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MEC 3338 REFRRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO PROYECTO ACADEMICO SEM I /2008 CAPITULO 1 INTRODUCCION FNI - INGENIERIA MECANICA ELECTROMECANICA 1

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MEC 3338 REFRRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO PROYECTO ACADEMICO SEM I /2008

CAPITULO 1INTRODUCCION

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MEC 3338 REFRRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO PROYECTO ACADEMICO SEM I /2008

1.1. GENERALIDADES

La ciudad de Oruro esta ubicada en una zona altiplánica a 3706 m sobre el nivel del mar por lo que su temperatura promedio ambiente, en la época invernal es relativamente baja frente a la temperatura promedio para el confort humano. Por este motivo, poder contar con un sistema de aire acondicionado se hace necesario, especialmente en lugares donde las personas se encuentran con poca actividad física como ser sentadas y/o en reposo.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVOS PRINCIPAL

Dotar de un proyecto de calefacción de aire acondicionado al edificio (Vivienda unifamiliar), para crear condiciones de mayor bienestar y un ambiente adecuado para el confort humano y otras dependencias principales.

1.2.2. OBJETIVO ESPECIFICO

- El primer objetivo específico es reunir toda la información necesaria como ser descripción arquitectónica, materiales, horarios de funcionamiento.

- Aplicar un software especializado para el análisis de la caga térmica y el sistema de calefacción del edificio, para la elaboración de cálculos.

- Proponer el diseño final de la red de distribución de aire a realizar y realizar el cálculo de las dimensiones de los conductos.

1.3. JUSTIFICACION

Por la falta de un sistema de calefacción y aire acondicionado, en el edificio para crear condiciones de confort y buena salud, se debe establecer las condiciones internas y externas a las cuales deberá funcionar dicho sistema y posteriormente realizar el cálculo de la capacidad del mismo.

1.4. DESCRIPCION DEL PROYECTO

1.4.1. ALCANCE

Viabilizar la construcción física de la instalación del sistema de aire acondicionado del edificio vivienda unifamiliar.

Realizar una aplicación de las meterías que se cursaron en la carrera de Ingeniería Mecánica, relacionándolas al tema del presente proyecto.

1.4.2. LOCALIZAZCION

El edificio vivienda unifamiliar se encuentra ubicado en la ciudad de Oruro, en el pasaje Fermín López entre calle Cochabamba, Washington y Presidente Montes, en pleno centro de la ciudad.

El edificio tiene una superficie rectangular de oeste a este, donde su frontis esta orientado hacia el oeste, al norte esta por vecinos, al este y al sud es limitado por los vecinos.

El edificio es una construcción nueva que es apta para tiendas, oficinas y departamentos que cuenta con los requisitos necesarios.

1.4.3. TAMAÑO

La superficie del predio es 64.04 m2, que se desglosa de la siguiente manera:

- Superficie planta baja 64.04 m2.- Superficie 1da planta 64.04 m2.- Superficie planta tipo 208.77 m2.

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La planta baja consta de cuatro tiendas y un baño, la primera planta consta de cuatro oficinas y un baño, y la segunda planta de un departamento que en su interior existe dos dormitorios, estar comedor, cocina y baño.

La tercera y cuarta planta son idénticas a la segunda planta, el acceso a las diferentes plantas del edificio son por escaleras que se encuentran ubicadas en la parte este del edificio.

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CAPITULO 2AIRE

ACONDICIONADO

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2. AIRE ACONDICIONADO

2.1. GENERALIDADES

El acondicionamiento del aire consiste en el dominio de las condiciones ambientales atmosféricas en el interior de un espacio cerrado por lo que se refiere a la temperatura, humedad, el movimiento y la limpieza del aire del mismo.

Con frecuencia, el aire acondicionado, se combina con la eliminación de bacterias, olores, gases tóxicos y con la ionización del aire.

La siguiente figura muestra los procesos principales de los que se vale el aire acondicionado para lograr sus propósitos.

2.2. COMPOENTES DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

El calor va de las zonas calientes a las zonas frías, por tanto si en un edificio se debe mantener la temperatura constante se debe suministrar calor en forma continua para compensar las perdidas de calor. El equipo encargado de suministrar calor se llama sistema de calefacción.

Al contrario en zonas cálidas el equipo encargado de eliminar el calor se llama sistema de refrigeración. Un sistema de aire acondicionado puede suministrar calor, refrigeración o ambos, entre sus componentes más esenciales tenemos:

- Una fuente de calefacción que agrega calor a un fluido que generalmente es agua, aire o vapor.- Una fuente de refrigeración que elimina el calor de un fluido.- Un sistema de distribución, que es una red de conductos o tuberías, que sirven para transportar

el fluido a los recintos a ser acondicionados.- Bombas o ventiladores para mover el fluido.- Dispositivos, como ser radiadores para transmitir el calor a los recintos o bocas de impulsión en

el caso de sistemas de aire.

2.3. CONDICIONES DE CONFORT

Para comprender el confort humano, debemos comprender ciertos factores relacionados al comportamiento humano frente a las variaciones de temperatura.

El cuerpo humano posee un mecanismo de autorregulación, para que pueda adaptarse a las condiciones ambientales desfavorables.

Para mantener el calor, el cuerpo humano en un ambiente frio, realiza una vasoconstricción periférica, que es la disminución del calibre de calor.

La figura 2.1 nos muestra el grafico que nos permite conocer las zonas de confort humano para su bienestar en verano y en invierno conociendo las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo.

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AIRE ACONDICIONADOCLIMATIZACION

CALEFACCION REFRIGERACION VENTILACION

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Fig. 2.1. Diagrama de confort para invierno y verano.

2.3.1. CONDICIONES TERMO EQUIVALENTES

Las condiciones termo equivalentes son aquellas combinaciones de temperatura, humedad y movimiento del aire, que dan lugar a una misma sensación de bienestar. Varios estudios realizados sobre la sanidad pública han demostrado que la temperatura, la humedad y el movimiento del aire son la base de la salud y del confort. Como no hay ninguna forma de medir el grado de confort se emplea la expresión de temperatura eficiente o efectiva.

2.3.2. TEMPERATURA EFECTIVA

Es una medida arbitraria o empírica del grado de calor o de frio que experimenta el cuerpo humano en respuesta a la temperatura, la humedad y al movimiento del aire, combinada en uno solo las lecturas de estos tres valores. El valor numérico es la temperatura correspondiente a un aire quieto, saturado que producirá una idéntica sensación de confort.

La temperatura efectiva no puede ser medida directamente con instrumentos, se utiliza para su determinación diagramas (fig. 2.1), en los cuales podemos determinar el grado de confort en función a la temperatura de bulbo seco, la temperatura de bulbo húmedo y el movimiento de aire.

2.4. SISTEMAS DE CALEFACCION

La calefacción en general consiste en elevar la temperatura del aire hasta las condiciones de confort en recintos cerrados, en síntesis un sistema de calefacción consiste en una fuente de energía que libera la misma convirtiéndola en grados térmicos y que por medio de un vehículo apropiado como ser el aire, el agua o el vapor es transportado hasta el punto deseado, la fuente inicial de energía puede ser un combustible o la electricidad. Son utilizados todas las fuentes de energía inicial según sea su abundancia y/o su economía.

Los sistemas de calefacción se clasifican en:

- Calefacción por agua caliente.- Sistemas de calefacción por vapor.- Sistemas de calefacción por aire.

2.5. SISTEMAS DE REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO

En aire acondicionado el término adecuado seria enfriamiento, el enfriamiento en el aire acondicionado consiste en bajar la temperatura del aire, hasta condiciones de confort.

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2.6. SISTEMAS DE VENTILACION

La ventilación general consiste en el movimiento de cantidades relativamente grandes de aire a través de espacios cerrados con la finalidad de mejorar las condiciones de ambiente. La ventilación controla la concentración de gases, vapores y partículas, se puede realizar la ventilación general por los siguientes métodos:

- Admisión y exhaucion de aire.- Insuflación mecánica y exhaucion natural.- Insuflación natural y exhaucion mecánica.- Insuflación y exhaucion mecánica.

Existen lugares en donde no existen contaminantes tóxicos como ser auditorios, restaurantes, etc. Donde en único agente contaminante es el mismo hombre, en este caso la ventilación industrial recibe el nombre de ventilación de confort o ventilación ambiental los contaminantes que el hombre produce son:

- Calor sensible irradiado por el cuerpo humano.- Los olores del cuerpo.- Los humos de los cigarrillos.- El dióxido de carbono exhalado por los pulmones debido a la respiración.

La cantidad de aire que se necesita para ventilar un ambiente cerrado puede ser determinado por dos formas renovaciones totales de aire del ambiente y cantidad de aire por persona.

Las siguientes tablas, extraídas de Carrier nos muestran los valores recomendados de renovaciones de aire y cantidad de aire por persona.

RECINTO A SER VENTILADO BAJA ALTAAuditorios Salas de reuniones Restaurantes Escritorios Oficinas Cocinas Fundiciones Sala de calderas

44426164

3030303030606060

Tabla 2.1. Renovaciones de aire recomendados.Fuente: Aire Acondicionado de Carrier.

AIRE EXTERNO NECESARIO [m3/h] POR PERSONAPERSONA PREFERIBLE MINIMOSin fumar Fumando

1368

842

Tabla 2.2. Aire externo necesario según ASHRAE.

APLICACION Nº DE FUMADORES [m3/h] POR PERSONARECOMENDADA MINIMA

Apartamento normalApartamento lujoHall de bancosSalón de belleza

Pequeña Muy pequeña

Pequeña Muy pequeña

34511717

42421313

Bolsa Bar CorredorAlmacén grande Sal de consejos

Muy grande Grande

Pequeño Muy grande

8551

1385

5142

8.551

Farmacia Fabrica Salón de funeraria

Grande Ninguno Ninguno

171713

131313

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Sala de conferenciasDespacho común Despacho privadoDespacho privadoRestaurante cafeteríaRestaurante comedor

Muy grande Pequeño Ninguno Grande Grande Grande

852542512025

511725421720

Aula Tienda al detalleTeatro o sala de cineTeatro o sala de cine

Ninguno Ninguno NingunoPequeño

-171325

-138.517

Tabla 2.3. Caudales de aire exterior.Fuente: Aire Acondicionado de Carrier.

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CAPITULO 3CONSIDERACIONES

INICIALES DE DISEÑO

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Para instalar un sistema de calefacción en un espacio, se requiere información de diseño detallada de la edificación e información climática a las condiciones de diseño seleccionados. Generalmente los siguientes pasos deben ser seguidos: 3.1. CARACTERISTICAS DE LA EDIFICACION CONFIGURACION Y RUTINA DE OPERACIÓN

Para las características de la edificación son necesarios los siguientes datos: materiales de construcción, tamaño de los componentes, colores externos de fuentes y formas son normalmente determinados a partir de los planos de la edificación y especificaciones.

Según la configuración son: Determinación de la ubicación, orientación y sombra externa de la edificación a partir de los planos y especificaciones. La sombra de edificaciones adyacentes pueden ser determinadas por un plano del sitio o visitando el sitio propuesto.

La rutina de operación implica: rutina de iluminación, ocupantes, equipo interno, aplicaciones y procesos que contribuyan a disminuir la carga térmica interna. Determinación de la probabilidad de que el equipo de calefacción sea operado continuamente o apagado durante periodos de no ocupación (ej. Noches y/o fines de semana).

Las medidas de los ambientes pueden ser tomados de los planos arquitectónicos presentados en la parte de anexos:

El diseño arquitectónico inicial del edificio (vivienda unifamiliar), es adecuado para ambientes como ser, tiendas, oficinas y departamentos, sus materiales de construcción básicos son los siguientes: cimientos de concreto, paredes de ladrillo (seis huecos), colocados en tabique, cubierta de acero (calamina), pisos de madera o machihembre y mosaicos. Una descripción detallada de cada ambiente a ser dotado de aire acondicionado es presentada en las posteriores tablas.

La dirección, pasaje Fermín López entre Cochabamba, Ayacucho y Washington, su frontis esta orientado hacia el oeste, el edificio limita al este, sud y norte con edificios de similar construcción, que se observan en los planos arquitectónicos.

Los edificios vecinos tienen similar altura por lo tanto las paredes son afectadas por sombras siendo así que solo medio día ingresa sol por pasaje, por tratarse de una zona siendo central con construcciones que cada día van creciendo a lo alto, las corrientes de viento se ven reducidas o casi son despreciables, como el frontis se encuentra orientada hacia el oeste, es afectada por la corriente directa de viento.

El edificio cuenta con cinco niveles o plantas que son: planta baja, hacia el frontis construcción inicial destinada a tiendas y baño, 1ra planta destinada a oficinas, 2da planta hasta la 4ta planta son departamentos completos.

MATERIALES DE COSTRUCCIONPARAMETROS DESCRIPCION Paredes

Piso

Techo

Puertas

Ventanas

Las paredes son de ladrillo (seis huecos), con revoque de cemento hacia el exterior y revoque de estuco hacia el interior.

El piso es de cerámica la planta baja colocadas sobre una capa de vaciado de concreto, las demás plantas son de machihembre colocados sobre losa liviana.

El techo o cielo raso tiene una geometría plana que es de estuco.

Para el ingreso al edificio cuneta con una puerta que dan al pasillo, la puerta es de metal. Tiene dos puertas de metal que dan a las tiendas.

La primera planta baja no cuenta con ventanas, partir de la 1ra planta cuenta con ventanas en todo

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Servicios básicos

Otros

el frontis del edificio por planta.

Tiene puntos de iluminación propios los que se encuentran en los pasillos y las gradas de acceso, cada planta cuenta con baño propio.

Cuenta con cortinas para evitar que se filtre la luz por las ventanas.

Tabla 3.1. Tipos de materiales de construcción y servicios.

3.2. CONDICIONES EXTERIORES DE DISEÑO

Las condiciones exteriores de diseño implican la obtención de información climática apropiada y seleccionada de la región, como ser la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa. Las condiciones climáticas han sido obtenidas de una estación meteorológica local. El resumen de la información se encuentra en la parte de anexos tabla Nº1.

Las condiciones elegidas para la instalación de un sistema de calefacción deben ser las mas frías, pero las condiciones mas frías en la región en invierno y el funcionamiento del edificio es todo el día entonces tomamos la temperatura promedio mas fría durante el invierno y estas son:

Temperatura de bulbo seco: 4 ºCHumedad relativa: 40 %

Además indicamos algunos datos de la región que se consideran necesarios.

DESCRIPCION DATOAltura sobre el nivel del marAceleración de la gravedadDensidad promedio del airePresión atmosférica localDirección del vientoVelocidad del viento

3709 m9.76 m/s2

0.8 kg/m3

0.65 bar abs.Noroeste10 – 12 m/s

Tabla 3.2. Datos de la región.

3.3. CONDICIONES DE DISEÑO PARA INTERIORES

Existen una amplia gama de opciones de las cuales podemos escoger condiciones de diseño interior tales como temperatura de bulbo seco interior y humedad relativa, estas opciones varían de acuerdo a la actividad física que realizan los ocupantes, al tipo de vestimenta y a la cantidad de movimiento de aire.

Pero existen condiciones mas especificas con el fin de conservar la energía (Tabla 3.3), muchos países reglamentan actualmente las condiciones de diseño para la conservación de energía.

VERANO 25 – 26 ºC 50 % HRINVIERNO 20 – 22 ºC > 25 %

Tabla 3.3. Condiciones de diseño de interiores para confort humano.

Sin embargo estos valores son para condiciones a nivel del mar donde los habitantes están acostumbrados a los veranos cálidos.

En la ciudad de Oruro la temperatura promedio máxima llega a los 21 ºC en verano invierno a 15 ºC aproximadamente, por lo tanto podemos flexibilizar los valores de la tabla 3.3 con los siguientes valores:

VERANO 20 – 22 ºC 50 % HRINVIERNO 18 – 21 ºC >25 % HR

Tabla 3.4. Condiciones de diseño de interiores para confort humano en la altura (Oruro).

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CAPITULO 4CALCULO DE LA CARGA

TERMICA PARA CALEFACCION

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También nombrada como carga de enfriamiento, es la cantidad de energía que se requiere vencer en un área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad para una aplicación específica (ej. Confort humano). Es la cantidad de calor que se introduce en un espacio definido, se expresa en julios o wat.

Las variables que afectan el calculo de cargas térmicas son numerosas frecuentemente difíciles para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamente relacionadas.

Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magnitud durante un periodo de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentos diferentes unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga de enfriamiento necesaria para un establecimiento o dividirse este en zonas.

La necesidad de dividir un sistema en zonas, originan mayor capacidad de carga de enfriamiento que un sistema total, pero permite manejar la carga para cada zona en su hora pico.

En el calculo de la carga térmica, es determinante el uso de valores adecuados para aplicarlos en un procedimiento determinado, la variación en los coeficientes de transmisión de calor de los materiales y montajes compuestos en edificios típicos, la forma de construcción, orientación del edificio y la manera en el cual el edificio opera son algunas de las variables que imposibilitan un calculo numéricamente preciso, por estas razones seria conveniente llamar estimación de la carga térmica para calefacción en reemplazo del termino calculo.

Para el presente proyecto se aplica el software CLWIN (CARGAS TERMICAS) aplicado a la evaluación de cara térmica en edificaciones.

4.1. DATOS DE ENTRADA

Los datos para condiciones exteriores de diseño son:

Fig. 4.1. Datos de entrada.

Estos datos se utilizaran para el cálculo de cada planta del edificio.

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4.2. CALCULO DE LA CARGA TERMICA

El calculo de carga térmica del edificio se lo realizo por plantas con el programa CLWIN, a continuación se presentaran un resumen de las cargas térmicas para cada planta del edificio.

Descripción Carga RefrigeraciónSimultánea

(kW)

Carga Refrigeración

Máxima(kW)

Fecha para Máxima

Individual

Carga Calefacción

(kW)

Volumen Ventilación

(m³/h)

PLANTA BAJA (Tiendas comerciales)

6,9 - Abril 16 horas 17,1 398

TIENDA 1 1,5 1,5 Abril 16 horas 4,0 70TIENDA 2 2,2 2,2 Abril 16 horas 4,3 82TIENDA 3 1,2 1,3 Mayo 15 horas 2,6 58TIENDA 4 1,7 1,7 Diciembre 16

horas3,2 87

BAÑO 0,0 0,1 Diciembre 16 horas

0,9 54

PASILLO 0,3 0,4 Enero 16 horas 2,1 48

Tabla 4.1. Cargar Térmica (Planta baja).

Descripción Carga RefrigeraciónSimultánea

(kW)

Carga Refrigeración

Máxima(kW)

Fecha para Máxima

Individual

Carga Calefacción

(kW)

Volumen Ventilación

(m³/h)

Primera planta (Oficinas) 4,0 - Abril 16 horas 12,6 27OFICINA 1 1,2 1,2 Abril 16 horas 2,6 5OFICINA 2 1,4 1,4 Agosto 16 horas 2,5 4OFICINA 3 0,4 0,5 Mayo 15 horas 1,7 4OFICINA 4 0,4 0,4 Abril 15 horas 2,3 4BAÑO 0,2 0,3 Mayo 15 horas 1,3 5PASILLO 0,4 0,5 Enero 16 horas 2,3 6

Tabla 4.2. Cargar Térmica (Primera Planta).

Descripción Carga RefrigeraciónSimultánea

(kW)

Carga Refrigeración

Máxima(kW)

Fecha para Máxima

Individual

Carga Calefacción

(kW)

Volumen Ventilación

(m³/h)

SEGUNDA PLANTA (Departamento)

2,9 - Abril 16 horas 15,5 106

ESTAR COMEDOR 1,5 1,5 Abril 16 horas 7,7 84DORMITORIO 1 1,1 1,1 Abril 16 horas 1,9 6COCINA 0,3 0,4 Mayo 15 horas 1,3 6DORMITORIO 2 0,4 0,4 Abril 16 horas 1,4 5BAÑO -0,2 0,1 Diciembre 15

horas1,0 5

PASILLO -0,3 -0,1 Enero 15 horas 2,1 0

Tabla 4.3. Cargar Térmica (Segunda Planta).

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Descripción Carga RefrigeraciónSimultánea

(kW)

Carga Refrigeración

Máxima(kW)

Fecha para Máxima

Individual

Carga Calefacción

(kW)

Volumen Ventilación

(m³/h)

SEGUNDA PLANTA (Departamento)

2,9 - Abril 16 horas 15,5 106

ESTAR COMEDOR 1,5 1,5 Abril 16 horas 7,7 84DORMITORIO 1 1,1 1,1 Abril 16 horas 1,9 6COCINA 0,3 0,4 Mayo 15 horas 1,3 6DORMITORIO 2 0,4 0,4 Abril 16 horas 1,4 5BAÑO -0,2 0,1 Diciembre 15

horas1,0 5

PASILLO -0,3 -0,1 Enero 15 horas 2,1 0

Tabla 4.4. Cargar Térmica (Tercera Planta).

Descripción Carga RefrigeraciónSimultánea

(kW)

Carga Refrigeración

Máxima(kW)

Fecha para Máxima

Individual

Carga Calefacción

(kW)

Volumen Ventilación

(m³/h)

CUARTA PLANTA (Departamento) 3,0 - Abril 16 horas 15,4 106ESTAR COMEDOR 1,5 1,5 Abril 16 horas 7,7 84DORMITORIO 1 1,2 1,2 Abril 16 horas 1,9 6COCINA 0,3 0,4 Mayo 15 horas 1,3 6DORMITORIO 2 0,4 0,4 Abril 16 horas 1,4 5BAÑO -0,2 0,1 Diciembre 15

horas1,0 5

PASILLO -0,2 0,0 Enero 15 horas 2,0 0

Tabla 4.5. Cargar Térmica (Cuarta Planta).

El detalle del cálculo de cargas térmicas se recoge en un anexo de este proyecto y contiene las tablas del cálculo de cargas térmicas para los diferentes sistemas, subsistemas y zonas en que se ha dividido el edificio.

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CAPITULO 5DISTRIBUCION DE AIRE,

DISEÑO DE CONDUCTOS

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La distribución del aire comprende, el diseño de la red de distribución del aire, desde la toma exterior hasta la descarga en los recintos, y el cálculo de la sección de la misma. Teniendo en cuenta la distribución del aire en los recintos.

5.1. TRATAMIENTO DEL AIRE

Los elementos de tratamiento de aire son los climatizadores que están compuestos por baterías de calefacción, precalentamiento y recalentamiento, baterías de refrigeración, humidificadores y des humificadores, dispositivos para limpieza de aire (filtros), by.pass del aire, ventiladores, carcasa del climatizador.

5.2. DISEÑO Y CALCULO DE LA RED DE CONDUCTOS DE AIRE

La función de los conductos de aire es conducir el aire caliente o frio hasta los recintos a ser acondicionados. El diseño de la red de conductos de aire depende del espacio disponible, las perdidas por fricción entre el aire y el material del conducto, la velocidad del aire, el nivel del ruido, las perdidas por transferencia de calor y las fugas en los conductos.

Los conductos se clasifican según la velocidad o la presión, como se puede observar en la tabla 5.1.

VELOCIDAD PRESIONImpulsión en locales comerciales Baja velocidad de 6 – 12 m/s

Alta velocidad mas de 12 m/sBaja presión hasta 90 mmcaMedia presión de 90 – 100 mmcaAlta presión de 180 – 300 mmcaImpulsión en locales industriales Baja velocidad de 11 – 12 m/s

Alta velocidad mas de 12 – 15 m/sRetorno en locales comerciales Baja velocidad de 8 – 10 m/sRetronó en locales industriales Alta velocidad mas de 10 - 12 m/s

Tabla 5.1. Clasificación de los conductos.Fuente: Aire Acondicionado de Carrier.

5.3. CONSIDERACIONES INICIALES Y DISEÑO DE LA RED DE CONDUCTOS

Las principales limitaciones para adoptar un sistema de distribución o red de conductos de aire son el espacio y el aspecto decorativo, especialmente en construcciones antiguas. Estas limitaciones tienen su influencia directa en el factor económico. El ruido y la transferencia de calor también son limitaciones de importancia. Los conductos pueden ser de sección circular o rectangular, los de sección circular son recomendados para alta velocidad y los de sección rectangular para baja velocidad.

El diseño de la red de conductos no solamente depende de las anteriores consideraciones sino que también están en función a la ubicación de los dispositivos de distribución del aire, la red de aire debe ser lo mas sencillo y simétrico en lo posible tomando en cuenta los anteriores consideraciones para el diseño de la red de conductos de aire se pueden tener varios diseños, cada uno con sus desventajas y ventajas.

5.4. CALCULO DE LOS CONDUCTOS

El cálculo de los conductos se lo realizara con el programa (software) DAWIN, que consiste en determinar las dimensiones de los conductos y la presión estática para la selección del ventilador. Las siguientes reglas deben ser tomadas en cuenta al momento de realizar el cálculo de conductos.

- Cuando la relación del lado mayor sobre el lado menor de la sección del conducto es grande, se tiene más transferencia de calor que cuando es pequeña para un mismo caudal de aire.

- Los conductos que transportan pequeñas cantidades de aire a baja velocidad tienen mayores ganancias de calor.

- El aislamiento de los conductos disminuye las ganancias de calor.

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La relación del lado mayor sobre el lado menor es la relación de forma, esta relación no debe ser mayor a 8 porque la superficie de los conductos y el aislamiento aumenta hasta un 70% y el peso del material aumenta hasta tres veces más.

APLICACIONES FACTOR DE CONTROL DE

NIVEL DE RUIDO

FACTOR DE CONTROL ROZAMIENTO EN CONDUCTOCONDUCTOS PRINCIPALES CONDUCTOS RERIVADOS

SUMINISTRO RETORNO SUMINISTRO RETORNOResidencias 3 6 4 3 3Apartamentos 5 7.5 6.5 6 5Oficinas particulares, Bibliotecas

6 10 7.5 8 6

Salas de cine, Teatros, Auditorios

4 6.5 5.5 5 4

Oficinas publicas Restaurantes, Bancos

7.5 10 7.5 8 6

Comerciales de categoría media, Cafeterías

9 10 7.5 8 8

Locales industriales

12.5 15 9 11 7.5

Tabla 5.2. Velocidades recomendadas para sistemas de baja velocidad.Fuente: Aire Acondicionado de Carrier.

5.5. RESUMEN DE LOS CALCULOS DE CONDUCTOS

5.5.1. MÉTODO DE CÁLCULO

El circuito de impulsión se ha calculado usando el método de Rozamiento constante. Para el dimensionado del circuito de retorno se ha utilizado el método de Rozamiento constante.

Método de Rozamiento Constante

Consiste en calcular los conductos de forma que la pérdida de carga por unidad de longitud en todos los tramos del sistema sea idéntica. El área de la sección de cada conducto está relacionada únicamente con el caudal de aire que transporta, por tanto, a igual porcentaje de caudal sobre el total, igual área de conductos.

La presión estática necesaria en el ventilador se calcula teniendo en cuenta la pérdida de carga en el tramo de mayor resistencia y la ganancia de presión debida a la reducción de la velocidad desde el ventilador hasta el final de éste tramo.

5.5.2. DIMENSIONES SELECCIONADAS

Conductos de impulsión

La red de conductos de impulsión consta de 15 conductos y 8 bocas de distribución. Los resultados detallados tramo a tramo se exponen en los anejos de cálculo incluidos en esta memoria. A continuación se detallan los resultados más importantes:

- Caudal de impulsión 4.320 m³/h.- Pérdida de carga en el conducto principal 0,052 mm.c.a.- La mayor pérdida de carga se produce en la boca y alcanza el valor 0,000 mm.c.a.- La menor pérdida de carga se produce en la boca Segunda Planta (Departamento) Impulsión y

alcanza el valor -0,361 mm.c.a.- La máxima velocidad se alcanza en el conducto Segunda Planta (Departamento) Conducto y

tiene el valor 5,333 m/s.

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- La mínima velocidad se alcanza en el conducto Segunda Planta (Departamento) Conducto y tiene el valor 4,000 m/s.

Conductos de retorno

La red de conductos de retorno consta de 4 conductos y 4 bocas de distribución. Los resultados detallados tramo a tramo se exponen en los anejos de cálculo incluidos en esta memoria. A continuación se detallan los resultados más importantes:

- Caudal de retorno 3.456 m³/h.- Pérdida de carga en el conducto principal 0,059 mm.c.a.- La mayor pérdida de carga se produce en la boca Segunda Planta (Departamento) Retorno y

alcanza el valor 4,190 mm.c.a.- La menor pérdida de carga se produce en la boca Segunda Planta (Departamento) Retorno y

alcanza el valor 3,043 mm.c.a.- La máxima velocidad se alcanza en el conducto Segunda Planta (Departamento) Conducto y

tiene el valor 5,486 m/s.- La mínima velocidad se alcanza en el conducto Segunda Planta (Departamento) Conducto y

tiene el valor 3,840 m/s.

5.5.3. LISTADO DE DIMENCIONES DE LOS CONDUCTOS PARA CADA PLANTA DEL EDIFICIO

IMPULSIÓNTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Ø eqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Planta Ba... 900x250 0,225 494 0,43 0,0 4.320 5,33 0,00 0,05 0,02 -0,02Planta Ba... 500x250 0,125 381 1,66 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,29 -0,06Planta Ba... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,15Planta Ba... 400x250 0,100 343 1,72 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,02Planta Ba... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,06Planta Ba... 300x250 0,075 299 1,72 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,08 0,10Planta Ba... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,02Planta Ba... 150x250 0,038 210 2,52 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15Planta Ba... 500x250 0,125 381 1,66 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,29 -0,06Planta Ba... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,15Planta Ba... 400x250 0,100 343 1,72 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,02Planta Ba... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,06Planta Ba... 300x250 0,075 299 1,72 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,08 0,10Planta Ba... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,02Planta Ba... 150x250 0,038 210 2,52 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15

RETORNO

TramoDimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Deqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Planta Ba... 700x250 0,175 443 0,86 0,0 3.456 5,49 0,00 0,06 0,05 4,13Planta Ba... 550x250 0,138 397 1,72 0,0 2.592 5,24 -0,18 0,06 0,10 3,84Planta Ba... 400x250 0,100 343 1,72 0,0 1.728 4,80 -0,30 0,06 0,10 3,44Planta Ba... 250x250 0,063 273 1,72 0,0 864 3,84 -0,57 0,05 0,09 2,78

Tabla 5.3. Dimensiones de los conductos (Planta baja).

IMPULSIÓNTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Ø eqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Zona 1 Co... 900x250 0,225 494 0,45 0,0 4.320 5,33 0,00 0,05 0,02 -0,02Zona 1 Co... 500x250 0,125 381 1,69 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,29 -0,06Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 0,50 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,09 0,17Zona 1 Co... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,03Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 0,50 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,09 0,08Zona 1 Co... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,09Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 0,50 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,09 -0,01Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 2,30 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,23 -0,14Zona 1 Co... 500x250 0,125 381 1,69 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,29 -0,06Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 0,50 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,09 0,17Zona 1 Co... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,03

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Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 0,50 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,09 0,08Zona 1 Co... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,09Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 0,50 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,09 -0,01Zona 1 Co... 150x250 0,038 210 2,30 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,23 -0,14

RETORNOTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Deqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Zona 1 Co... 700x250 0,175 443 1,20 0,0 3.456 5,49 0,00 0,06 0,07 3,90Zona 1 Co... 500x250 0,125 381 2,39 0,0 2.304 5,12 -0,27 0,06 0,14 3,49Zona 1 Co... 300x250 0,075 299 2,39 0,0 1.152 4,27 -0,55 0,05 0,13 2,82

Tabla 5.4. Dimensiones de los conductos (Primera Planta).

IMPULSIÓNTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Ø eqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Segunda P... 900x250 0,225 494 0,45 0,0 4.320 5,33 0,00 0,05 0,02 -0,02Segunda P... 500x250 0,125 381 1,36 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,28 -0,05Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,17Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,07Segunda P... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,11Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 2,60 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15Segunda P... 500x250 0,125 381 1,36 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,28 -0,05Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,17Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,07Segunda P... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,11Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 2,60 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15

RETORNOTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Deqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Segunda P... 700x250 0,175 443 0,90 0,0 3.456 5,49 0,00 0,06 0,05 4,14Segunda P... 550x250 0,138 397 1,80 0,0 2.592 5,24 -0,18 0,06 0,11 3,85Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.728 4,80 -0,30 0,06 0,10 3,44Segunda P... 250x250 0,063 273 1,80 0,0 864 3,84 -0,57 0,05 0,09 2,78

Tabla 5.5. Dimensiones de los conductos (Segunda Planta).

IMPULSIÓNTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Ø eqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Segunda P... 900x250 0,225 494 0,45 0,0 4.320 5,33 0,00 0,05 0,02 -0,02Segunda P... 500x250 0,125 381 1,36 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,28 -0,05Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,17Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,07Segunda P... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,11Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 2,60 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15Segunda P... 500x250 0,125 381 1,36 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,28 -0,05Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,17Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,07Segunda P... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,11Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 2,60 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15

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RETORNOTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Deqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Segunda P... 700x250 0,175 443 0,90 0,0 3.456 5,49 0,00 0,06 0,05 4,14Segunda P... 550x250 0,138 397 1,80 0,0 2.592 5,24 -0,18 0,06 0,11 3,85Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.728 4,80 -0,30 0,06 0,10 3,44Segunda P... 250x250 0,063 273 1,80 0,0 864 3,84 -0,57 0,05 0,09 2,78

Tabla 5.6. Dimensiones de los conductos (Tercera Planta).

IMPULSIÓNTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Ø eqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Segunda P... 900x250 0,225 494 0,45 0,0 4.320 5,33 0,00 0,05 0,02 -0,02Segunda P... 500x250 0,125 381 1,36 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,28 -0,05Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,17Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,07Segunda P... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,11Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 2,60 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15Segunda P... 500x250 0,125 381 1,36 3,9 2.160 4,80 0,25 0,05 0,28 -0,05Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,33 0,08 0,12 0,17Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.620 4,50 0,13 0,05 0,09 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,20 0,08 0,12 0,07Segunda P... 300x250 0,075 299 1,80 0,0 1.080 4,00 0,20 0,05 0,09 0,11Segunda P... 150x250 0,038 210 0,80 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,12 -0,01Segunda P... 150x250 0,038 210 2,60 0,7 540 4,00 0,00 0,08 0,25 -0,15

RETORNOTramo

Dimensiones (Horz.xVert.)

ó Ø (mm)

Área(m²)

Deqv.(mm)

Long(m)

Leqv.(m)

Caudal(m³/h)

Velc.(m/s)

Pst.(mmca)

Pu.(mmca)

P(mmca)

Pst. final

(mmca) Segunda P... 700x250 0,175 443 0,90 0,0 3.456 5,49 0,00 0,06 0,05 4,14Segunda P... 550x250 0,138 397 1,80 0,0 2.592 5,24 -0,18 0,06 0,11 3,85Segunda P... 400x250 0,100 343 1,80 0,0 1.728 4,80 -0,30 0,06 0,10 3,44Segunda P... 250x250 0,063 273 1,80 0,0 864 3,84 -0,57 0,05 0,09 2,78

Tabla 5.7. Dimensiones de los conductos (Cuarta Planta).

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CAPITULO 6SELECCIÓN DE

EQUIPO

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6.1. GENERADOR DE AIRE CALIENTE

El generador de aire caliente figura 6.1, consta de las siguientes partes:

Fig. 6.1. Esquema del Climatizador.

El espacio de la salida de aire es para los accesorios tales como baterías de enfriamiento, el humificador y si fuese necesario un purificador de aire aparte del filtro de la batería de la entrada.

Los fabricantes especifican la capacidad de calefacción a la salida del calentador, el flujo de aire por circular y la presión estática del ventilador. La eficiencia de estos calentadores es de 80 - 90%, generalmente las unidades de calefacción tienen ventiladores de por lo menos dos ventiladores para poder proporcionar un flujo mayor de aire de ser necesario.

De acuerdo a la carga térmica la cantidad de flujo de aire y la presión estática pasamos a elegir los climatizadores a gas natural.

El generador de aire caliente esta formado por una estructura de aluminio y de lámina barnizada externa, los paneles en su mayoría están formados con aislantes de fibra de vidrio. En la sección de calentamiento encontramos una cámara de combustión y un intercambiador de calor. El aislante esta protegido en esta zona con lamina de zinc, contra peligro de calentamiento excesivo, bajo la cámara de combustión en la sección de ventilación, están montados uno o mas ventiladores centrífugos a doble

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aspiración accionados individualmente por motores eléctricos, trifásicos con transmisión con correa, el grupo moto-ventilador esta protegido por unas rajas de protección con agujeros de 10x10 mm, la reja esta adosada sobre la estructura y se puede trasladar solo con ayuda de un utensilio. La cámara de combustión construida con acero inoxidable para alta temperatura, esta atornillada a la estructura de manera que las dilataciones térmicas no comprometa irregularidades la duración del tiempo.

Fig. 6.2. Generador de aire caliente.

El intercambiador de calor, hechos con tubos de acero normal, esta soldado con la cámara de combustión. De las anchas aberturas por los dos lados, permiten un fácil acceso para inspecciones mantenimientos.

Abajo en la zona donde están los ventiladores, encontramos un cuarto de comando con:

- Interruptor general.- Conmutador CALEFACCION/QUEMADOR – PARO – VENTILACION.- Piloto de tensión.- Piloto de intervención del termino del termostato.- Piloto de intervención del LIMIT de seguridad.

El generador de aire caliente esta equipado por una combinación de tres termostatos que aseguran las siguientes funciones de control y de seguridad estos están encima del intercambiador de calor.

FAN: Termostatos normalmente abiertos por la apertura y la parada del grupo de ventilación en fase de calentamiento.

LIMIT (TR2): Termostato de máxima del quemador, normalmente cerrado a apertura automática; apaga automáticamente el quemador para evitar que la temperatura del aire de salida del generador supere el limite de seguridad.

LIMITS2 (LSI): Termostato de seguridad del quemador, normalmente cerrado a apertura manual y a seguridad positiva, apaga automáticamente el quemador para evitar que la temperatura del aire a la salida del generador supere el límite de seguridad previsto por la norma prevista. Su tara es de 100ªC, realizada por el constructor, y no puede, ni debe ser manipulada, para evitar su recalentamiento grave del generador.

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6.2. CONDUCTOS

La sección de los conductos son rectangulares y el material mas empleado para la construcción de los mismos son laminas de acero galvanizados. Aunque recientemente se comenzaron a moldear ductos de fibra de vidrio para sistemas de baja presión.

La fabricación de los conductos rectangulares se las realiza a pedido para cada trabajo. Las conexiones para conductos rectangular resultan ser muy costosas por la mano de obra que demandan, deben ser los mas sencillo posible; a menos que sea importante una mínima perdida de presión. Se recomienda usar sellador en las uniones para evitar las fugas de aire. No es raro encontrar instalaciones en donde se pierde 10% o más del flujo de aire debido a la mala instalación.

Cuando se cambia la forma de los ductos la transición debe tener una pendiente de 7:1, de preferencia y un mínimo de 4:1 para mantener la caída de presión.

Para cambiar de dirección se usan codos redondos con un radio grande para mantener la caída de presión. Si es necesario economizar espacio se utiliza codos de menor radio y se debe colocar aletas de cambio de dirección dentro el conducto para reducir las perdidas de presión.

6.3. AISLAMIENTO DE CONDUCTOS

Los conductos llevan aire caliente y por lo tanto deben ser cubiertos con aislamiento térmico para reducir las perdidas de calor. Como aislamiento se usa fibra de vidrio o algún material con alta resistencia térmica y que pueda ser económico como ser el poliestireno.

6.4. DISPOSITIVOS DE IMPULSION DE AIRE

Los dispositivos de impulsión de aire son las rejillas que estarán ubicadas el techo serán construidas con materiales corrientes, cuidando que la forma de estos no deteriore el aspecto decorativo de los ambientes del edificio. Un diseño sencillo es mostrado en la figura 6.3. Esta rejilla tiene la ventaja de un montaje sencillo para poder realizar trabajos de limpieza y mantenimiento. La perdida de presión por la rejilla se asume que son 0.1 a 0.3 mmca.

Fig. 6.3. Boca de salida.

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CAPITULO 7COSTOS

DEL PROYECTO

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Para la instalación del sistema de aire acondicionado del proyecto es necesario realizar un análisis de costos. El presente capitulo presentara un resumen en tabla de todos los costos de planificación, construcción e instalación, además estará acompañado de los costos de operación.

7.1. COSTOS DE PLANIFICACION

Los costos de planificación son los costos de elaboración del proyecto realizados por el ingeniero mecánico consultor que implican cálculos técnicos, selección de equipos, preparación de planos y especificaciones, estimación de costos. Todo esto presenta en una o varias carpetas que serán entregadas al interesado o propietario de la construcción. La estimación de este costo esta entre 10 y 20 % del costo total, adoptamos el 15 % (965 $us) aproximadamente 1000 $us.

DESCRIPCION COSTO ($US)Ingeniero consultor calculista y dibujante 1000TOTAL 1000

Tabla 7.1. Costos de Planificación.

7.2. COSTOS DE CONSTRUCCION

Los costos de construcción están compuestos por costos de los materiales, costos de mano de obra. Además de los costos del climatizador y los accesorios.

DESCRIPCION CANTIDAD VALOR UNITARIO [$us]

VALOR TOTAL [$us]

Generador de aire calienteChapa de acero galvanizado N26Poliestireno de 3 cm.Rejilla de impulsión pequeñasRejillas de retorno medianasMano de obra

1 unid.400 m2

400 m2

48 unid.19 unid.1 sem.

42004.93.91015

500

420019601560480285500

TOTAL 8985Tabla 7.2. Costos de construcción.

7.3. COSTOS DE INSTALACION

Dentro de los costos de instalación se considera, costos de mano de obra y accesorios. Además de costos de imprevistos.

DESCRIPCION CANTIDAD VALOR UNITARIO [$us] VALOR TOTAL [$us]Mano de obra de instalación Reposición de la infraestructuraImprevistos

5 pers. 100 500800500

TOTAL 1800Tabla 7.3. Costos de instalación.

7.4. RESUMEN DE LOS COSTOS

Todos los anteriores costos son resumidos y presentados en la siguiente tabla.

DESCRIPCION VALOR TOTAL[$us]Costos de planificación Costos de construcción Costos de instalación

100089851800

TOTAL FINAL 11785Tabla 7.4. Resumen de costos.

7.5. ESTIMACION DE COSTOS DE OPERACION

Estimaremos los costos de operación en función al consumo de combustible y a la energía.

Para la operación del sistema consideraremos el consumo del combustible.

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DESCRIPCION CANTIDAD COSTO UNITARIO VALOR TOTALConsumo de combustible Consumo de energía eléctrica

10.24 m3/hr1.5kW

0.064$us/m3

0.0398$us/kW-hr0.65$us/hr

0.059$us/hrTabla 7.5. Costos de operación.

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CAPITULO 8

CONCLUSIONESY

RECOMENDACIONES

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En el transcurso de la elaboración del presente proyecto se pudo comprobar que no hay una metodología de análisis de carga térmica exacta y diseño de conductos de aire acondicionado, por la omisión de varios factores o por lo que se asumirían de valores ya calculados pero para condiciones a nivel del mar.

Para el presente proyecto se busco datos de la región de trabajo (ciudad de Oruro), y se introdujo los valores o datos de entrada como se observa en la figura 4.1, los datos se introdujeron a la base de datos del programa CLWIN, y con estos datos se trabajaron para la realización de los cálculos del análisis de la carga térmica.

Se realizo el diseño de la red de conductos, y posteriormente se calcularon las dimensiones de los mismos utilizando el programa DAWIN.

La descripción de los materiales que se tomaron en cuenta para el cálculo tanto para la carga térmica como para los conductos se presentaran en formato digital en el CD adjunto al informe del proyecto.

BIBLIOGRAFIA

- Carrier, Air Conditioning Company, Manual del aire Acondicionado, Editorial Marcombo S.A., Barcelona, España, 1970.

- Néstor Quadri, sistema de Aire Acondicionado, Calidad del Aire Interior, Librería y Editorial Alsina, Buenos Aires, Argentina, 2001.

- CLWIN, Cargas Térmicas para Climatización, Versión 2.5.3.8 - DAWIN, Distribución de Aire, Versión 1.5.2.8

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ANEXOS

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ANEXO 1. MÉTODO DE CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS

Se sigue el método desarrollado por ASHRAE (American Society o Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers, Inc.) que basa la conversión de ganancias instantáneas de calor a cargas de refrigeración en las llamadas funciones de transferencia.

1.1. Ganancias térmicas instantáneas

El primer paso consiste en el cálculo para cada mes y cada hora de la ganancia de calor instantánea debida a cada uno de los siguientes elementos:

1.1.1. Ganancia solar cristal

Insolación a través de acristalamientos al exterior.

QGAN , t=CS×A×SHGF×n

Siendo:

SHGF=GSd+ Ins×GSt

que depende del mes, de la hora solar y de la latitud.

Donde:

QGAN,t = Ganancia instantánea de calor sensible (vatios)A = Área de la superficie acristalada (m²)CS = Coeficiente de sombreadon = Nº de unidades de ventanas del mismo tipoSHGF = Ganancia solar para el cristal tipo (DSA)GSt = Ganancia solar por radiación directa (vatios/m²) GSd = Ganancia solar por radiación difusa (vatios/m²)Ins = Porcentaje de sombra sobre la superficie acristalada

1.1.2.- Transmisión paredes y techos

Cerramientos opacos al exterior, excepto los que no reciben los rayos solares. La ganancia instantánea para cada hora se calcula usando la siguiente función de transferencia (ASHRAE):

QGAN , t=A×[∑n=0

bn×( t sa ,t−nΔ )−∑n=1

dn×(QGAN , t−nΔ )

A−tai×∑

n=0cn ]

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el ambiente a través de la superficie interior del techo o pared (w)A = Área de la superficie interior (m²)Tsa,t-n = Temperatura sol aire en el instante t-n = Incremento de tiempos igual a 1 hora.tai = Temperatura del espacio interior supuesta constantebn

cn

dn = Coeficientes de la función de transferencia según el tipo de cerramiento

La temperatura sol-aire sirve para corregir el efecto de los rayos solares sobre la superficie exterior del cerramiento:

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t sa=t ec+α×I tho

−ε× ΔRho

×cos (90 °−β )

Donde:

Tsa = Temperatura sol-aire para un mes y una hora dadas (°C)Tec = Temperatura seca exterior corregida según mes y hora (°C)It = Radiación solar incidente en la superficie (w/m²)ho = Coeficiente de termotransferencia de la superficie (w/m² °C) = Absorbencia de la superficie a la radiación solar (depende del color) = Ángulo de inclinación del cerramiento respecto de la vertical (horizontales 90°). = Emitancia hemisférica de la superficie.R = Diferencia de radiación superficie/cuerpo negro (w/m²)

1.1.3.- Transmisión excepto paredes y techos

1.1.3.1.- Cerramientos al interior

Ganancias instantáneas por transmisión en cerramientos opacos interiores y que no están expuestos a los rayos solares.

QGAN , t=K×A×(t l−tai )

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)K = Coeficiente de transmisión del cerramiento (w/m²·°C)A = Área de la superficie interior (m²)tl = Temperatura del local contiguo (°C)tai = Temperatura del espacio interior supuesta constante (°C)

1.1.3.2.- Acristalamientos al exterior

Ganancias instantáneas por transmisión en superficies acristaladas al exterior.

QGAN , t=K×A×(t ec−tai )

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)K = Coeficiente de transmisión del cerramiento (w/m²·°C)A = Área de la superficie interior (m²)tec = Temperatura exterior corregida (°C)tai = Temperatura del espacio interior supuesta constante (°C)

1.1.3.3.- Puertas al exterior

Un caso especial son las puertas al exterior, en las que hay que distinguir según su orientación:

QGAN , t=K×A×(t l−tai )

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)

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K = Coeficiente de transmisión del cerramiento (w/m²·°C)A = Área de la superficie interior (m²)tai = Temperatura del espacio interior supuesta constante (°C)tl = Para orientación Norte: Temperatura exterior corregida (°C)

Excepto orientación Norte:Temperatura sol-aire para el instante t (°C)

1.1.4.-Calor interno

1.1.4.1.- Ocupación (personas)

Calor generado por las personas que se encuentran dentro de cada local. Este calor es función principalmente del número de personas y del tipo de actividad que están desarrollando.

QGAN , t=Qs×n×0 ' 01×Fd t

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)Qs = Ganancia sensible por persona (w). Depende del tipo de actividadn = Número de ocupantesFdt = Porcentaje de ocupación para el instante t (%)

Se considera que 67% del calor sensible se disipa por radiación y el resto por convección.

QGANl , t=Ql×n×0 ' 01×Fdt

Donde:

QGANl,t = Ganancia de calor latente en el instante t (w)Ql = Ganancia latente por persona (w). Depende del tipo de actividadn = Número de ocupantesFdt = Porcentaje de ocupación para el instante t (%)

1.1.4.2.- Alumbrado

Calor generado por los aparatos de alumbrado que se encuentran dentro de cada local. Este calor es función principalmente del número y tipo de aparatos.

QGAN , t=Qs×n×0 ' 01×Fd t

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)Qs = Potencia por luminaria (w). Para fluorescente se multiplica por 1’25.n = Número de luminarias.Fdt = Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

1.1.4.3.- Aparatos eléctricos

Calor generado por los aparatos exclusivamente eléctricos que se encuentran dentro de cada local. Este calor es función principalmente del número y tipo de aparatos.

QGAN , t=Qs×n×0 ' 01×Fd t

Donde:

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QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)Qs = Ganancia sensible por aparato (w). Depende del tipo.n = Número de aparatos.Fdt = Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

Se considera que el 60% del calor sensible se disipa por radiación y el resto por convección.

1.1.4.4.- Aparatos térmicos

Calor generado por los aparatos térmicos que se encuentran dentro de cada local. Este calor es función principalmente del número y tipo de aparatos.

QGAN , t=Qs×n×0 ' 01×Fd t

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)Qs = Ganancia sensible por aparato (w). Depende del tipo.n = Número de aparatos.Fdt = Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

Se considera que el 60% del calor sensible se disipa por radiación y el resto por convección.

QGANl , t=Ql×n×0 ' 01×Fdt

Donde:

QGANl,t = Ganancia de calor latente en el instante t (w)Ql = Ganancia latente por aparato (w). Depende del tipon = Número de aparatosFdt = Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

1.1.5.- Aire exterior

Ganancias instantáneas de calor debido al aire exterior de ventilación. Estas ganancias pasan directamente a ser cargas de refrigeración.

QGAN , t=0 ' 34×f a×V aes×0 ' 01×Fdt× (t ec−tai)

Donde:

QGAN,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)fa = Coeficiente corrector por altitud geográfica.Vae = Caudal de aire exterior (m³/h).tec = Temperatura seca exterior corregida (°C).tai = Temperatura del espacio interior supuesta constante (°C)Fdt = Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

Se considera que el 100% del calor sensible aparece por convección.

QGANl , t=0 ' 83×f a×V aes×0 ' 01×Fdt× (Xec−Xai )

Donde:

QGANl,t = Ganancia de calor sensible en el instante t (w)fa = Coeficiente corrector por altitud geográfica.

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Vae = Caudal de aire exterior (m³/h).Xec = Humedad específica exterior corregida (gr agua/kg aire).Xai = Humedad específica del espacio interior (gr agua/kg aire)Fdt = Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

1.2.- Cargas de refrigeración

La carga de refrigeración depende de la magnitud y naturaleza de la ganancia térmica instantánea así como del tipo de construcción del local, de su contenido, tipo de iluminación y de su nivel de circulación de aire.

Las ganancias instantáneas de calor latente así como las partes correspondientes de calor sensible que aparecen por convección pasan directamente a ser cargas de refrigeración. Las ganancias debidas a la radiación y transmisión se transforman en cargas de refrigeración por medio de la función de transferencia siguiente:

QREF , t=v0×QGAN , t+v1×QGAN ,t−Δ+v2×QGAN , t−Δ2−w1×QREF , t−Δ

QREF,t = Carga de refrigeración para el instante t (w)QGAN,t = Ganancia de calor en el instante t (w) = Incremento de tiempos igual a 1 hora.vo, v1 y v2 = Coeficientes en función de la naturaleza de la ganancia térmica instantánea.w1 = Coeficiente en función del nivel de circulación del aire en el local.

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ANEXO 2. PLANOS

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