/Kg*K)T=Temperatura exterior en K (Al ser diferencia de temperatura se pueden tomar el valor en C).

5.-Carga de enfriamiento debido a personas.Este tipo de cargas se calculan mediante la tabla numero 6.11 seleccionando la accin que realiza el individuo a las diferentes horas del da, al ser varios individuos dentro del recinto se suman las los Btu por hora de cada individuo.

6.-Carga de enfriamiento por equipos.La carga de enfriamiento debido a los equipos se realiza verificando la potencia de cada equipo, creando un calendario de las horas de operacin de cada equipo se suman dichas potencias a las horas que estos trabajan respectivamente. Las potencias de algunos aparatos aparecen en la tabla 6.13.7.-Carga de enfriamiento por iluminacin.La carga de enfriamiento por iluminacin se calcula contando el nmero de focos, la potencia de estos y las horas del da a las cuales estos operan.Para focos incandescentes:

Para lmparas fluorescentes:

DesarrolloPlanos y vistas del recinto

Vista NO

Vista NE

Visto SO

Vista SE

Vista de perspectiva

1.- Planteamiento de condiciones de diseo. TInt=73.4F Text=95F int=50% ext=65% Latitud= 32Descripcin de construccin K=0.5 (Techos y paredes claros) f=1 (Cielo raso) Techo: 8.-Concreto ligero de 8 pulg. (Tabla 6.1) Paredes: Bloque de concreto ligero y pesado + acabado. Tipo E: Aislamiento de 2 pulg y bloque de 4 pulg (Tabla 6.3) U(techos)=0.126 U(paredes)=0.110

Descripcin de ventanas

Los valores de FGCS y CS se encuentran en la tabla 6.7Construccin de tipo M 2.-Clculo de cargas de enfriamiento en techos y paredes.Para techos utilizando la ecuacin:DTCE= [[[DTCE+LM]k]+[(78 F-Tr)+(To-85 F)]]f

LM=1 f=1k=.5Tr=73.4 FTo=95 FU=.126(Btu/Hr Ft^2 F)A=861.11 (Ft^2)Determinamos el DTCE para cada hora del da y despus multiplicamos por U y por A y obtenemos:

Clculo para paredes NO utilizando las ecuaciones:DTCE= [[[DTCE+LM]k]+[(78 F-Tr)+(To-85 F)]]f

LM=1 f=1k=.5Tr=73.4 FTo=95 FA=232.07 (Ft^2)U=.110(Btu/Hr Ft^2 F)

Clculo para pared NE utilizando las ecuaciones:DTCE= [[[DTCE+LM]k]+[(78 F-Tr)+(To-85 F)]]f

LM=1 f=1k=.5Tr=73.4 FTo=95 FA=190.31 (Ft^2)U=.110(Btu/Hr Ft^2 F)

Clculo para pared SO utilizando las ecuaciones:DTCE= [[[DTCE+LM]k]+[(78 F-Tr)+(To-85 F)]]f

LM=-1 f=1k=.5Tr=73.4 FTo=95 FA=190.31 (Ft^2)U=.110(Btu/Hr Ft^2 F)

Clculo para pared SE utilizando las ecuaciones:DTCE= [[[DTCE+LM]k]+[(78 F-Tr)+(To-85 F)]]f

LM=-1 f=1k=.5Tr=73.4 FTo=95 FA=242.73 (Ft^2)U=.110(Btu/Hr Ft^2 F)

3.-Clculo para ventanas.Se realizara el clculo utilizando la ecuacin:Q=(FGCS)*(A)*(CS)*(FCE)

FGCS (Tabla 6.6 continuacin) CS (Tabla 6.7) FCE (Tabla 6.8 continuacin *Tipo M)Calculo para Ventanas NO y NE respectivamente.

Calculo para ventanas SO y SE respectivamente: 4.- Clculo de cargas por infiltracinEn el clculo de cargas por infiltracin se utilizaran las siguientes ecuaciones:

Segn las condiciones planteadas tenemos:

De la tabla 6.15 interpolando obtenemos el volumen de cambio en 24 hrs.

Calculo de entalpias interiores y exteriores:

1888.78 KJ/Hr

Carga de enfriamiento por infiltracin=H=1888.78 KJ/Hr= 1790.22 Btu/Hr

Los valores de entalpas y presiones de saturacin se obtuvieron de la tabla A.2

5.-Carga de enfriamiento por personas.Para este anlisis se determina el numero habitantes en el recinto despus se realiza un itinerario de las acciones que realiza cada individuo a lo largo del da y se determinan las cargas de enfriamiento que estas acciones producen.

6.-Carga de enfriamiento por equipos.La carga de enfriamiento por equipos se determina calculando los watts para despus convertirlos en Btu/Hr, se determina a qu hora del da se utiliza cada equipo y se introducen los valores a sus respectivas horas del da.*Para la vivienda analizada no se tom en cuenta lavadora, secadora y plancha debido a que el cuarto de lavado se encuentra aislado de la vivienda.

7.-Cargas trmicas por iluminacin.La carga de enfriamiento por iluminacin se calcula contando el nmero de focos, la potencia de estos y las horas del da a las cuales estos operan.Todos los focos que se encuentran en la vivienda son fluorescentes por la tanto utilizaremos la ecuacin:

NFocos=9Watts=23

ConclusionesLa carga de enfriamiento mayor se present a las 20:00 Horas teniendo un valor de 15656.8178 (Btu/Hr)

Debido a que todos los equipos de 1.5 Ton trabajan a 220 Volts quizs sera conveniente fraccionar el equipo en dos un equipo de 1 Tonelada y otro de media tonelada, para tomar esta decisin es necesario realizar un anlisis de costos y en cuanto tiempo se pagara la inversin en caso de seleccionar el equipo de 1.5 Ton a 220 Volts.En base al anlisis realizado podemos concluir que para la vivienda un equipo de 1.5 Toneladas o fraccionado funcionara de manera adecuada ya que dara un cierto margen extra de refrigeracin en caso de que se presenten algunas condiciones fuera de nuestro alcance como visitas, aumento en la temperatura ambiente y en la humedad relativa entre otras cosas.Comparando los resultados obtenidos con los de los compaeros se observ que en las cargas por equipos la secadora, el boiler y la lavadora son los dispositivos que tienen una mayor aportacin en las cargas de enfriamiento con los cual podemos concluir que podra ser redituable tener el cuarto de lavado aislado de la vivienda que se desea acondicionar. En el procesos de construccin es muy conveniente utilizar materiales con un U de valor bajo esto har que las cargas por radiacin en paredes y techos disminuyan bastante, as como en el diseo interior hacer uso de persianas o cortinas, focos ahorradores y equipos que no tengan un alto consumo de energa para que no produzcan grandes cantidades de carga de enfriamiento.

Anexos

Bibliografa

1. Edward G. Pita. Acondicionamiento de aire: Principios y sistemas-

2. Cengel & Boles sptima ed. Termodinmica:

3. Moran Shapiro 2da edicin Fundamentos de termodinmica tcnica.