humedad - Cámara de Comercio de Bogotá

D I P L O M A D O
Eficiencia energética
y energías limpias
Programa OPEN - Cámara de Comercio de Bogotá
AIRE ACONDICIONADO
GRUPO DE INVESTIGACION EN MECANISMOS DE DESARROLLO
LIMPIO Y GESTION ENERGETICA
Dr.-Ing. Msc. Fabio E. Sierra V.
Universidad Nacional de Colombia
[email protected]
2
CONTENIDO
1.
GENERALIDADES
2.
PROCESOS PSICROMETRICOS
3.
CARGAS TERMICAS
4.
SELECCION DE EQUIPOS
5.
FILTRACION DEL AIRE
6.
DIMENSIONAMIENTO DE DUCTOS
3
1. GENERALIDADES
La ASHRAE (American Society of Heating,
Refrigerating and Air Conditioning Engineers)
define el Acondicionamiento del aire como: "El
proceso de tratar el aire, de tal manera, que se
controle simultáneamente su temperatura,
humedad, limpieza y distribución, para que
cumpla
conlos
requisitos
del
espacio
acondicionado".
4
PSICROMETRÍA
Se define psicrometría como la ciencia que
estudia las propiedades termodinámicas del aire
húmedo y el efecto de la humedad atmosférica
sobre los materiales y el confort humano, así
como los métodos para controlar las
características térmicas del aire húmedo.
5
Las acciones importantes involucradas en la
operación
de
un
sistema
de
aire
acondicionado son:
• Control de la temperatura.
• Control de la humedad.
• Filtración, limpieza y purificación del aire.
• Circulación y movimiento del aire
6
AIRE SECO - CARACTERÍSTICAS
En áreas congestionadas o industriales, también puede
contener azufre, carbono, plomo y ciertos ácidos,
derivados de la contaminación.
7
HUMEDAD ATMOSFÉRICA
La humedad es un término utilizado para
describir la presencia de vapor de agua en el
aire, ya sea a la intemperie, o dentro de un
espacio, aire y vapor de agua, existen juntos en
un espacio dado al mismo tiempo.
8
 Si el agua está a una temperatura de 4ºC, la
presión de evaporación es de 0.81 kPa. Si
la temperatura del agua aumenta a 15ºC, la
presión del vapor de agua sobre la misma,
aumenta a 1.70 kPa .
9
PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA
•Incluye la presión del aire y la presión del
vapor de agua que éste contiene.
• Si la presión del vapor de agua en el aire a
15 °C es 1.70 kPa, entonces, la presión del
aire seco sería 99.625 kPa (101.325 -1.70); (
ley de Dalton)
10
AIRE SATURADO
El término de aire saturado se emplea para indicar que
el vapor de agua está saturado en la mezcla de aire
seco y vapor de agua.
La presión parcial en la mezcla es igual a la presión de
saturación correspondiente a la que se encuentra la
mezcla; en este caso dispondremos de aire seco
mezclado con vapor de agua saturado.
11
AIRE SATURADO
 A una temperatura determinada, si el aire está
saturado y se aumenta la proporción de vapor
se llegará a la condensación o formación de
niebla.
 Si
el vapor presente en el aire está
sobrecalentado, se le podrá añadir más vapor
hasta que se llegue a la saturación.
12
CARTA PSICROMÉTRICA
 Una carta psicrométrica es una gráfica de las
propiedades
del
aire,
tales
como
temperatura, hr, volumen, presión, etc. Las
cartas
psicrométricas
se
utilizan
para
determinar cómo varían estas propiedades al
cambiar la humedad en el aire
13
14
HUMEDAD ABSOLUTA
El término "humedad absoluta" (ha), se refiere al
peso del vapor de agua por unidad de volumen,
generalmente un metro cúbico (kg/m3).
15
HUMEDAD ESPECÍFICA
La humedad específica se refiere a la cantidad de
humedad en peso que se requiere para saturar un
kilogramo de aire seco, a una temperatura de
saturación (punto de rocío) determinada (kg /kg
H2O
as).
16
HUMEDAD RELATIVA
La humedad relativa (HR) ASHRAE es un
término utilizado para expresar la cantidad de
humedad en una muestra dada de aire, en
comparación con la cantidad de humedad que el
aire tendría, estando totalmente saturado y a la
misma temperatura de la muestra.
17
PUNTO DE ROCÍO
El punto de rocío se define como: la
temperatura debajo de la cual el vapor de
agua en el aire comienza a condensarse.
También es el punto de 100% de humedad
relativa.
18
TEMPERATURA DE ROCÍO
Si una mezcla de aire y vapor se enfría a
presión constante, la temperatura a la que
tendríamos
vapor
saturado
se
llama
temperatura de rocío o punto de rocío.
Esta temperatura de rocío o de saturación es
correspondiente a la presión parcial del vapor
de agua de la mezcla.
19
TEMPERATURA DE BULBO SECO
En el acondicionamiento de aire, la temperatura
del aire indicada es normalmente la temperatura
de «bulbo seco» (bs), tomada con el elemento
sensor del termómetro en una condición seca. Es
la temperatura medida por termómetros ordinarios.
20
TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO (BH).
 Básicamente, un termómetro de bulbo húmedo no es
diferente de un termómetro ordinario, excepto que
tiene una pequeña mecha o pedazo de tela alrededor
del bulbo y esta mecha se humedece con agua
limpia; la evaporación de este agua disminuirá la
lectura (temperatura) del termómetro.
21
FACTOR DE CALOR SENSIBLE
Relación de calor sensible con respecto al calor
total, siendo este último la suma del calor
sensible y el calor latente.
CALOR LATENTE
Cantidad de energía calorífica requerida para
efectuar un cambio de estado (fusión,
evaporación, solidificación) de una sustancia, sin
cambio en la temperatura o presión.
22
PORCENTAJE DE SATURACIÓN
Es la relación del peso de vapor de agua del aire
con el peso del vapor de agua necesario para
saturar un kilogramo de aire seco a la temperatura
del bulbo seco.
% SAT:
w1/w2 * 100
w1= Humedad específica en el punto de rocío de
la mezcla de aire seco y vapor de agua.
w2= Humedad
saturación.
específica
en
el
punto
de
23
 La humedad relativa está basada en las presiones,
las cuales son afectadas por la temperatura y el
volumen.
 El porcentaje de saturación está basado en el peso,
el cual no es afectado por los cambios de
temperatura, y éste es el más preciso de los dos
24
2. PROCESOS PSICROMETRICOS
25
HUMIDIFICACIÓN
La humidificación o humectación del aire es un
proceso cuya finalidad es incrementar el contenido de humedad absoluta de una masa de aire.
26
DIAGRAMA PSICROMÉTRICA HUMIDIFICACIÓN
27
CONPASO DEL AIRE POR UNA CORTINA DE AGUA
28
CALENTAMIENTO SENSIBLE
Cuando el aire se calienta con una batería, su
humedad específica no varía. Al calentar aire
helado se requiere solo un cambio en el calor
sensible del aire y no afecta a la humedad de
éste.
29
Enfriamiento Sensible
30
MEZCLA DE DOS CANTIDADES DE AIRE
HÚMEDO
En el acondicionamiento de aire, con mucha
frecuencia se requiere mezclar aire a diferentes
temperaturas, para lograr una determinada
condición final de aire.
La mayoría de las aplicaciones de aire
acondicionado comercial requieren de un cierto
volumen de aire exterior que sea introducido al
espacio ocupado.
31
30
100
90
Carga latente
l
24
80
22
25
70
60
15
10
16
80
50
10
18
14
C
12
60
30
5
B
70
40
20
20
90
20
50
Carga
sensible
26
D
40
10
A
8
6
30
0
4
20
2
10
Humedad relativa, %
0
5
10
15
20
25
30
35
0
45
40
Temperatura bulbo seco, °C
100
90
80
70
60
50
32
entalpía, kJ/kg aire seco
© American Standard Inc. 2003
Contenido de humedad (o humedad específica), gramos de humedad/kg de aire seco
28
30
40
10
20
30
Mezcla
C
Ventilador
Suministro
B
Serpentin de
Enfriamiento
A
Aire de Retorno (AR)
33
© American Standard Inc. 2003
APORTE DE AIRE EXTERIOR DE DOS
CANTIDADES DE AIRE
34
CALENTAMIENTO CON DESHUMIDIFICACIÓN
Es el calentamiento del aire y la eliminación de
la humedad de éste. El proceso de
calentamiento
con
deshumidificación
se
caracteriza por un aumento de la entalpía y una
disminución de la humedad relativa.
35
ENFRIAMIENTO CON DESHUMIDIFICACIÓN
 Es la eliminación simultánea del calor y la humedad
del aire.
 La cantidad del vapor de agua, presente dentro de
una zona ocupada, variará dependiendo del número
de personas presentes y de su actividad, la condición
del aire exterior, la estructura del edificio y la
cantidad de infiltración.
36
DIAGRAMA PSICROMÉTRICO ENFRIAMIENTO CON
DESHUMIDIFICACIÓN
37
3. CARGAS TERMICAS
La ganancia de calor o la pérdida es la cantidad
de calor que entra o sale instantáneamente del
espacio (haciendo un esquema de transferencia
de calor).
38
COMPONENTES DE LA GANANCIA DE
CALOR
•CALOR SENSIBLE
•CALOR LATENTE
Puede ocurrir por:
•Radiación Solar
•Conducción de calor a través de paredes exteriores.
•Conducción de calor a través de paredes interiores
•Calor generado por personas, equipos, luces
•Ventilación, Infiltración
•Otras
39
Radiación
Almacenamiento
variable de calor,
estructura
Convección
Retardo del tiempo
GANANCIA DE
CALOR
Equipo
Acondicionador de
Aire
Carga de
enfriamiento
Instantánea.
Convección
ESQUEMA TRANSFERENCIA DE CALOR DE UN ESPACIO A CLIMATIZAR
40
CARACTERÍSTICAS ESPACIALES Y FUENTES DE
CARGA DE CALOR.
Los siguientes aspectos físicos deben ser considerados al momento
de realizar el cálculo de carga:
•Orientación del Edificio; (norte, sur, este oeste), localización.
•Uso del espacio: Hotel, vivienda, Hospital, oficinas, departamento,
centro comercial,industria, etc.
•Dimensiones físicas: Altura, largo, ancho.
•Alturas entre techo y piso.
•Material de construcción: espesor de paredes, losa, pisos, paredes
compartidas (internas).
41
•Ventanas: tamaños, orientación, etc.
•Personas: número, tiempo de ocupación
•Luces.
•Motores o equipos que generen calor.
•Ventilación. CFM (Cubic feet per minute, pie cúbico por minuto) por
persona.
42
Para realizar el cálculo de carga y seleccionar el equipo necesario se
debe tener en cuenta el calor que entra en el espacio de estudio y así
como el que se generó en el día escogido para el diseño .
El día que se escoja para realizar el cálculo (día de diseño) se define
como el día en el cual la temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo
alcanza el máximo al mismo tiempo, no existe niebla que pueda reducir
ganancia de calor solar, y las cargas internas de calor sean normales.
El tiempo de máxima carga se puede establecer por inspección, pero se
recomienda realizar varios cálculos durante el día.
43
TEMPERATURA DE BULBO SECO Y BULBO HÚMEDO [F]
APROXIMADOS EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL ENERO A JUNIO
Horas
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Enero
DB
WB
73
72
74
73
76
75
78
76
80
77
82
78
84
79
87
80
89
80
91
80
92
80
91
80
90
80
89
79
87
79
85
78
83
78
81
77
DRY BULB / WET BULB [F]
Meses
Febrero
Marzo
Abril
DB
WB
DB
WB
DB
WB
73
72
71
70
69
68
74
73
72
71
70
69
76
75
74
73
72
71
78
76
76
75
74
73
80
77
78
76
76
75
82
78
80
76
78
75
84
79
82
77
80
76
87
80
85
78
85
77
89
80
87
79
88
78
91
80
89
79
90
78
92
80
92
80
92
80
91
80
89
79
90
78
90
79
88
79
88
78
89
79
87
78
86
77
87
79
85
78
84
77
85
78
83
77
82
76
83
78
81
77
79
76
81
77
79
76
77
75
Mayo
DB
WB
66
65
67
66
69
68
71
70
73
72
75
74
77
75
80
76
82
77
86
78
92
80
91
78
88
77
85
76
83
76
78
75
76
75
74
73
Junio
DB
WB
64
63
65
64
67
66
69
68
71
70
73
72
75
73
78
74
82
76
86
78
90
80
88
78
85
77
80
75
78
74
76
73
74
73
72
71
44
Condiciones exteriores de diseño:
Temperatura de Bulbo Seco: 33º C [91.4 º F]
Temperatura de Bulbo Húmedo: 26.67º C [80 º F]
Localización: Guayaquil; 2.19 grados latitud sur
Condiciones interiores de diseño:
Temperatura de Bulbo Seco: 23.3º C [74 º F]
Humedad Relativa: 50 +/-3%
Temperatura de Bulbo Húmedo: 16.67º C [62 º F]
45
AREAS (EJEMPLO)
Altura
(m)
Ancho (m)
Área Mt2
Área Ft2
Pared expuesta (norte)
1,10
6,00
6,60
71,04
Pared expuesta (norte)
3,50
0,70
2,45
26,37
Vidrio Expuesto (norte)
2,40
6,00
14,40
155,00
Particiones 1,2,3,4
3,50
9,10
31,85
342,83
Partición 5
3,50
3,90
13,65
146,93
Puertas (2)
2,00
0,65
2,60
27,99
Techo
19,40
208,82
Suelo
19,40
208,82
Personas Adultas en espacio
3
Luces
6 fluorescentes (100 W cada una)
Equipos
1 nevera
DATOS DEL ÁREA DE ESTUDIO
46
Radiación solar a través de vidrio.La ecuación fundamental es:
Q V  A  SC    SHFG
Donde:
Qv:
A:
SC:
SHFG:
U:
To:
Ti:
  U T o
 T i 
Ganancia de calor total a través de los vidrios [BTU/h]
Área del vidrio [Ft2]
Coeficiente de sombra del vidrio
Factor de ganancia solar [BTU/ h Ft2]
Coeficiente Global de transferencia de calor [BTU/ h Ft2 º F]
Temperatura Exterior [º F]
Temperatura interior [º F]
47
POSICION SOLAR, INTENSIDAD Y FACTOR DE
GANANCIA SOLAR LATITUD DE GUAYAQUIL=2.19 GRADOS SUR
Posición Solar
FECHA
ene-21
feb-21
mar-21
abr-21
SHFG
TIEMPO
SOLAR
Altitud
Azimuth
IDN
FACTOR DE GANANCIA SOLAR
(Btu/h*Ft2)
TIEMPO
SOLAR
A.M
Grados
Grados
Btu/h*Ft2
Norte
PM
7
8
9
10
11
12
7
8
9
10
11
12
7
8
9
10
11
12
7
8
9
10
8
22
35,9
49,4
61,9
70,8
7,3
22,1
36,8
51,4
65,7
78,3
8,7
23,6
38,6
53,6
68,6
83,3
10,1
24,7
39,2
53,3
70,2
69,3
66,8
61,3
49,3
0
79,4
79,3
78,2
75,4
68,3
0
89,6
89
88,2
86,9
84,2
180
167,9
166,2
163,1
157,2
89
229
279,5
302,9
314,5
319,5
81,5
230
280,7
303,6
314,9
319,8
118,3
246,6
288,8
307,8
317,1
320,9
147,9
250,5
285,1
300,8
4,5
11
14
15
16
16
4,1
11
14
15
16
16
6
12
14
15
16
24
104
195
186
133
5
4
3
2
1
12
5
4
3
2
1
12
5
4
3
2
1
12
5
4
3
2
11
12
66,5
75,6
143,8
180
308,4
311,3
67
48
1
12
48
COEFICIENTE DE SOMBRA PARA VIDRIOS SENCILLOS CON
SOMBRA INTERNA POR PERSIANA VENECIANAS
C O E F IC IE N T E S D E S O M B R A P AR A V ID R IO S S E N C IL L O S C O N S O M B R A IN T E R N A P O R P E R S IAN AS V E N E C IAN AS
T ipo de S om bra
S om bra
E sp eso r N o m in al
T ip o d e V id rio
S olar
V enecianas C erradas
T ransm isión
M edio
B aja
O cura
B lanca
Ligera
0.64
0.55
0.59
0.25
0.39
0.57
0.53
0.45
0.3
0.36
in
mm
H oja R egular
P laca F lotadora R egular
M odelo R egular
M odelo que A bsorv e C alor
H oja G ris
3/32 to 1/4
1/4 to 1/2
1/8 to 1/4
. 1/8
3/16 to 1/4
2 to 6
6 13
3 6
3
5 6
0,87 0,80
0,80 0,71
0,87 0,79
P laca flotante A bsorv ente de
M odelo que A bsorv e C alor
H oja G ris
3/16 to 1/4
3/16 to 1/4
1/8 to 1/4
5 6
5 6
3 6
0.46
P laca flotante A bsorv ente de
3/16 to 1/4
P laca A bsorv ente de C alor
3/16 to 1/4
H oja G ris
C ubierta R eflectiv a
V idrio (sin som bra interna)
C oeficiente de S om bra = 0.30
C oeficiente de S om bra = 0.40
C oeficiente de S om bra = 0.50
C oeficiente de S om bra = 0.60
O pacas
T ranslucidas
0,74 0,71
0,59 0,45
0,44 0,30
10
0.34
0.54
0.52
0.4
0.28
0.32
1/8 to 1/4
0,29 0,15
0.24
0.42
0.4
0.36
0.28
0.31
3/8,
0.25
0.33
0.42
0.5
0.23
0.29
0.38
0.44
49
COEFICIENTE DE TRANSMISION U DE PANELES VERTICALES
C O E F IC IE N T E S U D E T R A N S M IS IÓ N P A R A P A N E L E S C L A R O S
E x te rio r
In v ie rn o
In te rio r
V e ra n o
BTU
h r-ft2 -F
W
m 2 -C
BTU
h r-ft2 -F
W
m 2 -C
BTU
h r-ft2 -F
W
m 2 -C
1 .1 3
6 .4 2
1 .0 6
6 .0 2
0 .7 3
4 .1 5
1 /4 p lg o 6 m m e s p a c io d e a ire
0 .6 5
3 .6 9
0 .6 1
3 .4 6
0 .4 9
2 .7 8
1 /2 in o r 1 3 m m e s p a c io d e a ire
0 .5 8
3 .2 9
0 .5 6
3 .1 8
0 .4 6
2 .6 1
e m is ió n = 0 ,2 0
0 .3 8
2 .1 6
0 .3 6
2 .0 4
0 .3 2
1 .8 2
e m is io n = 0 ,6 0
0 .5 2
2 .9 5
0 .5
2 .8 4
0 .4 2
2 .3 8
1 /4 in o r 6 m m e s p a c io d e a ire
0 .4 7
2 .6 7
0 .4 5
2 .5 6
0 .3 8
2 .1 6
1 /2 in o r 1 3 m m e s p a c io d e a ire
0 .3 6
2 .0 4
0 .3 6
1 .9 9
0 .3
1 .7
0 .5 6
3 .1 8
0 .5 4
3 .0 7
0 .4 4
2 .5
D e sc rip c ió n
V id rio L la n o
H o ja S e n c illa
V id rio A is la d o - d o b le
1 /2 in o r 1 3 m m e s p a c io d e a ire
E m is ió n C u b ie rta
V id rio A is la d o - trip le
V e n ta n a s p a ra T o m e n ta s
1 - 4 in o r 2 5 a 1 0 0 m m e s p a c io d e a ire
B lo qu e d e V id rio
6 x 6 x 4 in o r 1 5 0 x 1 5 0 x 1 0 0 m m e s p e s o r
1 2 x 1 2 x 4 in o r 3 0 0 x 3 0 0 x 1 0 0 m m e s p e s o r
C o n C a v id a d D iv is o ra
H o ja S im p le d e P lá s tic o
0 .6
3 .4 1
0 .5 7
3 .2 4
0 .4 6
2 .6 1
0 .5 2
2 .9 5
0 .5
2 .8 4
0 .4 1
2 .3 3
0 .4 4
1 .0 9
2 .5
6 .1 9
0 .4 2
1
2 .3 8
5 .6 8
0 .3 6
0 .7
2 .0 4
3 .9 7
50
En donde se puede apreciar que se calculo para todas las horas desde las 7 AM hasta las 5PM de
los días 21 de cada mes sin embargo para nuestro cálculo se eligió las tres de la tarde como hora
pico en donde se satisfacen las condiciones de diseño exteriores, con o cual se obtiene la carga por
transmisión de calor a través de ventanas promedio en el año de:
Qv=11,084 BTU/hr [3.25 Kw]
51
GANANCIA DE CALOR A TRAVÉS DE PAREDES Y
TECHOS.La ecuación fundamental es:
Q p  U  A  T eq

Donde:
U = Coeficiente global de transferencia de calor a través de
paredes y techos.
A = Área de Paredes y techos
 T eq
= Diferencia de Temperatura equivalente.
52
U está definida como en inverso de la suma de todas las resistencias:
U 
1
RT
Donde:
RT
= R1 + R2 + R3 +……..Rn
53
Cemento . (1/2")
Ladrillo . (4")
Cemento . (1/2")
Bloque de Concreto . (8")
Cemento . (1/2")
Gypsum . (1/2")
54
R1: Aire externo
0,17
R2: Cemento (1/2")
0,1
R3: Ladrillo de Frente (4")
0,44
R2: Cemento (1/2")
0,1
R4: Bloque d Concreto (8")
1,72
R2: Cemento (1/2")
0,1
R5: Gypsum (1/2")
0,45
R6: Aire interno
0,68
Rt : Total resistencias
3.76
Dando como resultado:
U = 0.27 BTU/ hr *ft2*F [1.533 W/m2 K]
55
Para obtener la diferencia de temperatura Equivalente se toma para la orientación adecuada con un peso de pared de
60 Lb/ft2 [293.56 Kg/m2].
DIFERENCIAS DE TEMPERATURA EQUIVALENTS (GRADOS F)
ORIENTACIÓN
NE
E
SE
S
SO
O
NO
N
TECHO
PESO DE
LA
PARED
lb/ft2
20
60
100
140
20
60
100
140
20
60
100
140
20
60
100
140
20
60
100
140
20
60
100
140
20
60
100
140
20
60
100
140
20
40
60
TIEMPO
7
8
A.M.
9
10
11
12
1
2
PM
3
4
5
2
2
1
0
2
2
1
0
2
2
1
0
2
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11
9
6
4
11
9
6
4
11
9
6
4
11
9
6
4
2
1
1
0
2
1
1
0
2
1
1
0
2
1
1
0
10
7
6
22
17
12
7
22
17
12
7
22
17
12
7
22
17
12
7
2
2
1
1
2
2
1
1
2
2
1
1
2
2
1
1
21
16
13
32
25
18
11
32
25
18
11
32
25
18
11
32
25
18
11
3
3
2
1
3
3
2
1
3
3
2
1
3
3
2
1
32
25
20
5
4
2
1
38
30
21
13
38
30
21
13
38
30
21
13
5
4
2
1
5
4
2
1
5
4
2
1
5
4
2
1
39
30
24
6
4
3
2
6
4
3
2
39
31
22
13
39
31
22
13
6
4
3
2
6
4
3
2
6
4
3
2
6
4
3
2
40
31
25
7
5
4
2
7
5
4
2
7
5
4
2
7
5
4
2
40
32
23
14
40
32
23
14
7
5
4
2
7
5
4
2
41
32
26
7
5
4
2
7
5
4
2
7
5
4
2
7
5
4
2
39
31
22
13
39
31
22
13
39
31
22
13
7
5
4
2
40
30
25
7
6
4
2
7
6
4
2
7
6
4
2
7
6
4
2
31
25
18
11
31
25
18
11
31
25
18
11
7
6
4
2
32
25
20
7
5
4
2
7
5
4
2
7
5
4
2
7
5
4
2
22
17
12
7
22
17
12
7
22
17
12
7
7
5
4
2
21
16
13
6
5
3
2
6
5
3
2
6
5
3
2
6
5
3
2
11
9
6
4
11
9
6
4
11
9
6
4
6
5
3
2
10
7
6
56
Escogiendo las características mencionadas tenemos a las 3 PM
una diferencia de temperatura equivalente:
Eq = 6 º F [14.47º C]
Con lo cual y sumando las dos partes que conforman la pared norte
tenemos:
Qpared = 155.45 BTU/hr [45.56 W/hr]
57
COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL PISO:
Aire interno
Cemento (1/2")
0,61
0,1
Concreto (2")
2,22
Espacio de Aire
0.85
Cemento (1/2")
0,1
Total de Resistencia
3.78
U Piso =
0,26
BTU/ hr *ft2*F [1.512 W/m2 K]
58
COEFICIENTES DE TRANSMISIÓN U [Btu/hr Ft2 F] PARA PUERTAS
DE MADERA SÓLIDA
C O E F IC IE N T E S D E T R A N S M IS IÓ N (U ) P A R A P U E R T A S D E M A D E R A S O L ID A
E s p e s o r N o m in a l
Espesor R eal
U *+
U *+
(p lg )
(p lg )
P u e rta E x p u e s ta
P u e rta c o n vid rio
g u a rd a p u e rta ·
1
2 5 /3 2
0 ,6 4
0 ,3 7
1 /1 6
5 /1 6
1 3 /8
0 ,5 5
0 ,4 9
0 ,4 8
0 ,3 4
0 ,3 2
0 ,3 1
2
2 1 /2
1 5 /8
2 1 /8
0 ,4 3
0 ,3 6
0 ,2 8
0 ,2 6
3
2 5 /8
0 ,3 1
0 ,2 3
1 1 /4
1 1 /2
1 3 /4
1
1
* C a lc u la d o u s a n d o k = 1 ,1 0 (p a ra m a d e ra ); fi 0 = 1 ,4 6 , fo = 6 ,0 ; 1 ,0 3 p a ra e s p a c io d e a ire .
,+ S e p u e d e u s a r u n va lo r d e 0 ,8 5 p a ra U p a ra p u e rta s s im p le s y e xp u e s ta s c o n e n tre p a ñ o s d e m a d e ra o
e n tre p a ñ o s s im p le s d e vid rio g u a rd a p u e rta s
· 5 0 % d e vid rio y e n tre p a ñ o s d e lg a d o s d e m a d e ra .
59
CARGA TÉRMICA DEBIDO A PERSONAS
Para el cálculo de carga debido a ocupantes del lugar existen valores
tabulados, ya que esta pérdida no es constante, varía según la
actividad, condiciones atmosféricas sexo y edad.
A continuación se presenta una tabla en donde se provee valores muy
aproximados para realizar cálculos de carga.
60
GANANCIA DE CALOR DE PERSONAS
G A N A C IA D E C A L O R D E B ID O A P E R S O N A S
P rom edio
P rom edio
M etabólico
M etabólico
G rados de A ctiv idad A plicación T ípica (H om bre
A justado*
A dulto)
B tu/h
B tu/h
S entado en D escanso
S entado, m uy ligero
trabajo
T eatro y escuela
prim aria
E scuela
S ecundaria
T E M P E R A T U R A B U L B O S E C O D E H A B IT A C IÓ N
82 F
80 F
76 F
B tu/h
B tu/h
S ensible Latente S ensible Latente
B tu/h
S ensible
Latente
75 F
70 F
B tu/h
S ensible
Latente
B tu/h
S ensible Latente
390
350
175
175
195
155
210
140
230
120
260
90
450
400
180
220
195
205
215
185
240
160
275
125
450
180
170
200
250
215
235
245
205
285
165
500
180
320
200
300
220
280
255
245
290
210
O ficinas, H oteles,
T rabajo de O ficina
A partam entos de
475
U niversidad
D e P ie, C am inado
lento
C am ianado, y
sentado
D e P ie, C am inado
lento
M ini m arkets,
T iendas de
550
V ariedad
F arm acias
550
B ancos
550
T rabajo S edentario
R estaurantes †
500
550
190
360
220
330
245
310
280
270
320
230
T rabjo de M esa
suav e
F ábricas, trabajo
800
750
190
560
220
530
245
505
295
455
365
385
B aile M oderado
P ista de B aile
900
850
220
630
245
605
275
575
325
525
400
450
C am inando, 3 m illas
por hora
F ábricas, solo
1000
1000
270
730
300
700
330
670
380
620
460
540
1500
1450
450
1000
465
985
485
965
525
925
605
845
T rabajo P esado
liviano
trabajo pesado
P ista de B olos± ,
F ábricas
* P rom edio M etabólico A justado para ser aplicado a grupos m ixtos de personas
†R estaurantes - E l valor de esta aplicación incluye 60 B tu/h por porción de com ida individual
con un com puesto típico de porcentaje basado en los siguientes factores:
(30 B tu/h sensible y 30 B tu/h por latente
P rom edio M etabólico de M ujeres=P rom edio M etabólico de H om bres x 0.85
± B ow ling - A sum e una persona por pista jungando bolos y todos los dem ás sentados,
P rom edio M etabólico de N iños=P rom edio M etabólico de H om bres x 0.75
prom edio m etabólico400 B tu/j o depie 550 B tu/h
61
G A N A N C IA D E C A L O R D E B ID O A M O T O R E S E L É C T R IC O S
O P E R A C IÓ N C O N T IN U A
U B IC A C IÓ N D E L E Q U IP O C O N R E S P E C T O A L E S P A C IO
A C O N D IC IO N A D O O A L V A P O R D E A IR E
P o rc e n ta je
P o te n c ia d e
F re n o †
de
E f ic ie n c ia
c o n M o to r a
M o to r D e n tro
M o to r F u e ra -
M á q u in a D e n tro
M á q u in a D e n tro
to d a C a rg a
HPx 2545
% E ff
M o to r F u e ra - M á q u in a
A f u e ra
H P x 2 5 4 5 (1 -% e f f )
H P x2545
% e ff
B T U /H R
1 /2 0
40
320
130
190
1 /1 2
49
430
240
220
1 /8
55
580
320
260
1 /6
60
710
430
280
1 /4
1 /3
64
66
1000
1290
640
850
360
440
1 /2
70
1820
1280
540
3 /4
72
2680
1930
750
1
79
3220
2540
680
1 1 /2
80
4770
3820
950
2
80
6380
5100
1280
3
81
9450
7650
1800
5
82
15600
128000
2800
7 1 /2
85
22500
19100
3400
10
85
30000
25500
4500
15
86
44500
38200
6300
20
87
58500
51000
7500
25
30
40
50
60
75
100
125
150
200
88
89
89
89
89
90
90
90
91
91
72400
85800
115000
143000
172000
212000
284000
354000
420000
560000
63600
76400
102000
127000
153000
191000
255000
318000
382000
51000
8800
9400
13000
16000
19000
21000
29000
36000
38000
50000
250
91
700000
636000
64000
† S i e l m o to r e s ta s o b r e d im e n s io n a d o y e s d e s c o n c id o , m u ltip lic a r e l fa c to r d e g a n a n c ia d e c a lo r d e l s ig u ie n te c u a d r o d e m a x im o fa c to r d e
s e r v ic io
F a c to r d e S e rv ic io M á x im o
P o te n c ia (H P )
A C T ip o A b ie rto
D C T ip o A b ie rto
1 /2 0 - 1 /2
1 .4
-
1 /4 - 1 /3
1 .3 5
-
1
1 .2 5
1 .2 5
S o b r e c a r g a n o e s ta p e r m itid o e n m o to r e s c e r r a d o s
1 1 /2 - 2
1 .2
1 .1 5
3 - 250
1 .1 5
1 .1 5
62
GANANCIA DE CALOR DEBIDO A LUMINARIAS
T IP O
T IP
F lu o re
s cO
e n te
InF
ca
es
cen
lunodre
sce
n te
te
In ca n d e sce n te
G A N A N C IA D E C A L O R * B tu /h r
AN
Dtts
E Cx A1L,2O5R
L u c eG
sA
TN
o ta
leC
s IA
Wa
† *xB3tu
,4 /h r
LLuucce
e ssTToota
talelessWWaatts
ttsxx31,4,2 5 † x 3 ,4
L u ce s T o ta le s W a tts x 3 ,4
* R e f e rid o a T a b la s 1 2 y 1 3 , p a g . 3 5 -3 7 p a ra d e te rm in a r c a rg a a c tu a l d e re f re g e ra c ió n .
† V a tia je d e L u c e s F lu o re sc e n te s e s m u ltip lic a d o p o r 1 .2 5 in c lu y e g a n a c ia d e c a lo r p o r b a la stro
* R eferido a T ablas 12 y 13, pag. 35-37 para determ inar carga actual de refregeración.
† V atiaje de Luces F luorescentes es m ultiplicado por 1.25 incluye ganacia de calor por balastro
63
G A N A C IA D E C A L O R P A R A A P L IC A C IO N E S V A R IA D A S
* s in c a m p a n a s
A p lic a c io n e s
T ip o d e
C o n tro l
D a to s V a rio s
C la sif ic a c ió n
M á x im a
B tu /h
G a n a c ia d e C a lo r R e c o m e n d a d a
C a lo r
S e n sib le
B T U /H R
C a lo r
L a te n te
B T U /H R
C a lo r T o ta l
B T U /H R
E L E C T R IC
S e c a d o ra d e C a b e llo , V e n tila d o r, 1 1 5
v o ltio s A C
S e c a d o ra d e C a b e llo , 6 .5 a m p s, 1 1 5
v o ltio s A C
M á q u in a p a ra P e rm a n e n te
M anual
V e n tila d o r 1 6 5 W
(B a jo 9 1 5 W , A lto 1 5 8 0 W )
5370
2300
400
2700
M anual
V e n tila d o r 8 0 W
(B a jo 3 0 0 W , A lto 7 1 0 W )
2400
1870
330
2200
M anual
6 0 C a le n ta d o re s c o n 2 5 W a tts
c a d o u n o , 3 6 e n u so n o rm a l
5100
850
150
1000
12000
23460
35460
In stru m e n to d e P re su riz a c ió n
L a v a d o ra s y e ste riliz a d o r
1 1 "x 1 1 "x 2 2 "
S e ñ a l N e o n , p o r tu b o s lin e a le s
1 /2 " a f u e ra e n e l d ía
3 /8 " a f u e a e n e l d ía
F ra z a d a d e C a le f a c c ió n
18" x 30" x 72"
18" x 24" x 72"
30
60
30
60
1200
1050
300
2400
4200
3450
9400
23300
8700
2400
18300
47300
34800
41700
56200
68500
161700
184000
210000
21000
27000
36000
45000
97500
140000
180000
55800
68700
92200
113500
259200
324000
39000
4100
6100
16500
24600
20600
30700
A u to m á tic o
16" x 24"
20" x 36"
E ste riliz a d o r, R e c ta n g u la , b u lto
A u to m á tic o
24"
24"
24"
24"
36"
42"
48"
E ste riliz a d o r d e A g u a
A u to m á tic o
1 0 g a lo n e s
1 5 g a lo n e s
E ste riliz a d o r d e In stru m e n to s
A u to m á tic o
6" x 8" x 17"
92 x 10" x 20"
10" x 12" x 22"
10" x 12" x 36"
12" x 16" x 24"
2700
3100
8100
10200
9200
2400
3900
5900
9400
8600
5100
9000
1400
19600
17800
E ste riliz a d o r d e U te n silio s
A u to m á tic o
16" x 16" x 24"
20" x 30" x 24"
10600
12300
20400
25600
31000
37900
E ste riliz a d o r d e A ire C a lie n te
A u to m á tic o
M o d e lo 1 2 0 A m e r S te rilz e r C o
M o d e lo 1 0 A m e r S te rilz e r C o
200
1200
4200
25600
6200
3300
S u m in istra d o r d e A g u a
5 G a lo n e s/h o ra
1700
2700
4400
M á q u in a R a y o s X p a ra p in tu ra
O f ic in a s d e D e n tista s y F ísic a s
no
no
no
M á q u in a R a y o s X p a ra T e ra p ia
C a rg a d e C a lo r p u e d e se r
a p re c ia b le s e sc rib ir m f g p a ra
d a to s
Q u e m a d o re s, p e q u e ñ o s la b o ra to rio s
D ia m e tro d e b a rril d e g a s 7 /1 4
1800
960
240
1200
P e q u e ñ o s q u e m a d o r c o la d e p e sc a d o
M anual
D iá m e tro d e b a rril 7 /1 7 sin g a s
D iá m e tro 7 /1 6 sin g a s
3000
3500
1680
1960
420
490
2100
2450
Q u e m a d o r c o la d e p e sc a d o g ra n d e
M anual
D iá m e tro 7 /1 4 sin g a s
D iá m e tro 1 /2
5500
6000
3080
3350
770
850
3850
4200
C ig a rrillo
S iste m a S e c a d o r d e C a b e llo
5 c a sc o s
M anual
T ip o lla m a c o n tín u a
C o n siste e n q u e m a d o re s y
v e n tila d o re s q u e so p la n a ire
c a lie n te a tra v é s d e u n siste m a
2500
900
100
1000
3300
1500
4000
19000
2100
6000
27000
E ste riliz a d o r d e V e stim e n ta
x
x
x
x
x
x
x
24"
24"
36"
36"
42"
48"
54"
x
x
x
x
x
x
x
36"
48"
48"
60"
84"
96"
96"
Q UEM ADO RES A G AS
1 0 C a sc o s
A u to m á tic o
A u to m á tic o
* S i s e d is e ñ ó a p ro p ia d a m e n te c o n c a m p a n a d e d e s a c a rg a p o s itiv a , m u ltip lic a r p o r e l v a lo r re c o m e n d a d o d e 5 0
64
RESULTADOS DE CALOR LATENTE Y CALOR SENSIBLE NEONATOS SANOS
Q Sensible
Q Latente
(BTU/Hr)
(BTU/Hr)
11083.56
0
Pared (norte)
155.45
0
Particiones
3735.44
0
Puertas
241.80
0
Tumbado
1015.88
0
Piso
994.38
0
735
615
2559.75
0
2700
2400
23221.26
3015
Vidrio
3 Personas
Luces
Aparatos eléctrico (esterilizador)
TOTAL
65
Para poder determinar la carga real necesaria se debe tener en cuenta la
ventilación necesaria para el área ya que el acondicionador debe incluir
esta carga.
66
E S T Á N D A R E S D E V E N T IL A C IÓ N
CFM PO R PERSO NA
A P L IC A C IÓ N
A p a rta m en to
FUMADO RES
C F M P O R P IE
CUADRADO
DE ÁREA
R ec o m en d a d o
M in im o *
* m in im o
P r o m e d io
Som e
20
15
-
D e lu jo
Som e
30
25
0 .3 3
E s p a c io s e n B a n c o
B a rb ería s
S a lo n e s d e B e lle z a
C u a r t o d e c a m in a d o r e s
B a res
C o rred o res
T ie n d a s p o r D e p a r t a m e n t o s
O c a s io n a l
10
7 1 /2
-
C o n s id e r a b le
15
10
-
O c a s io n a l
10
7 1 /2
-
M u y A lt o
50
30
-
A lt o
30
25
-
---
-
-
0 .2 5
No
7 1 /2
5
0 .0 5
D ir e c c io n e s
E xtrem o
50
30
-
F a r m a c ia s †
C o n s id e r a b le
10
7 1 /2
-
F á b r ic a s ‡ §
no
10
7 1 /2
0 .1 0
T ie n d a s p e q u e ñ a s
no
7 1 /2
5
-
S a lo n e s d e V e la c ió n
no
10
7 /1 2
G a r a je s ‡
---
-
-
H o s p it a le s
C u a r t o s d e O p e r a c ió n ‡ * * *
No
-
25
2 .0
C u a r t o s P r iv a d o s
No
30
15
0 .3 3
P a b e llo n e s
No
30
25
-
A lt o
30
25
0 .3 3
R es ta u ra n tes †
-
-
-
4 .0
Casas
-
-
-
2 .0
H a b it a c io n e s d e H o t e l
C o c in a s
1 .0
L a b o r a t o r io s †
A lg u n o s
20
15
-
S a la d e R e u n io n e s
M u y A lt o
50
30
1 .2 5
G e n e r a le s
O f ic in a s
R es ta u ra n tes
Poco
15
10
-
P r iv a d a s
No
25
15
0 .2 5
P r iv a d a s
C o n s id e r a b le
30
25
0 .2 5
C a fetería s †
C o n s id e r a b le
12
10
-
S a la d e C e n a †
C o n s id e r a b le
15
12
-
-
-
A u la s d e E s c u e la ±
No
-
T ie n d a s a l p o r m e n o r
No
10
No
7 /1 2
5
Poco
15
10
-
-
T ea tro s ‡
T ea tro s
B a ñ o s ‡ ( e x t r a c c ió n )
-
7 1 /2
2 .0
* C u an d o el m ín m o es u ad o, u s e el m áxim a en tr e C F M p or
p er s on a o p or p ie c u ad r ad o d e ár ea
§
U s e e s t e v a lo r a m e n o s q u e e xis t a n e le m e n t o s c o n t a m in a n t e s o c ó d ig o s lo c a le s
‡ V er c od ig os loc ales
* * T od o las tom as d e air e s on r ec om en d ad as p r even ir exp loc ion es d e an es tec ia
† P u ed e g or b er n ar la extr ac c ión
67
Ejemplo: 30 CFM [0.012 m3/seg] por persona (son tres personas
adultas), y 0.33 CFM [1.56 x10-4 m3/seg] por cada pie cuadrado de área
de piso, con lo cual tenemos una ventilación de: 160 CFM [0.076
m3/seg].
68
l/s por unidad según la norma UNE 100-011-91
69
70
71
72
,
Una vez obtenido el aire de ventilación utilizaremos el método de
desviación en el cual primero se debe considerar que el aire de
ventilación no pasa por los serpentines del equipo sino que forma parte
de la carga del espacio acondicionado.
Las ecuaciones a utilizar en este caso son:
Para carga sensible:
Q S  WC
p
T i
 TS

Donde:
Q S = Carga de enfriamiento del espacio (interna) (BTU/Hr)
W= aire suministrado al espacio, en Lb/Hr
Cp = Calor específica del aire húmedo (aprox. 0.244 (BTU/Lb F))
T S = Temperatura de aire de suministro que está entrando al área,
T i = Temperatura interna del área (F Bulbo seco).
73
Para carga latente:
Q L  W W S 2  W S 1 
3
20
De donde el factor 3/20 se refiere al peso de aire libras (7000 granos es una libra) divido para
el calor latente de vaporización de agua 1060.
W s2
,
W s1
= Granos por libra humedad específica del aire interno y del aire de suministro.
74
La siguiente ecuación de la relación de calor sensible:
SHR 
QS
QT
Donde:
QS = Calor Sensible total
QT = Calor Sensible total más Calor latente total.
75
76
ESQUEMA DE LA CARTA PSICROMÉTRICA MOSTRANDO EL USO DEL PUNTO
DE ROCÍO DE EQUIPOS Y EL FACTOR DE DESVIACIÓ
77
4. SELECCIÓN DEL EQUIPO DE
ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
Las
principales
categorías
de
los
sistemas
comúnmente usados y subsistemas son:
•Sistema “todo aire”
•Sistemas “Aire- agua”
•Sistemas “Todo agua”
•Sistemas de Expansión Directa
78
Los sistemas “todo aire” son en los cuales el aire es tratado en una
planta central de refrigeración. El aire frío es suministrado al espacio
por medio de ductos y distribuido por difusores terminales. Este
sistema responde únicamente un grupo de condiciones así que su
uso
se
limita
a
situaciones
donde
las
variaciones
ocurren
uniformemente a lo largo de la zona de estudio y la carga es estable.
Es necesario grandes espacios para paso de ductos
79
Los sistemas “todo - agua”,
el sistema y la planta central se
encuentran separados del espacio acondicionado. Estos sistemas
son usados principalmente donde existe un gran espacio para
equipos y además un sistema de torres de enfriamiento y suministro
de agua totalmente limpia, con la imposición de que estos sistemas
contienen mayor número de componentes lo que produce que el
proyecto encarezca
80
El acondicionamiento de aire por expansión directa utiliza la
temperatura, la presión y el calor latente de vaporización del fluido
refrigerante que evoluciona en el ciclo para enfriar el aire.
Los componentes básicos del sistema de Expansión Directason:
Válvula de Expansión, Evaporador, Compresor, Condensador, y
Tuberías de conexión. El compresor y la válvula de expansión son los
puntos del sistema en los que la presión del refrigerante cambia. El
compresor mantiene una diferencia de presión entre los lados de
aspiración y de descarga del sistema, y la válvula de expansión
separa los lados de alta y baja presión del sistema.
81
SISTEMA EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO DE EXPANSIÓN DIRECTA.
82
EQUIPOS ACONDICIONADORES DE
AIRE CON SISTEMA DE AGUA HELADA
83
ESQUEMA DE UN FAN COIL DE AGUA HELADA
84
DIAGRAMA BÁSICO DE UN ENFRIADOR DE AGUA O CHILLER
85
5. FILTRACION DEL AIRE
El aire contiene varias cantidades de agentes, los cuales pueden
ser productos de erosión del viento, evaporación de rocío de mar,
erupción volcánica etc.
También hay agentes contaminantes productos de combustión,
minería, agricultura.
Los contaminantes pueden clasificarse de la siguiente manera:
•Partículas o Gas
•Orgánico – Inorgánico
•Visibles – no visibles
•Sub-microscópico, microscópico y macroscópico.
•Tóxico – No dañino
•Estables – inestables.
86
Según su formación y el estado del contaminante pueden dividirse
en:
•Polvo,
• humo (incluye el proveniente de cigarrillo) provienen de materia
sólida.
•Llovizna y nieblas.
•Gases.
87
FUENTES DE INFECCIÓN
Infección
bacterial;
Bacterias
que
pueden
potencialmente
ser
transportadas en el aire y el agua, están la de tuberculosis y la “Lengioella
pneumophilia”; se ha demostrado que estas bacterias pueden ser
removidas en un 99.9% con filtros de 90 a 95% de eficiencia (ASHRAE
estándar 52.1) ya que éstas normalmente forman colonias de tamaños
mayores a 1 m.
Infección Viral; como varicela, rubéola, no existe método que elimine el
100% de estos virus, sin embargo la utilización de filtros HEPA y/o ULPA
(ultra penetración de aire lento) ofrece grandes eficiencias.
Moho; como “aspergillis” pueden ser fatales para la leucemia, transplante
de médula, y paciente inmunodeprimidos
88
Los tipos de filtros más comunes caen dentro de las siguientes
categorías:
•Filtros de Fibra, en los cuales el polvo se acumula incrementando la
resistencia a que el aire fluya a través de ellos. Durante este período la
eficiencia también incrementa, sin embargo a altas cargas de polvo
éste puede adherirse pobremente en el filtro y la eficiencia cae. Estos
filtros
en
estas
condiciones
deben
ser
cambiados
o
deben
reacondicionarse. Esta categoría incluye además de filtros de intrusión
viscosa y los de tipo seco.
89
•Filtros Renovables, son colocados en la corriente de aire para mantener
constante la resistencia, éstos filtros tiene una eficiencia aproximadamente
constante.
•Filtros electrónicos, mantienen una caída de presión y eficiencia constante
a menos que la precipitación de los elementos sea muy grande. Estos filtros
no son muy utilizados ya que en momento que no haya suministro eléctrico
dejan de atrapar impurezas y permiten el paso de las mismas hacia el área
tratada.
90
SELECCIÓN DE FILTROS
Para la selección correcta de los filtros se debe tener en cuenta lo siguiente:
•Grado de limpieza requerido
•Tamaño de partícula que requiere filtración
•Concentración de impurezas
•Resistencia al flujo de aire a través del filtro, o flujo de aire que admite el
filtro.
91
•El espacio que se necesita para su instalación,
•El costo inicial.
•El costo del mantenimiento
• Qué clase de área es la que se va a climatizar, para esto hay tablas
estandarizadas que explican los filtros a utilizar y su instalación más eficiente.
92
PRUEBAS PARA FILTROS
Norma ASHARE 52.1 . Existen cuatro pruebas:
•Detención, consiste en pruebas con polvos sintéticos estándares en varios
tamaños de partículas que pasan a través de los filtros. No distingue filtros de
alta eficiencia. Para sistemas de recirculación.
•Eficiencia Polvo-Mancha, Se pasa polvo atmosférico al aire acondicionado a
través del filtro y se mide la decoloración comparando con el aire que ingresa
nuevamente. Esta prueba es muy útil para los filtros de alta eficiencia.
•Penetración, Partículas uniformes son ingresados por el filtro y el porcentaje
removido por el mismo es determinado, por un fotómetro, contador de
partículas o por un contador de núcleos de condensación. Esta es prueba para
los filtros HEPA (High Efficiency particulate air).
•Eficiencia por tamaño de partícula, Eficiencia obtenida por remover
partículas contra un tamaño de partícula específico dentro de la corriente de
aire.
93
GUÍA DE CRUCE DE REFERENCIA Y APLICACIÓN (ASHRAE 52.1 y ASHRAE 52.2)
E s ta n d a r 5 2 .2
V a lo r R e p o rta d o
d e E f ic ie n c ia
R e s u lt a d o s A p ro x . S t d . 5 2 .2
E f ic ie n c ia P o lv o
M ancha
A rra s tre
G u ía d e A p lic a c io n e s
T ip ic o s C o n ta m in a n te s
A p lic a c io n e s y
C o n tro la d o s
L im ita c io n e s T íp ic a s
T ip o d e F iltro /L im p ia d o r d e
a ire
P a rtic lu a s d e v iru s d e
H a b ita c in e s L im p ia s
M a te ria le s R a d io a c tiv o s
F á b ric a s F a rm a c e ú tic a s
M a te ria le s C a n c e ríg e n o s
C iru g ía O rto p é d ic a
F iltro s H E P A /U L P A
? 9 9 .9 9 9 % d e e f ic ie n c ia e n 0 .1 -
H o sp ita le s p a c ie n te s d e
c u id a d o s
C iru g ía G e n e ra l
C o m e rc ia le s c la se a lta
S a la s d e F u m a d o re s
F iltro d e B o lsillo . F le x ib le , d e
f ib ra d e v id rio m ic ro f in a o m e d io
sin té tic o 3 0 0 a 9 0 0 m m d e
p ro f u n d id a d d e 6 a 1 2 b o lsillo s
F iltro s d e C a ja . E stilo c a rtu c h o
ríg id o f iltra 1 5 0 a 3 0 0 m d e
p ro f u n d id a d se p u e d e u sa r
a ire a d o o d e p a p e l
R e sid e n c ia s c la se a lta
E d if ic io s C o m e rc ia le s c la se
m e d ia
L a b o ra to rio s d e H o sp ita l
F iltro d e B o lsillo . F le x ib le , d e
f ib ra d e v id rio m ic ro f in a o m e d io
sin té tic o 3 0 0 a 9 0 0 m m d e
p ro f u n d id a d d e 6 a 1 2 b o lsillo s
F iltro s d e C a ja . E stilo c a rtu c h o
ríg id o f iltra 1 5 0 a 3 0 0 m d e
p ro f u n d id a d se p u e d e u sa r
a ire a d o o d e p a p e l
M ín im a (M E R V )
20
n /a
n /a
19
n /a
n /a
18
n /a
n /a
17
n /a
n /a
16
n /a
n /a
15
>95%
n /a
14
9 0 -9 5 %
>98%
13
8 0 -9 0 %
>98%
12
7 0 -7 5 %
>95%
11
6 0 -6 5 %
>95%
10
5 0 -5 5 %
>95%
9
4 0 -4 5 %
>90%
8
3 0 -3 5 %
>90%
7
2 5 -3 0 %
>90%
6
<20%
8 5 -9 0 %
5
<20%
8 0 -8 5 %
4
<20%
7 5 -8 0 %
3
<20%
7 0 -7 5 %
2
<20%
6 5 -7 0 %
1
<20%
<65%
ta m a ñ o s ? 0 .3 0 m .
P olv o d e C arb on
S al
T od o h u m o d e c ig arrillo
R ad on
T a m a ñ o d e p a rtíc lu a s e n tre
0 .3 -1 m
T o d a b a c te ria
G o ta s n u c le a re s
C ig a rrillo
P o lv o d e In se c tic id a
P o lv o d e to n e r d e
C o p ia d o ra
M a y o ria d e P in tu ra s
M a y o ria d e P o lv o p a ra
ro stro
T a m a ñ o d e p a rtíc lu a s e n tre
1 .0 -3 .0 m m
L e g io n e lla
P o lv o d e C a rb ó n
P o lv o s H u m e d o s
V iru ta s
E m isio n e s
H u m o s d e S o ld a d u ra s
P o lv o s p rin c ip a le s
T a m a ñ o s d e P a rtíc lu a s 3 .0 - E d if ic io s C o m e rc ia le s
R e sid e n c ia s c la se m e d ia
1 0 .0 m
Á re a s d e tra b a jo in d u stria l
E sp o ra s
P in tu ra c o n to m a s d e a ire
S p ra y p a ra C a b e llo
M oho
P ro te c to r d e f á b ric a
P o lv o d e C e m e n to
P o lv o d e le c h e
P a rtíc u la s d e T a m a ñ o > 1 0
m
P o le n
M u sg o
P o lv o d e a re n a
P in tu ra e n S p ra y
F ib ra d e T e x tile s
M in im a f iltra c ió n
re sid e n c ia l
0 .2  m IE S T tip o F
? 9 9 .9 9 9 % e f ic ie n c ia e n
p a rtíc u la s 0 .3 m m . IE S T tip o D
? 9 9 .9 9 % d e e f ic ie n c ia e n
p a rtíc u la s 0 .3 m m IE S T tip o C
? 9 9 .9 7 % d e e f ic ie n c ia e n
p a rtíc u la s 0 .3 m m IE S T tip o A
P la c a d e F iltro s, d isp o n ib le ,
su p e rf ic ie e x te n d id a , d e 2 5 a
1 2 5 m m d e e sp e so r
c o n a lg o d o n .p o lié ste r e n e l
m e d io , m a rc o d e c a rtó n
F iltro s tip o c a ja , d e n sid a d
v isc o sa c u b ie rta d e c u b o o
f iltro s d e b o lsillo d e m e d ia
sin té tic o
D e se c h a b le s, d isp o n ib le e n
p a n e le s d e f iltro s sin té tic o s
D e se c h a b le s, D isp o n ib le s e n
f ic b ra d e v id rio o p a n e le s
sin té tic o s.
L a v a b le s. F iltro d e a lu m in io ,
la te x , d e c e rd a , o p a n e le s
p lá stic o s
E le c tró stá tic o s. A u to c a m b ia le s;
94
S is te m a
A p lic a c ió n
D e p ó sito , tie n d a s y
á re a s d e p ro c e so s,
c u a rto s d e e q u ip o s
m e c á n ic o s, c u a rto s
d e c o n tro le s
e lé c tric o s,
p ro te c c ió n d e
se rp e n tin e s
Á re a s d e p ro c e so s
E sp e c ia le s,
T ie n d a s e q u ip o s
e lé c tric o s, o f ic in a s
y la b o ra to rio s
p ro m e d io s
L a b o ra to rio s d e
a n á lisis,
e le c tró n ic o s,
x u a rto s d e
c o n f e re n c ia s.
P ro m e d io d e
o f ic in a s g e n e ra le s
H o sp ita le s,
F a rm a c e u tic a s, y
f á b ric a s
f a rm a c é u tic a s ( n o
u n ic a m e n te á re a s
a se c é p tic a s),
a lg u n o s c u a rto s
lim p io s
Á re a s a sé p tic a s e n
h o sp ita le s y
f á b ric a s
f a rm a c e ú tic a s,
c u a rto s lim p io s y
á re a s ra d ia o c tiv a s,
e tc
c
D e s ig a n d o
N o ta s d e
b
P re filtro
F iltro
N in g u n o
50 a 85%
d e te n c ió n
T ip o p a n e l,
o
a u to m a tic o
N in g u n o
N in g u n o
N in g u n o
25 a 30%
p o lv o
m ancha
P la c a d e
panes o
su p e rf ic ie n
e x te n d id a
N in g u n o
N in g u n o
N in g u n o
75 a 90 %
d e te c n ió n
35 a 60%
d e te c n ió n
S u p e rf ic ie n
E x te n d id a ,
C a rtu c h o
tip o
b o silo o , o
e le c tro n ic o
(m a n u a l o
re e m p la z a
b le )
N in g u n o
L im p ie z a p ro m e d io d e
c a sa s
R e d u c e p e lu sa e n e l
a ire
R e d u c e p o le n
> 85% a 35% . R em uev e
to d o e p o le n e n 6 0 % e n
p a rtic u la s c a u sa n te s d e
m achas
75 a 85%
D e te n c ió n ,
25 a 40%
p o lv o
m ancha
S u p e rf ic ie
E x te n d id a
C u b ie rta o
tip o b o lsillo
>98%
d e te c n ió n ,
80 a 85%
o lv o
m ancha
N in g u n o
N in g u n o
N in g u n o
>98%
d e te c n ió n ,
80 a 85%
o lv o
m ancha
S u p e rf ic ie n
E x te n d id a ,
C a rtu c h o
tip o
b o silo o , o
e le c tro n ic o
(se m ia to m
a tic o )
P o r e n c im a d e lim p ie z a
d e c a sa s. N o p e rm ite
p a ric u la s d e p o lv o .
C a rtu c h o s y tip o b o lsilo
m u y e f e c tiv o e n
p a rtic u la s c a u sa n te d e
m a n c h a s, p a rc ia lm e n te
e f e c tiv a e n h u m o d e
ta b a c o , T ip o
e le c tró n ic o lig e ra m e n te
e f e c itiv o e n h u m o s
75 a 85%
d e te n c ió n
24 a40%
p o lv o
m ancha
S u p e rf ic ie
E x te n d id a
C u b ie rta o
tip o b o lsillo
>98%
d e te c n ió n ,
80 a 85%
o lv o
m ancha
N in g u n o
N in g u n o
>98%
d e te c n ió n ,
80 a 95%
o lv o
m ancha
75% a 85%
d e te n c ió n ,
25 a 40%
p o lv o
m ancha
S u p e rf ic ie
E x te n d id a
C u b ie rta o
tip o b o lsillo
>98%
d e te c n ió n ,
80 a 95%
o lv o
m ancha
A2
B1
C2
D1
D2
E1
A p lic a c io n e s
N in g u n o
A1
C1
F iltro F in a l
N in g u n o
T ip o
95% D O P
b o lsillo ,
e le c tro n ic o
s
(lim p ia d o re
s se m iE le c tro n ic o N in g u n o
(a g lo m e ra d
or con
b o lsillo o
se c c io n d e
c a rtu c h o )
T ip o
? 9 9 .9 7 % D O P
B o lsillo ,
E le c tro n ic o
(se m ic o n d u
c to r)
R e d u c e p a rtíc u la s
g ra n d e s, p ro te je e l
se rp e n tin d e p o lv o s
E x c e le n te e n lip ie a .
M u y e f e c tiv o e n
p a rtic u la s c a u sa n te s d e
m a n c h a s, h u m o s,
c ig a rrilo s. A lta m e n te
e f e c itv o s e n b a c te ria s
P ro te je c o n tra
b a c ty e ria s, p o lv o s
ra d ia c tiv o s, tó x ic o s,
p o lv o s, h u m o s e n
g e n e ra l.
95
E f ic ie n c ia s d e F iltro s,
%
N ú m e ro
M ín im o d e
F iltro s
Á re a s D e sig n a d a s
no.
1
3
C u a rto s d e O p e ra c io n e s O rto p é d ic a s
S a la s d e T ra n sp la n te d e m é d u la
S a la s d e T ra n sp la n te d e ó rg a n o s
S a la s d e O p e ra c io n e s g e n e ra le s
S a la s d e p a rto s
a
no. 2
25
90
25
90
a
no. 3
9 9 .9 7
b
c
N e o n a to s
2
C u id a d o s In te n siv o s
S a la s d e C u id a d o s d e P a c ie n te s
S a la s d e T ra ta m ie n to s
Á re a s d e D ia g n o stic o s y á re a s re la c io n a d a s
1
la b o ra to rio s
A lm a c e n a je E sté ril
Á re a s d e P re p a ra c ió n d e C o m id a s
L a v a n d e ria s
1
á re a a d m in istra tiv a s
A la m c e n a m ie n to g e n e ra l
Á re a d e m a n te n im ie n to
80
25
a B as ad o en E s tán d ar 5 2 .1 A S H R A E
b b as ad o en D O P tes
c H E P A f iltos en tom as d e aire
EFICIENCIAS DE FILTROS PARA SISTEMAS CENTRALES DE VENTILACIÓN O AIRE ACONDICIONADO EN
HOSPITALES
96
FILTRO DE 90% DE EFICIENCIA
97
6. DIMENSIONAMIENTO DE DUCTOS
Para realizar los cálculos de dimensionamiento de la tubería de conexión en el
sistema se basa en los conocimientos obtenidos en mecánica de fluidos: Se
aplica la ecuación de Bernoulli:
2
 P

V

 H



z
 g

2g

1
M
2
 P

V
 

 z   H
2g
 g
2
L
Donde:
P = Presión absoluta [Pa]
Ρ = Densidad de Fluido [Kg/m3]
V = Velocidad del fluido promedio [m/seg]
g = Aceleración de la Gravedad [m2/seg]
z = Altura (H1 y H2 en figura 3.5)
HL, HM = Pérdidas de Energía por fricción y accesorios [m]
α = factor de energía cinética (generalmente igual a 1)
98
ESQUEMA PARA APLICACIÓN DE BERNOULLI
99
CALCULO DE LAS PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN LA TUBERÍA
Según la ecuación de Darcy – Weisbach para el calculo de las pérdidas por
fricción en la tubería:
 L   V
P  f 
 
 D  2
2




Donde:
P
f
= Caída de Presión [Pa]
= Factor de Fricción Adimensional
L = Longitud de Tubería [m]
D = Diámetro de tubería [m]
100
Esta ecuación se presenta en función del cabezal, o sea de la diferencia de
alturas referente a la succión y descarga del fluido:
2
 L  V
h 
 f   
g
 D  2 g
P




Donde:
 h = Pérdida de Presión [m]
101
El factor de fricción (f) se lo obtiene del diagrama de Moody y es función
del número de Reynolds:
102
Re 
DV 

Donde:
Re = Número de Reynolds [adimensional]
µ = viscosidad Dinámica del Fluido [Pa·s]
103
T ip o d e S e rvic o
V e lo c id a d , m /s e g
R e fe re nc ia
S e rvico G e n e ra l
1 .2 a 3 .0
a, d, c
D istrib u ció n e n la C iu d a d
0 .9 a 2 .1
a, b
0 .6 a 1 .5
c
A lim e n ta ció n d e ca ld e ro s
1 .8 a 4 ..6
a, c
S u cció n d e B o m b a s e n lin e a s d e d re n a je s
1 .2 a 2 .1
a, b
a C ranes co. (1976)
b C arrier (1960)
c G rinnell C om pany (1951)
VELOCIDADES DEL AGUA BASADA EN ELTIPO DE
APLICACIÓN
104
PÉRDIDA DE FRICCIÓN PARA EL AGUA EN TUBERÍAS DE ACERO CÉDULA 40
105
DUCTOS DE AIRE ACONDICIONADO
El diseño de ductos de aire acondicionado es un procedimiento
sencillo primeramente se debe escoger el método adecuado para
esto de acuerdo a las velocidades establecidas en los catálogos y
manuales que hacen referencia a esta sección del diseño.
106
V E L O C ID AD E S R E C O M E N D AD AS Y V E L O C ID E S M AX IM AS E N S IT E M AS D E
D U C T O S P AR A B AJ A V E L O C ID AD
V e lo c id a d e s R e c o m e n d a d a s F P M (m /s )
E s c u e la s ,
T e a tro s ,
E d ific io s
D e s ig n a c ió n
R e s id e n c ia s
E d ific io s P ú b lic o s
In d u s tria le s
T o m a s d e A ire fre s c o
5 0 0 (2 ,5 4 )
5 0 0 (2 ,5 4 )
5 0 0 (2 ,5 4 )
F iltro s
2 5 0 (1 ,2 7 )
3 0 0 (1 ,5 2 )
3 5 0 (1 ,7 8 )
1000 - 1600
1300 - 2000
1600 - 2400
(5 ,0 8 - 8 ,1 3 )
(6 ,6 0 - 1 0 1 6 )
(8 ,1 3 - 1 2 ,1 9 )
V e n tila d o r
700 - 900
1 0 0 0 -1 3 0 0
1200 - 1800
D u c to s P rin c ip a le s
(3 ,5 6 - 4 ,5 7 )
(5 ,0 8 - 6 ,6 0 )
(6 ,1 - 9 ,1 4 )
600 - 900
800 - 1000
D u c to s S e c u n d a rio s
6 0 0 (3 ,0 5 )
(3 0 5 - 4 ,5 7 )
(4 ,0 6 - 5 ,0 8 )
E le va c io n e s S e c u n d a ria s
5 0 0 (2 ,5 4 )
600 - 700
(3 ,0 5 - 3 ,5 6 )
8 0 (4 ,0 6 )
V e lo c id a d e s M á x im a s F P M (m /s )
E s c u e la s ,
T e a tro s ,
E d ific io s
D e s ig n a c ió n
R e s id e n c ia s
E d ific io s P ú b lic o s
In d u s tria le s
T o m a s d e A ire fre s c o
8 0 0 (4 ,0 6 )
9 0 0 (4 ,5 7 )
1 2 0 0 (6 ,1 0 )
F iltro s
3 0 0 (1 ,5 2 )
3 5 0 (1 ,7 8 )
3 5 0 (1 ,7 8 )
1500 - 2200
1700 - 2800
1 7 0 0 (8 ,6 4 )
(7 ,6 2 - 1 1 ,1 8 )
(8 ,6 4 - 1 4 ,2 2 )
800 - 1200
1100 - 1600
1300 - 2200
(4 ,0 6 - 6 ,1 0 )
(5 ,5 9 - 8 ,1 3 )
(6 ,6 0 - 1 1 ,1 8 )
700 - 1000
800 - 1300
1000 - 1800
(3 ,5 6 - 5 ,0 8 )
(4 ,0 6 - 6 ,6 0 )
(5 ,0 8 - 9 ,1 4 )
650 - 800
800 - 1200
100 - 1600
(3 ,3 0 - 4 ,0 6 )
(4 ,0 6 - 6 ,1 0 )
(5 ,0 8 - 8 ,1 3 )
V e n tila d o r
D u c to s P rin c ip a le s
D u c to s S e c u n d a rio s
E le va c io n e s S e c u n d a ria s
107
•Material de Ductos
Para seleccionar el material con el que serán construidos los ductos primero
debemos nombrar cuales son los más usados.
Existen dos materiales más usados para la fabricación de ductos de aire
acondicionado: Acero Galvanizado y Fibra de Vidrio; esta última no necesita ser
aislada. Ambos materiales ofrecen (según el aislamiento que se coloque a los
ductos de acero galvanizado, cabe indicar que generalmente es fibra de vidrio con
foil de aluminio) aproximadamente el mismo factor de transferencia de calor, la
diferencia es el costo, rugosidad, mano de obra a la hora de construcción,
seguridad de instalación (no desprende partículas de lana de vidrio), tiempo de vida.
108
MATRIZ DE DECISIÓN DE MATERIALES PARA LA
CONSTRUCCIÓN DE DUCTOS
Alternativa
Rugosidad
Valor
Mano de Obra Tiempo de Vida
Seguridad
Total
40
15
20
25
100
Fibra de Vidrio
20
13
15
20
68
Acero Galvanizado
35
8
17
23
83
109
Dimensiones
Para el dimensionamiento de ductos de aire acondicionado
existen tres distintos métodos según el Manual ASHRAE; los
cuales se detallan a continuación:
•Método de igual Fricción
•Método de Reganancia Estática
•Método de Optimización
•Método de Simulación
110
DIAGRAMA PARA CALCULAR PÉRDIDA POR
FRICCION EN PULGADAS DE AGUA POR 100 FT
El método de igual fricción: Consiste en
seleccionar una velocidad inicial y con el
caudal que se desea manejar. Inicialmente se
calcula la pérdida de fricción con ayuda del
diagrama, una vez seleccionada la fricción la
mantenemos constante a través de todo el
ducto. Este es el método más fácil, se
recomienda para sistemas de baja velocidad
y que no tengan recorrido largos en sus
ductos.
111
Ejemplo de
calculo
112
Método de reganancia Estática: Consiste en reducir la velocidad del
aire en la dirección del flujo obteniendo de esta forma la misma caída
de presión (∆P) en el ducto. Basado en la ecuación de Bernoulli entre
dos puntos cualesquiera en el ducto se tiene:
P V 2

P V 2

 


 z   
 z 
g
2g
2g

1  g
2
De donde:
 P1  2 
V
2
1
2gC

V
2
2
2gC
113
Método de Optimización: Este método es un procedimiento de
programación dinámico, que requiere de repeticiones. Para este método
tenemos las siguientes restricciones:
•Continuidad; para cada flujo de entrada es igual al flujo de salida
•Balance de Presión; la pérdida de presión en cada tramo de ducto debe ser
igual a la presión total del ventilador, la pérdida de presión en cada tramo es
la misma.
•Tamaño Nominal del ducto; los ductos son construidos en tamaños
discontinuos, cada tramo son redondeados al ducto estándar más cercano.
•Restricción de la velocidad; la máxima velocidad esta restringida por
limitaciones acústicas.
114
Método de Simulación; Determina el flujo de cada sección de un sistema
existente conociendo la curva de operación del ventilador.
115
DIMENSIONES EQUIVALENTES PARA DUCTOS
RECTANGULARES
Existen unas tablas donde se
muestra
las
dimensiones
rectangulares
o
cuadradas
equivalentes según los diámetros
de
los
ductos
para
su
construcción.
116
DIMENSIONES EQUIVALENTES PARA
DUCTOS RECTANGULARES
117
Para ciertas dimensiones de ductos que no se encuentran en las tablas mencionadas
se utiliza la fórmula que se encuentra al pie de página que indica:
d eq . 
1 . 3 ab
0 . 625
 a  b  0 .25
Donde:
Deq: Diámetro equivalente
a y b son las dimensiones del ducto
118
119
DIÁMETRO DEL DUCTO FLEXIBLE PARA
CONEXIÓN ENTRE DUCTOS Y REJILLAS
Caudal
CFM
Diámetro
(plg)
Diámetro
(cm)
100
6
15.25
300
10
25.40
400
10
25.40
500
12
30.48
600
12
30.48
120
SELECCIÓN DE DIFUSORES DE AIRE ACONDICIONADO
La selección de los difusores y rejillas se basa en el mismo criterio
de dimensionamiento de ductos en los cuales se mantienen la caída
de presión constante, se elige si serán cuadrados, rectangulares,
redondos o louver, etc.
Para seleccionar el difusor adecuado se sigue un procedimiento que indica:
•Determinar el caudal o cantidad de aire que será suministrado al cuarto.
•Seleccionar el tipo y la cantidad de difusores a ser ubicados en el cuarto,
considerando ciertos factores como: flujo requerido, Distancia disponible y
requerida de alcance en el tiro de aire. Condiciones especiales como
arquitectónicas, materiales deseado para la construcción del difusor, etc.
•Localizar el o los difusores para distribución uniforme
•Seleccionar las dimensiones apropiadas para cada difusor según la
clasificación del fabricante, área, velocidad de salida, dibujo, distribución y
nivel de sonido.
121
DIMENSIONES DE DIFUSORES CUADRADOS DE
SUMINISTRO DE AIRE
Caudal
CFM
Dimensión (cm)
DIFUSOR 4 VÍAS
100
15.25 x 15.24
300
25.40 x 25.40
400
30.48 x 30.48
500
30.48 x 30.48
600
35.56 x 35.56
122
DIMENSIONES DE REJILLAS DE RETORNO, TOMAS DE AIRE Y
DE EXTRACCIÓN
Caudal
CFM
Dimensión (çm)
REJILAS
95
15.24 x 15.24
120
20.32 x 20.32
285
25.40 x 25.40
380
30.48 x30.48
760
40.64 x 40.64
800
40.64 x 40.64
1080
45.72 x 45.72
123
DIBUJO ESQUEMATICO COMPLETO DEL SISTEMA
DE CLIMATIZACIÓN
124