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

i2a

TRABAJO PRCTICO AIRE ACONDICIONADO 2015

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

Trabajaremos en grupos de dos o tres como mximo

Para lo cual ser necesario disponer de la documentacin (planta y cortes 1:50) correspondiente a un edificio de entre las siguientes opciones: Oficinas, Bibliotecas, Concesionarios de automviles, etc. (Un saln principal de 1000 a 1500 m3 y dos salones contiguos al saln principal ms pequeos de 200 a 300 m3)

El trabajo se desarrolla a travs de 6 semanas (intervalo de vacaciones de Julio) 1ra semana: 03 y 04-06: Diseo preliminar (esquemas planta y corte) Ubicacin de equipos, trazado tentativo de conductos, rejas y/o difusores. 2da semana: 10 y 11-06: Estimacin de carga trmica de verano (Bal. Term. 1 parte) 3ra semana: 17 y 18-06: Estimacin de carga trmica de verano (Bal. Term. 2 parte) y psicrometra - calculo de caudal total de aire (Qat).- 4ta semana: 24 y 25-06: Clculo de caudales secundarios, clculo de conductos, rejas de inyeccin, retorno y difusores.- 5ta semana: 01 y 02-07: Desarrollo de la documentacin, planos finales esc. 1:50 (planta y cortes). 6ta semana: 29 y 30-07: Seminario de reelaboracin colectiva del trabajo prctico.-

1ra Semana:

Ubicacin de los COMPONENTES DEL SISTEMA, TRAZADO TENTATIVO

y calculo de K

Estudio previo del edificio y locales motivo del clculo, y ubicacin segn indicaciones dadas por los profesores asistentes, de cada uno de los componentes del sistema y calculo de K de los cerramientos, por lo menos dos (pared y techo exterior).

El Clculo de K, tal como se indica en el apunte terico, es un mtodo analtico que permite determinar la cantidad de calor, expresado en Kilocaloras, que puede pasar por hora a travs de un m2 de un cerramiento heterogneo, es decir, compuesto por diferentes materiales y espesores, y por cada C de diferencia de temperatura entre sus caras.

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La determinacin de los diversos K de cerramientos tiene como objetivo, la realizacin del balance trmico de verano, esta tarea es similar a la ya realizada en el modulo anterior de calefaccin.

2da y 3ra Semana:

ESTIMACION DE CARGA TERMICA

La Estimacin de las Cargas Trmicas o Balance Trmico, es un mtodo analtico que permite determinar la cantidad de calor que se deber eliminar en verano, del ambiente a climatizar, para compensar las ganancias de calor a travs de los cerramientos, (tanto opacos como transparentes) producidas por la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior (del local), por las cargas internas, por la radiacin solar en cerramientos transparentes, por la radiacin solar en cerramientos opacos combinados en este caso con la diferencia de temperatura, el color del muro, la densidad aparente, la inercia trmica del mismo todo lo que se resume en la llamada D.E.T, por el aire de renovacin, agregndose a esto la determinacin de los valores de carga trmica de calor latente de personas, artefactos, y aire exterior.

Las ganancias de calor sensible, se calculan de la misma manera que como vimos para el balance trmico de invierno, salvo que en este caso si se las debe considerar de manera permanente.

La gua desarrollada a continuacin pretende orientar al alumno para resolver un caso de estimacin de cargas trmicas de verano En todos los pasos se debe dejar constancia de los criterios seguidos o las decisiones tomadas, en la Memoria de Clculo que acompaar al trabajo.

Para la realizacin del clculo se utilizarn las planillas que se adjuntan en la presente gua, (Planillas para Estimacin de Cargas Trmicas I y II )

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

Ganancias de calor por transmisin en cerramientos opacos no expuestos al sol, y transparentes.

Ganancias de calor por radiacin solar a travs de cerramientos transparentes.

Ganancias de calor por transmisin en cerramientos opacos expuestos al sol (donde se combinan diversos aspectos).

Ganancias internas sensibles

Ganancias internas de calor latente.

Ganancias de calor sensible debido al aire exterior.-

Ganancias de calor latente debido al aire exterior.-

Los pasos a seguir, para la realizacin de dicha estimacin sern los mismos que ya vimos en estimacin de prdidas de calor, salvo que aqu sern ganancias de calor.

1) Para el primer apartado (ganancias de calor por transmisin) es similar al ya

visto en caso de perdidas por transmisin en la estimacin de invierno.

2) Para el caso de ganancias de calor por radiacin, en el caso de cerramientos translcidos, en verano deberemos calcular simultneamente las ganancias de calor por transmisin y por radiacin, en este ltimo caso, reemplazando el valor de K por el de Rs , tomado de la Tabla de radiacin solar., adems, en los cerramientos translcidos se deber determinar si existe algn elemento que reduzca el paso de la radiacin por obstruccin (fr), factor ste indicado en la Tabla de Factores de reduccin para radiacin solar.

3 I2a

3) Para cerramientos opacos que SI dan al exterior, se reemplazar la t por su equivalente DET (ver en nueve lecciones Leccin N 4).

Por radiacin, opacos externos: K x S x DET (Tablas DET Muros y DET Techos) Determinacin de las cargas internas, (ver leccin 7 en nueve lecciones)

PERSONAS, determinaremos el nmero de ocupantes del local y el tipo de actividad que realizarn, para obtener los valores de calor Sensible y latente que aportar cada una de ellas (Tabla Ganancia debida a los ocupantes). ILUMINACIN, determinaremos el consumo horario de energa elctrica, en Vatios o Kw, recordando que para las lmparas de descarga gaseosa, habr que tener en cuenta un adicional de potencia de un 100 % sobre su potencia nominal, y que solo aportan calor sensible. (Tabla Ganancia debida a los aparatos de iluminacin) ARTEFACTOS, deber tenerse en cuenta los artefactos que produzcan calor, tanto sensible como latente. Encontrndose indicados en la Tabla Ganancia debido a los aparatos de restaurante, los valores de artefactos de uso comn, principalmente en cocinas de restaurantes y comedores. Determinacin de las ganancias debidas al aire exterior (vase leccin n8 de nueve lecciones) Obtenidos los valores de aire exterior se procede de manera similar a lo realizado en la estimacin de invierno pero aqu debe agregarse en ambos casos (infiltracin y T.A.Ext,) el clculo de calor latente.

CLCULO MEDIANTE LAS PLANILLAS PARA B.T.

Se adjuntan a la presente, planilla en blanco (eventualmente para fotocopiar) DATOS BSE DE CLCULO:

Procederemos a llenar segn corresponda el encabezamiento de la planilla (Estimacin de las Cargas Trmicas verano). Lo habitual resulta realizar el Balance Trmico de verano para el da 21 de enero a las 15 hs, (hora de la mxima diaria)

En caso de ser necesario realizar dicho balance en otros horarios, se dejar asentado en la memoria de clculo dichas modificaciones y el porqu de ellas.

Los valores de temperatura interior y exterior sern similares a lo determinados para invierno.

Una vez establecidos estos valores, se asentarn en el encabezamiento, todos los datos que all se piden:

- Ubicacin. - Destino.

- Fecha y hora para verano.- tbs exterior - tbs interior

- t (te-ti)

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GANANCIAS Y PRDIDAS POR TRANSMISIN: (ver leccin N 4)

En la planilla de Estimacin de las Cargas Trmicas ( I ), se asentarn los siguientes datos:

- Columna 1: Cada uno de los cerramientos, opacos y translcidos, ordenados

segn su identificacin en el plano del local.

- Columna 2: La orientacin de cada cerramiento.(este dato nos ser de utilidad cuando realicemos la parte del verano)

- Columna 3: Los valores de K correspondientes a los cerramientos opacos.

Para los cerramientos translcidos se asentarn los valores de K para calcular las prdidas por transmisin ( tr. )

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

- Columna 8: La diferencia de temperatura ( t ), en verano, establecida

previamente en el encabezamiento, entre la temperatura interior y la exterior ( te ti ). En el caso de cerramientos que reciban radiacin solar ya sea directa como indirecta se consignaran los datos de la D.E.T. .

Cuando se est considerando algn cerramiento que no d directamente al

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

Si no se conociera dicha temperatura, o el local no estuviera acondicionado, se

tomar como diferencia de temperatura la resultante de dividir por 2 la diferencia de los otros cerramientos que lindan con el exterior. ( (te ti) / 2).

- Columna 9: Se efectuar la operacin para determinar las prdidas en verano de cada uno de los cerramientos:

Por transmisin, opacos no expuestos al sol y translcidos K x S x t Por transmisin y radiacin, opacos externos expuestos al sol K x S x DET

Importante: Los valores obtenidos como resultados de estas operaciones se asentarn en la columna correspondiente, redondeados sin decimales.

Sub total 1: Se sumarn los resultados obtenidos en las columnas 7 y 9,

obtenindose los subtotales 1 del Balance Trmico, que representan el calor que se pierde, o gana a travs de todos los cerramientos.

Estos resultados tambin se redondean sin decimales y se transportarn al comienzo

de la siguiente planilla.

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GANANCIAS POR CARGAS INTERNAS: (ver leccin N 7)

En la planilla de Estimacin de las Cargas Trmicas se asentarn los siguientes datos:

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

- Columna 11: Para personas, el coeficiente de calor sensible y latente, aportada por cada uno de los ocupantes, determinado segn lo explicado en el apunte terico. Para Artefactos, calor sensible, 0,86, coeficiente de conversin de W a Kcal/h.

Para Iluminacin, calor sensible, 0,86, coeficiente de conversin de W a Kcal/h.

Para Infiltracin de Aire, Cal. Sensible y Cal. Latente: 0,31 y 0,71,

Coeficientes de volumtricos de calor sensible y latente respectivamente.

- Columna 12: Para Artefactos, la Potencia elctrica total consumida por estos dispositivos.

Para Iluminacin, la Potencia por m2 o la potencia total instalada.

Para Iluminacin, si el dato es la potencia por m2, se indicar la superficie del local.

- Columna 13: Para Infiltracin de aire, el volumen calculado segn lo explicado en el Apunte Terico.

- Columna 14: Para Infiltracin de aire, la diferencia de temperatura t (te-ti)

- Columna 15: Se efectuar la operacin para determinar las perdidas de:

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

- Columna 16:

Para Infiltracin de aire: Calor Sensible, la diferencia de temperatura t (te-ti). Calor Latente, la diferencia de humedad especfica he.

- Columna 17: Se efectuarn las operaciones para calcular las ganancias de calor sensible en verano:

. Para personas, Cant. x Coef.

. Para artefactos, Pot. x 0,86

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

. Para Infiltracin, 0,31 x Vol. x t.

- Columna 18: Se efectuarn las operaciones para calcular las ganancias de

calor latente en verano: . Para personas, Cant. x Coef.

Para Infiltracin, 0,71 x Vol. x he. Todos los valores obtenidos en las columnas 15, 17 y 18 se redondearn sin decimales.

Sub total 2:

Se sumarn los resultados obtenidos en las columnas 15,

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

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

GANANCIAS POR AIRE EXTERIOR (ver leccin N 8) En la planilla se asentarn los

siguientes datos: - Columna 19: No se usa. - Columna 20: Los coeficientes de Calor Sensible, segn lo explicado en la

leccin N 8. - Columna 21: No se usa. - Columna 22: Los volmenes de TAE, calculados segn lo explicado en la

leccin N 8.

- Columna 23: La t de invierno, calculada en el encabezamiento. - Columna 24: Se efectuar la operacin para determinar las prdidas de:

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

- Columna 25: La t de verano, calculada en el encabezamiento. - Columna 26: Se efectuar la operacin para determinar las prdidas de:

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

- Columna 27: Se efectuar la operacin para determinar las prdidas de:

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

Sub total 3:

Se sumarn los resultados obtenidos en la columna 24, 26 y 27 sub. totales 3 para verano

CARGAS TOTALES SOBRE EL EQUIPO

Se sumarn los sub. totales 2 + 3, de las columnas de invierno de verano Obtenindose los totales del Balance Trmico, expresado en Kcal. / h, que nos estn indicando la capacidad de los equipos que deberemos instalar en cada uno de los locales a los estamos realizando su estimacin de carga trmica.

Nota: Para pasar de Kcal/h a Tonelada de refrigeracin se deber dividir el total del BT en

Kcal/h por 3024 (coef. Tr ).-

1Tr. = 3024 kcal/h.

Ejemplo: Calor Total BT de verano (Sensible + Latente): 12.000 kcal/h = 3,96 Tr, adopto 4Tr.- 3.024 kcal/h

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D.E.T. CALOR

t SENSIBLE

----

----

---

---

UBICACIN : DESTINO :

Condiciones de Diseo para INVIERNO Condiciones de Diseo para VERANO

PLANILLA para el T.P. N2

ESTIMACIN DE LAS CARGAS TRMICAS ( I ) Tema

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

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

t.b.s. Exterior C :

t.b.s. Interior " : t C :

h.rel. Exterior % :

h.rel. Interior " : he :

t.b.s. Exterior C :

t.b.s. Interior " : t C:

h.rel. Exterior % :

h.rel. Interior " : he :

Cargas Externas por TRANSMISIN y RADIACIN INVIERNO VERANO

Columna 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cerramientos

Orient

K

RS

S

fr

t

CALOR

SENSIBLE

M1

----

M2

----

M3

----

M4

----

V1 Tr.

----

" Rd.

----

----

V2 Tr.

---

" Rd.

---

----

V3 Tr.

---

" Rd.

----

----

V4 Tr.

---

" Rd.

----

----

Puerta 1 Tr.

---

" Rd.

---

----

----

Puerta 2 Tr.

---

" Rd.

---

----

----

Piso Tr.

---

Techo Tr.

---

" Rd.

---

---

----

Sub total 1 :

8 I2a

he

t

CALOR

SENSIBLE

CALOR

LATENT

E -----

----------

-----

----------

-----

----------

-----

----------

-----

----------

----------

----------

he

o t

CALOR

SENSIBLE

CALOR

LATENT

E ----------

----------

Cargas Internas

INVIERNO

VERANO

Columna

10

11

12

13

14

15

16

17

18

PLANILLA para el T.P. N 2

ESTIMACIN DE LAS CARGAS TRMICAS ( II ) Tema

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

Cant.

Coef.

Pot. Caudal CALOR

SENSIBLE (W) o Sup. t

Personas Cal. Sensible

-----

-----

-----

----------

" Cal. Latente

-----

-----

-----

---------- Artefactos Cal. Sensible

0,86

-----

-----

----------

" Cal. Latente

-----

-----

---------- Iluminacin

-----

0,86

-----

---------- Infiltracin Cal. Sensible

-----

0,31

-----

Infiltracin Cal. Latente

-----

0,71

-----

-----

----------

Sub total 2

Q cs

FCS = -------------------- = ---------------------------------------- =

Q cs + Q cl

Cargas por Aire Exterior

Columna 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Coef.

Caudal

m3/h

t

CALOR

SENSIBLE

TAE Cal. Sensible

-----

0,31

-----

TAE Cal. Latente

-----

0,71

-----

-----

----------

Sub total 3

CARGAS TOTALES SOBRE EL EQUIPO:

INVIERNO, Calor Sensible Kcal / h

(Sub total 2+3)

Tn de Refrigeracin=

VERANO, Calor Sensible + Calor Latente Kcal / h

(2 + 3) (2 + 3)

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3ra Semana:

CALCULO DE CAUDALES

MEDIANTE EL USO DEL DIAGRAMA PSICROMTRICO

Mediante el Diagrama Psicromtrico es posible determinar grficamente las caractersticas fsicas del aire exterior e interior, datos que nos permitirn resolver los problemas relacionados con el acondicionamiento trmico de los ambientes a disear.

A partir de dos cualesquiera de los parmetros conocidos del aire, podremos precisar las dems condiciones del mismo, efectuando sobre el baco o diagrama psicromtrico las operaciones correspondientes.

Clculo de Caudales de Aire.

Caudal Total.

Establecido el trazado de los conductos desde el equipo hasta el local y su recorrido dentro de este, procederemos a calcular el Caudal Total de Aire a Impulsar, mediante la frmula:

Qs Cat = ----------------------

0.31 (t i t lmp)

donde:

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

Qs = Calor Sensible total [Kcal/h], segn Balance Trmico.

(Excluyendo la carga trmica del T.A.E.).-

0.31 = Ce.Pe.60 = 17 m3/min, /60 = 0.31 m3/h

Valor tomado como constante, derivado de considerar el aire de impulsin con las siguientes condiciones:

Ce= calor especifico del aire (0.24 Kcal/ kg. C) Pe= peso especifico del aire a 15 C (1.2 Kg/m) 60= minutos por hora

t i = Temperatura de Diseo Interior.

t Imp = Temperatura de Impulsin del aire, determinada grficamente en el

diagrama Psicromtrico, de la siguiente manera:

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

Qs F.C.S. = ----------------

Qs + QI b ) Establecer el Factor de Contacto del serpentn a usar, de acuerdo a los datos del fabricante. En general puede usarse la siguiente escala:

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Tabla 2.

Serpentines

de

3 hileras:

Fc =

0.80

Factores de 4 " 0.85

Contactos 6 " 0.90

8 " 0.95

c ) Utilizando el Diagrama Psicromtrico (Abaco I), por el Punto del Abaco (Pa) 26,5 y 50%HR , trazar una recta que pase por el F.C.S. calculado anteriormente con los datos aportados por el balance trmico ( recta A).

Por el punto que marca la ti y la hr, establecidos como Condicin de diseo Interior para el Balance Trmico, trazar una paralela a la recta A encontrada en el paso anterior, hasta que corte la Curva de Saturacin ( punto ts ). A esta nueva recta, trazada entre ti y ts, la denominaremos B.

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

L= recta B * fc

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

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

Caudal total en m3/hora

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

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

Conocido el Caudal Total de aire (Qat) y en base al esquema de distribucin de rejas y difusores establecido en el apartado 1 - 2, calcularemos los caudales que circularn por cada tramo de conducto, dividiendo este Caudal Total en forma proporcional a los volmenes de los sectores que cada reja o difusor deber alimentar ( Qr ).

Para el ejemplo que sigue recurrimos a uno de los dos esquemas de distribucin

vistos anteriormente y suponiendo que cada una de las 8 rejas previstas insufla

igual cantidad de aire, podremos determinar el caudal de cada una de ellas( Qr =

Qat / 8 , expresado en m3/min).

Podremos calcular entonces el caudal que ha de circular por cada sector de los conductos de alimentacin:

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

Q4 = Qr4 Q3 = Qr4 + Qr3 Qr2 = Qr4 + Qr3 + Qr2

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4ta Semana:

CALCULO DE CONDUCTOS

TRAZADO Y CLCULO DE UN SISTEMA DE CONDUCTOS, REJAS Y DIFUSORES DE AIRE

El Clculo de conductos es un mtodo analtico que permite determinar la seccin de los conductos que transportarn el aire tratado y las dimensiones de las rejas y difusores que lo distribuirn dentro del ambiente a acondicionar.

1. Mtodo para el trazado del sistema.

1- 1 Eleccin de los elementos de distribucin.

Se deber establecer que tipos de elementos de distribucin se han de utilizar para insuflar el aire dentro del local, en funcin de las dimensiones del mismo; del espacio tcnico disponible; existencia o no de cielorraso, vigas, columnas, etc. y por razones de tipo plstico o esttico (conductos ocultos o a la vista), pudiendo utilizarse para ello:

Rejas.

Difusores.

Una combinacin de ambos.

Rejas: Insuflan el aire en forma perpendicular al plano que las contiene. Se ubican en las caras verticales de los conductos de impulsin, o en las paredes, generalmente en la parte superior de estas, a una altura superior a los 2 mts, para no provocar corrientes de aire molestas para las personas que estn de pi o circulando. Disponen de aletas verticales, horizontales o ambas a la vez, lo que permite una mejor orientacin del flujo de aire de salida, dentro de cierto rango. En general se adopta como alcance necesario, las partes de la distancia entre la reja y la pared opuesta, con un mximo a cubrir de 6 a 8 mts. Se puede lograr mayores alcances, pero esto implicara aumentar la velocidad de salida del aire, y consecuentemente, un mayor nivel de ruido, situacin que en algunas aplicaciones puede resultar molesto.

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Los fabricantes de rejas las proveen con diversos ngulos de salida. Los mximos alcances se obtienen con aletas dispuestas en forma vertical y paralelas entre s O (deflexin A) y los mnimos alcances - pero mayor cobertura a lo ancho - con aletas verticales con ngulos de hasta 55 (deflexin G)

Difusores:

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

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El alcance del difusor es la distancia que existe entre su centro y la pared ms prxima.

Se tratar de localizarlo en el centro geomtrico de la zona que ha de alimentar,

para que la distribucin del aire sea homognea hacia todos lados. Corno regla general, el alcance total en forma horizontal de los difusores, hacia ambos lados de su centro (L), no deber superar el valor de la altura a la cual ste se encuentra instalado; (H) el lmite de alcance horizontal es su altura.

Para lograr los alcances de rejas o difusores, se deber insuflar el aire dentro del local a una cierta velocidad (Velocidad de salida) que no debe superar los valores recomendados en la tabla siguiente, a fin de lograr niveles de ruido aceptables, segn la actividad a desarrollar en el ambiente acondicionado:

1- 2 Ubicacin de Rejas y Difusores, Trazado de los Conductos. Se trazar un diagrama esquemtico en escala, planta y corte, ubicando las rejas o difusores elegidos, segn su alcance, previendo grficamente que las zonas de barrido del aire de salida dejen los menores espacios sin cobertura. Se indicar tambin la ubicacin de la o las rejas de Retorno, elementos estos que tienen como misin colectar el aire del local y Ilevarlo de retorno al equipo para su tratamiento y mezcla con el aire exterior de renovacin (T.A.E.). Una vez localizadas las rejas y difusores, se realizar un esquema del trazado de los conductos de impulsin y retorno y la ubicacin relativa de los equipos. Los siguientes esquemas son indicativos de las diversas maneras de trazar un diagrama.

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3 Dimensionamiento de los Conductos.

3-1 Conducto Principal (Salida del Ventilador) Conocido el Caudal de Aire total que pasar por el Conducto Principal ( Qat ), y los Caudales de cada uno de los tramos, para conocer las dimensiones de cada uno de ellos se aplicar el mtodo denominado de Igual Friccin o Igual Prdida de Carga, que posibilita, mediante el uso del grfico que se adjunta a la presente gua (baco 2) determinar los dimetros correspondientes, de la siguiente manera:

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

Tabla 3: - Bibliotecas, dormitorios y locales donde se necesita silencio 300 mts/min. - Viviendas, oficinas y comercios en general ......................... 450 - Locales industriales ............................................................... 500

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

Esta recta auxiliar se mantendr constante y servir para determinar las secciones de los dems conductos del sistema.

Asimismo, por el punto de interseccin encontrado anteriormente quedar determinado el dimetro del conducto a utilizar para ese Caudal de aire Total, mediante la recta de DIMETROS (D, expresada en centmetros). En el caso de no coincidir este punto con un valor exacto de dimetro, se tomar el valor inmediato superior. 3-2 Conductos secundarios. Para determinar los dimetros de conductos de los dems tramos, se ingresa al grfico con el caudal correspondiente a cada uno de ellos y se traza una horizontal (E) hasta que sta corte a la Recta de Prdida de Carga (C), en este punto encontraremos el dimetro de conducto a utilizar.

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3-3 Conversin de secciones circulares a cuadradas o rectangulares. Para determinar las dimensiones cuadradas o rectangulares equivalentes de un conducto circular, recurrimos al baco de conversin de secciones circulares a cuadras o rectangulares, que permite convertir directamente las secciones equivalentes, en funcin del dimetro resultante segn el clculo anterior, y fijando uno de sus lados, conocer las dimensiones del otro lado. Ingresamos por la recta (C), de dimetros, hasta llegar a la curva del dimetro que necesitamos convertir (D), luego necesitamos saber unos de los lados, por ejemplo el Lado (B) en cm., desde la base del baco lado (B) subimos hasta que la recta corte con la curva del dimetro (D), luego en ese punto que queda formado nos desplazamos hasta el lado (A) que sera el extremo izquierdo del baco y ah leemos el otro lado del cuadrado o rectngulo en cm.-

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Para determinar las dimensiones de las rejas de inyeccin y/o difusores, utilizamos la:

GRILLA DE SELECCIN DE REJAS DE INYECCION (ver grilla para seleccin de rejas de inyeccin en apunte de Tablas) Ingresamos por la recta de caudales

m3/min (a) hasta encontrar el valor recomendado de la velocidad de salidas de rejas

en m/min. (b), desde ese punto formado por los cruces de las dos rectas nos

desplazamos en forma horizontal hacia la izquierda para seleccionar el ancho de la

reja en cm. (c), luego subimos hacia la parte superior de la tabla para saber que

altura tendr la reja de inyeccin en cm. (d).-

Verificamos el alcance segn la deflexin utilizada (e), desde aquel punto formado

entre el caudal y la velocidad nos desplazamos hacia abajo hasta alcanzar los

alcances en metros (f) segn la deflexin previamente elegida, si el alcance no

verificara se proceder a modificar la deflexin y as verificar el alcance en los otros tipos de deflexiones posibles, si an as no verificara el alcance se deber buscar otra situacin que cumpla con el cometido.

TABLA - Velocidad de salida recomendada para rejas de inyeccin y difusores.-

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

Locales industriales 400 a 500'

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Para dimensionar difusores utilizamos la:

GRILLA DE SELECCIN DE DIFUSORES TIPO S1 (ver grilla para seleccin de difusores de inyeccin tipo S1 en apunte de Tablas) Ingresamos por la recta de

caudales m3/min (a) hasta encontrar el valor recomendado de la velocidad de

salidas de difusores en m/min. (b), desde ese punto formado por los cruces de las

dos rectas nos desplazamos en forma horizontal hacia la izquierda para seleccionar

el dimetro del difusor en cm. (c).-

Verificamos el alcance, desde aquel punto formado entre el caudal y la velocidad

nos desplazamos hacia abajo hasta llegar a los alcances en metros (f), hay tres

alcances segn la velocidad final del aire (e), elegir cualquiera de los tres para

verificar el previsto en proyecto, si no verificara el alcance se deber buscar otra situacin que cumpla con el cometido.

20 I2a

Para determinar las dimensiones de las rejas de retorno, utilizamos la:

GRILLA DE SELECCIN DE REJAS DE RETORNO (ver grilla para seleccin de rejas de retorno en apunte de Tablas) Ingresamos por la recta de caudales m3/min

(a) hasta encontrar el valor recomendado de la velocidad de salidas de rejas de

retorno en m/min. (b), desde ese punto formado por los cruces de las dos rectas nos

desplazamos en forma vertical hacia abajo para seleccionar el alto de la reja en cm.

(d) (si no coincide justo el punto con la recta que desciende deber adoptar la recta

ms cercana que posea menor velocidad, o sea la recta a la derecha del punto), luego nos desplazamos hacia la parte izquierda de la tabla para seleccionar que

ancho tendr la reja de retorno en cm. (c).-

TABLA - Velocidad de salida recomendada para rejas de retorno.-

Locales de Descanso, bibliotecas. 90 a 105 m/min. Viviendas 105 a 120 Oficinas, escuelas 120 a 140 Bancos, restaurantes, locales comerciales 140 a 160

Locales industriales 160 a 180

5ta SEMANA Desarrollo de la documentacin 6ta SEMANA Seminario

21 I2a

6.5

0

EJERCICIO MODELO

A continuacin se encuentra resuelto un Ejercicio Modelo, como el que se deber realizar en los Trabajos Prcticos

1ra SEMANA Diseo preliminar Ubicacin de sala de mquinas y de equipos Trazados tentativo de conductos (idea generadora o de partido) Habr que insinuar el barrido de las rejas y difusores de forma tenue para que no transforme el plano en algo in entendible o pedir un plano de barrido aparte.- Ubicacin de bocas de salida de aire (Rejas de inyeccin, o difusores, de retorno, toma de aire exterior etc.

2da SEMANA Balance Trmico 1 (General sobre todo el edificio) (Resolucin de Delta T, Cargas por Transmisin y Radiacin)

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

10.50

V3 V3

M3

P1

M2 Altura = 3.50 m

V2

Aberturas:

V3 = 3.40 x 1.40 m V2 = 2.80 x 1.40 m

P1 = 1.50 x 2.00 m M4

Local colindante

acondicionado a 18 C

M1

Local colindante

sin acondicionar

Local desarrollado en un solo nivel, sin edificacin en la parte superior

En una de las dos caras menores (M2), que es la fachada y est orientada al Oeste, se encuentran, la puerta de acceso, con un valor de K igual al del muro y una vidriera (V2), de dimensin indicada en el plano.

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

Una de las caras mayores (M3), orientada al Norte, tiene dos vidrieras (V3), de dimensiones indicadas en el plano. La otra cara mayor (M1), limita con un local cuya temperatura se desconoce.

22 I2a

Ubicacin: Catamarca Destino: Oficina

Cantidad de personas: 10 Actividad: De pie, marcha lenta.

Iluminacin: 20 W / m2 Artefactos: 2 computadoras de 300 W c/u.

CONDICIONES DE DISEO EXTERIOR (para CATAMARCA)

VERANO : 21 de enero 15 hs. tbs= 36.5 C hr = 54 % Veloc. Viento: 17 km/h

CONDICIONES DE DISEO INTERIOR

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

Caudal de aire de renovacin recomendado: Oficinas: 25 m3 / h por persona.

CARACTERSTICAS DE LOS CERRAMIENTOS

Muros externos: K = 1,6 Kcal/h m2

C Color claro blanco-crema. Peso = 500 Kg/m2

Muros internos:

K

=

2,0

Techo :

K

=

1,4

Color claro Peso = 200 Kg/m2

Vidrios:

K

=

5,5

Sencillo ordinario de 6 mm. Con Persianas Venecianas interiores color claro.

Ventanas: Metlicas, dos hojas, sin burlete, sin cierre.-

Puerta: K = 1,4

Metlica ciega, dos hojas, sin burlete, con cierre.-

CLCULOS AUXILIARES:

Q aire renovacin : 25 m3/h persona x 10 personas = 250 m3/h

Q aire infiltracin (V3x2, V2): 31,80 m (lineales de hendijas) x 4,36 = 138,65 m3/h

Q aire infiltracin (P1): 9,00 m (lineales de hendijas) x 4,18 = 37,62 m3/h

Q aire infiltracin Total: 176,27 m3/h

Q aire TAE : 250 176,27 = 73.73 m3/h

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

M2 : (6,50 x 3,50) - 3,92 -3 = 15,83

M3 : (10,50 x 3,50) 9,52 = 27,23

M4 : 6,50 x 3,50 = 22,75

V2 : 2,80 x 1,40 = 3,92

V3 : 3,40 x 1,40 x 2 = 9,52

P1 : 1.50 x 2,00 = 3,00

Techo : 10,50 x 6,50 = 68,25

23 I2a

he

= 2

3 g

r/K

g

20

15

he

= 1

2.5

gr/

Kg

10

5

27

36

.5

35

20

25

30

40

tbs

C

Determinacin Grfica de la he

he = 10.5 gr/Kg

24 I2a

D.E.T.

t

CALOR

SENSIBLE

4,75 349

1,7 43

4,4 192

-9,0 - 410

9,5 205

863

9,5 497

203

9,5 40

11,4 1089

3071

Planilla para Trabajo Prctico

ESTIMACION DE CARGAS TERMICAS

UBICACIN : CATAMARCA

DESTINO : OFICINA Condiciones de Diseo

Condiciones de Diseo VERANO

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

t.b.s. Exterior C :

t.b.s. Interior " :

t.b.s. Exterior C :

t.b.s. Interior " :

36.5

t :

27

t :

9.5

h.rel. Exterior % :

h.rel. Exterior % : 54

h.rel. Interior " : he:

h.rel. Interior " : 50 he:

10.5

Cargas Externas por TRANSMISIN y RADIACIN INVIERNO VERANO

CERRAMIENTOS

Orient

K

RS

S

fr

t

CALOR

SENSIBLE Desig. Medidas

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

M2 (6,5x3,5)- (3.92)-(3)

O 1,60 15,83

M3 (10,5X3,5)- (9,52)

N 1,60 27,23

M4

6,50x3,50 int. 2,00 22,75

V1 Tr.

"

Rd.

V2 Tr. O 5,50 3,92

"

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

V3 Tr. N 5,50 9,52

"

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

V Tr.

"

Rd.

P1 Tr. O 1,40 3,00

"

Rd.

P2 Tr.

"

Rd.

Piso

Techo

Tr. 10,50x6,5 1,40 68,25

"

Rd.

Sub total 1

25 I2a

he

t

CALOR

SENSIBLE

CALOR

LATENTE

500

650

516

1174

9,5

519

10,5

1314

2709 1964

he

t

CALOR

SENSIBLE

CALOR

LATENTE

9,5 217

10,5 550

217 550

3ra SEMANA Clculo de Delta he en baco Psicromtrico, Resolucin de Cargas Internas y Cargas por aire exterior, CALOR LATENTE)

Definir las Kcal/h o Frig/h por cada saln o sala.-

Cargas Internas

Transporte Sub Total 1 : 3071

Cant.

Coef.

Pot.

W Caudal o Sup.

t

CALOR

SENSIBLE

Personas C.

Sensible

10

50

Personas C.

Latente

10

65

Artefactos C.

Sensible

2

0,86

300

Artefactos C.

Latente

Iluminacin 0,86 20 68,25

Infiltracin C.

Sensible

0,31

176,27

" C.

Latente

0,71

176,27

Subtotal 2

Cargas sensibles totales= subtotal 1 + subtotal 2 = 3071+2709 = 5780

F.C.S = Q cs

Qcs + Qcl = 5780

= 0,75

Cargas Por Aire Exterior

5780+1964

TOTAL (Kcal/h) subtotal 1 + subtotal 2 + subtotal 3 5997 2514

Carga total sobre el equipo (calor sensible + calor latente 8511 Kcal./h.

Tn. de Refrigeracin 2.81 TR

Adoptamos : 3 Tr

Coef. Caudal m3/hora

t CALOR

SENSIBLE

T.A.E. C. Sensible

0,31

73,73

T.A.E. C. Latente 0,71 73,73

26 I2a

CLCULO DE CAUDAL TOTAL: a) Clculo de F.C.S., b) Resolucin de Temperatura de Impulsin en baco Psicromtrico, c) Aplicacin de la Frmula de Clculo de caudal total para verano. 4ta SEMANA CLCULO DE CAUDAL POR TRAMO y de cada boca de salida.- Realizar un esquema de conductos llenando el mismo con todos los caudales.- En 4ta semana, aparece un grafico de locales con esquema unifilar de conductos, deben calcularse los caudales totales y de cada tramo, a partir de los siguientes datos (no se corresponden al balance trmico del ejercicio anterior, sino que son datos nuevos para realizar el clculo de conductos para tres locales):

Local 1 y 2 Qs 4.963 Kcal/h Ql 945 Kcal/h Local 3 Qs 9.926 Kcal/h Ql 1.890 Kcal/h En ambos casos la temperatura ti = 28 y la HR del 50% Factor de contacto del serpentn FC= 0.80 Locales oficinas

PROCEDIMENTO DE CLCULO

1.- Determinacin del Caudal de Aire Total (Qat), en el conducto principal, a la salida del ventilador del equipo.

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

Calor sensible + calor latente

4.963

F.C.S. locales 1 y 2 = ------------------- = 0,84 4.963 + 945

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

9.926 + 1890

27 I2a

F.C

.S.

b) Determinar grficamente la temperatura de impulsin (t Imp) para los tres locales :

P.A

0,84

t.b.s. C t Imp td

17,5 28,0

c) Aplicando la frmula de Caudal Total de Aire a Impulsar, calcular Qat de verano para cada local:

C.S. 4.963 Qat =-------------------------- locales 1 y 2=------------------ = 1524.7 m3/h c/ local.

0.31 (t. local-t. imp) 0.31 (28 17,5)

1524.6 m3/h Convertir a m3/min. ------------------------ = 25.41 m3/h (los bacos estn en m3/min.) 60 min./hora

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

0.31 ( 28 17,5 ) 60

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

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

Este dato es muy importante por cuanto con l se comienza el clculo de conductos

28 I2a

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

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

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

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

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

Q6 = 12,70 Q8 = 16,94

Q5 = 19,05 Q4 = 25,41

Q1 = 25,41 Q3 = 50,82

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

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

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

g) Calcular los caudales de cada uno de los tramos de conductos de retorno:

Q10 =25,41 m3 / min.(6,36 x 4) Q13 =25,41 m3 / min.(8,47 x 3)

Q11 = 25,41m3/min. (6,36 x 4) Q14 =50,82 m3 / min. (8,47 x 3 +Q13)

Q12 = 50,82

Q15 = Q12 + Q14 = 50,82 + 50,82 = 101,64 m3/min.

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

29 I2a

CLCULO DE CONDUCTOS CLCULO DE CONDUCTO PRINCIPAL, utilizacin de baco para el clculo de conductos redondos mediante el mtodo de igual prdida de carga.- (inyeccin y retorno).- Clculo DE CONDUCTOS SECUNDARIOS, utilizacin de baco para el clculo de conductos redondos mediante el mtodo de igual prdida de carga.- (inyeccin y retorno).- CLCULO DE CONDUCTOS RECTANGULARES, utilizacin de baco para la conversin de conductos redondos a rectangulares o cuadrados.- (inyeccin y retorno) (Si fuese necesario segn el proyecto)

CLCULO DE REJAS DE INYECCIN, DIFUSORES Y REJAS DE RETORNO. Clculo de Rejas de Inyeccin: Utilizacin de la grilla de rejas de Inyeccin con la verificacin

del alcance.-

Clculo de Difusores: Utilizacin de la grilla de Difusores circulares tipo S1, con la verificacin del

alcance.-

Clculo de Rejas de Retorno: Utilizacin de la grilla de rejas de retorno. -

Calcular las dimensiones de los conductos de inyeccin y retorno para acondicionar en verano los locales indicados en el esquema, destinados a negocio, con los siguientes datos:

Velocidad mxima en el conducto principal = 400 metros minuto

Altura mxima disponible para conductos = 30 cm.

A) Conocidos los caudales de cada uno de los tramos de conductos, (trabajo realizado en la semana anterior) se determinarn los dimetros correspondientes, mediante la utilizacin del baco calculo de conductos, aplicando el mtodo de Igual Friccin o Igual Prdida de Carga, explicado en el prctico:

Ingresando por la escala de la derecha (CAUDALES) 101, 64 m3/min., encontramos su interseccin con la velocidad a la salida del equipo 400 m/min., punto que nos determinar la recta Prdida de Carga Constante 8.5 mm de c.a. / 100 m., y el dimetro del conducto Principal 57 cm. (60)

Como nuestros valores casi seguro no coinciden con los del baco, trabajamos por interpolacin y tomando el valor mayor resultante.

Luego, ingresando con cada uno de los dems caudales,(deberemos interpolar) e interceptndolos con la recta obtenida (8.5 de prdida de carga que mantendremos constante), obtendremos los siguientes valores para cada tramo, que adems sern convertidos de circulares a cuadrados, teniendo en cuenta la altura mxima de los conductos, indicada en los datos, mediante el baco de conversin. (Vase que en algn caso podramos tener otras dimensiones y que por otras razones de proyecto serian ms convenientes)

30 I2a

31 I2a

Clculo de conductos de inyeccin y Conversin de secciones circular a cuadrado o Rect.

Tramo Caudal Dimetros Rectangulares

m3/min. cm. cm.

Qat

101,64

57

30

x

100

Q1 25,41 36 30 x 40 Q2 76

,23

51 30 x 80 Q3 50,82 45 30 x 60 Q4 25,41 36 30 x 40 Q5 19,05 36 30 x 40 Q6 12,70 26 30 x 20 o 25 x 25 Q7 6,35 20 30 x 15 o 25 x 15 Q8 16,94 30 30 x 30 Q9 8,47 24 30 x 20 o 25 x 25

Del mismo modo que se calcularon los conductos de inyeccin calcular los conductos de retorno usando los caudales de cada tramo de retorno.-

Clculo de conductos de retorno y Conversin de secciones circular a cuadrado o Rect.

Tramo Caudal Dimetros Rectangulares

m3/min. cm. cm.

Q15

101,64

57

30

x

100

Q14 50,82 45 30 x 60 Q13 25,41 36 30 x 40 Q12 50,82 45 30 x 60 Q11 25,41 36 30 x 40 Q10 25,41 36 30 x 40

B) Seleccionar las dimensiones de cada reja, Mediante la grilla para seleccin de rejas de inyeccin

Caudal en cada reja = 6,35 m3/min. Tipo de deflexin = E Alcance necesario = 5,5 m Velocidad rejas = 300 m/min.

32 I2a

Ingresando a la grilla seleccin de rejas de inyeccin decimos que las rejas sern de 35x10 cm.- (siempre adoptando el mayor tamao si no coincidiera directamente en la lnea de un grupo de rejas propiamente dicho).- El alcance verifica en la deflexin prediseada (E), si no verificara se deber adoptar alguna de las otras tres deflexiones, caso contrario se deber descender por la recta del caudal disminuyendo la velocidad hasta lograr la verificacin en alguna deflexin del alcance, al modificar la velocidad, tener en cuenta que se modificar el tamao de la reja.-

C) Determinar las dimensiones de cada difusor Mediante la grilla para seleccin de difusores de inyeccin tipo S1

Alcance = 1,8 m

Caudal en cada difusor = 8,47 m3/min.

Velocidad Difusor = 300 m/min.

Velocidad final = 30 m/min.

Ingresando a la grilla seleccin de rejas de difusores de inyeccin tipo S1 decimos que los difusores sern de 380mm.- (siempre adoptando el mayor tamao si no coincidiera directamente en la lnea de un difusor propiamente dicho).- El alcance verifica en la velocidad final prediseada (1,8m), si no verificara se deber adoptar alguna de las otras dos velocidades (45 o 60m/min), caso contrario se deber descender por la recta del caudal disminuyendo la velocidad hasta lograr la verificacin en alguna de las tres velocidades finales, al modificar la velocidad, tener en cuenta que se puede llegar a modificar el tamao del difusor.-

D) Seleccionar las dimensiones de cada reja de retorno, Mediante la grilla para seleccin de rejas de retorno

Caudal en cada reja = 25,41 m3/min.

Velocidad rejas ret. = 120 m/min. Ingresando a la grilla seleccin de rejas de retorno decimos que las rejas sern de 75x35 cm.- (se podr adoptar la seccin que ms convenga de acuerdo al diseo, siempre manejndonos en la lnea recta vertical que bajamos previamente).-

Fin de trabajo prctico