INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SAN LUIS POTOSÍ DEPARTAMENTO METAL-MECÁNICA REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO o Alumno: Armadillo Reyes Carlos Antonio ➢ Catedrático: Sánchez Hernández David Ángel Trabajo: “TERCERA parte del proyecto final ” 10/12/2021 1. Condiciones de diseño: Área: Laboratorio de mecánica CNC Temperatura Exterior: 34 °C Temperatura Interior de Diseño: 20 °C Variación de la temperatura diaria exterior: 18.3 °C (Temperatura máxima temperatura mínima del día lunes 26 de abril del 2021) 2. Mediciones de las secciones: Volumen del salón de clases: Ancho x largo x altura = 5.78 m x 9.04 m x 2.95 m = 𝟏𝟓𝟒. 𝟏𝟒𝟏𝟎 𝐦𝟑 Área de la puerta = Altura x Base = 2.88 𝑚 ∗ 1.77 𝑚 = 𝟓. 𝟎𝟗𝟕𝟔 𝒎𝟐 Ventanas en la puerta= (0.55 + 0.79)𝑚 ∗ (1.08 + 0.38)𝑚 = 𝟏. 𝟗𝟓𝟔𝟏 𝒎𝟐 Sección de la ventana en la pared = ((Agrande + Apequeña) * Base * N ventanas = ((1.12 𝑚 + 0.40 𝑚) ∗ 0.96 𝑚) ∗ 8 = 𝟏𝟐. 𝟐𝟖𝟖 𝒎𝟐 Sección de muro debajo de las ventanas = 𝐵 ∗ 𝐴 = 1.3 𝑚 ∗ 9.04 𝑚 = 𝟏𝟏. 𝟕𝟓𝟐 𝒎𝟐 Sección de ventanas del muro de entrada= 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝐵𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎𝑠 (0.48 𝑚 ∗ 0.96𝑚) ∗ 4 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎𝑠 = 𝟏. 𝟖𝟒𝟑𝟐 𝒎𝟐 Sección del muro de entrada = 𝐵𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 = 4.01 𝑚 ∗ 2.47 𝑚 = 𝟗. 𝟗𝟎𝟒𝟕 𝒎𝟐 Muro lateral Izquierdo = largo * altura = 9.04 𝑚 ∗ 2.95 𝑚 = 𝟐𝟔. 𝟔𝟔𝟖 𝒎𝟐 Muro trasero = Ancho * altura= 5.78 𝑚 ∗ 2.95 𝑚 = 𝟏𝟕. 𝟎𝟓𝟏 𝒎𝟐 Área del techo = Base* Largo = 5.78 𝑚 ∗ 9.04 𝑚 = 𝟓𝟐. 𝟐𝟓𝟏𝟐 𝒎𝟐 • Ventanas laterales : distancias en mm • Puerta: • Plano del salón: En mm 3. Identificación de los materiales: • Muros: Ladrillo • Ventanas: Vidrio • Puerta: Hierro • Techo: Multipanel Iluminación: Luz led (Luz fría) 4. Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor L2= 3 CM L2= 3 CM 33CM 𝑇∞2 = 220 𝐶 h1 CALCULO DE LA PARED 𝑇∞ = 340 𝐶 h2 L1= 20 CM Ri R1 R2 R3 R4 convección conducción conducción conducción convección 𝑇∞1 𝑇∞2 Cálculo 𝐴 = 2.95 ∗ 9.04𝑚 = 26.668𝑚2 𝑘𝐿𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 = 0.814 𝑤 𝑚° 𝑐 𝑤 𝑚° 𝑐 𝑤 = 0.872 ° 𝑚𝑐 𝑘𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = 0.698 𝑘𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 Suponiendo un coeficiente convección. 𝑤 𝑚2 0 𝐶 𝑤 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = ℎ1 = 25 2 0 𝑚 𝐶 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = ℎ2 = 10 𝑅𝑖 = 1 1 °𝐶 = = 0.0014999 𝑤 ℎ1 ∗ 𝐴 25 𝑤 (26.668𝑚2 ) 𝑚2 °𝐶 𝑅1 = 𝐿1 0.03 𝑚 °𝐶 = = 0.001290 𝑤 2 𝑘𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 ∗ 𝐴 0.872 𝑤 ∗ (26.668𝑚 ) 𝑚° 𝐶 𝑅2 = 𝐿2 0.20 𝑚 °𝐶 = = 0.009213 𝑤 𝑘 𝑙𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 ∗ 𝐴 0.814 𝑤 ∗ (26.668𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅3 = 𝐿2 0.03 𝑚 °𝐶 = = 0.001611 𝑘 𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 ∗ 𝐴 0.698 𝑤 ∗ (26.668𝑚2 ) 𝑤 𝑚° 𝐶 𝑅4 = 1 1 °𝐶 = = 0.003749 𝑤 ℎ2 ∗ 𝐴 10 𝑤 ∗ (26.668𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝑖 + 𝑅1 + 𝑅2 +𝑅3 + 𝑅4 = 0.0173629 𝑈=𝑅 1 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 0.0173629 °𝑐 𝑛 = 57.59 𝑤 °𝑐 = 33.29 °𝑐 𝑚 𝐵𝑡𝑢 ℎ∗𝑓𝑡∗°𝑓 CALCULO DE VENTANA 160 cm h2 h1 96 cm R1 R2 R3 convección conducción convección L1 Cálculo 𝐴 = 0.96 ∗ 1.6𝑚 = 1.536 𝑚2 𝑘𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜 = 1.160 𝑤 𝑚° 𝑐 L= espesor= 5mm=0.005m Suponiendo un coeficiente convección. 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = ℎ2 = 30 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = ℎ1 = 65 𝑤 𝑚2 0 𝐶 𝑤 𝑚2 0 𝐶 𝑅1 = 1 1 °𝐶 = = 0.01001 𝑤 ℎ1 ∗ 𝐴 65 𝑤 ∗ (1.536𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅2 = 𝐿 0.005 𝑚 °𝐶 = = 0.002806 𝑤 𝑘 ∗ 𝐴 1.160 𝑤 ∗ (1.536𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅3 = 1 1 °𝐶 = = 0.02170 𝑤 ℎ2 ∗ 𝐴 30 𝑤 ∗ (1.536𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0.03451 𝑈= 1 𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = °𝑐 𝑚 1 °𝑐 0.03451 𝑛 = 𝟐𝟖. 𝟗𝟕𝟕 𝒘 °𝒄 𝑈𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎𝑠 = 𝑈 ∗ 𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎𝑠 = 28.977 𝑈𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎𝑠 = 231.8168 𝑤 °𝑐 = 𝟏𝟑𝟒. 𝟎𝟑 𝑩𝒕𝒖 𝒉∗𝒇𝒕∗°𝒇 𝑤 ∗8 °𝑐 1.34 m Puerta 1.46 m Vidrio puerta 2.88 m 1.42 m h1 1.77 m R1 R2 R3 convección conducción convección Cálculo 𝐴 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 = 1.42𝑚 ∗ 1.77𝑚 = 2.5134 𝑚2 𝐴 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜 = 1.46𝑚 ∗ 1.34𝑚 = 1.9564𝑚2 𝑘𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 50 𝑤 𝑚° 𝑐 𝑘𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜 = 1.160 𝑤 𝑚° 𝑐 Suponiendo un coeficiente convección. 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = ℎ2 = 30 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = ℎ1 = 65 𝑤 𝑚2 0 𝐶 𝑤 𝑚2 0 𝐶 𝑅1 = 1 1 °𝐶 = = 0.007863 𝑤 ℎ1 ∗ 𝐴 65 𝑤 ∗ (1.9564𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅2 = 𝐿 0.005 𝑚 °𝐶 = = 0.002203 𝑤 𝑘 ∗ 𝐴 1.160 𝑤 ∗ (1.9564𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅3 = 1 1 °𝐶 = = 0.01703 𝑤 ℎ2 ∗ 𝐴 30 𝑤 ∗ (1.9564𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 = 0.0271 °𝑐 𝑚 h2 L1 Metal de la puerta CONVECCIÓN CONDUCCIÓN CONVECCIÓN 𝑅1 = 1 = ℎ1 ∗ 𝐴 65 1 °𝐶 = 0.006121 𝑤 2 𝑤 ° ∗ (2.5134𝑚 ) 𝑚2 𝐶 𝑅2 = 𝐿2 0.08 𝑚 °𝐶 = = 0.0006365 𝑤 𝑘 ∗ 𝐴 50 𝑤 ∗ (2.5134𝑚2 ) 𝑚° 𝐶 𝑅3 = 1 = ℎ2 ∗ 𝐴 30 1 𝑤 𝑚2 ° 𝐶 𝑅𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙,𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 = 0.02001 ∗ (2.5134 𝑚2 ) = 0.013262 °𝐶 𝑤 °𝑐 𝑚 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 + 𝑅 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜 = 0.04711 𝑈 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 °𝑐 0.04711 𝑊 = 21.22 𝑤 °𝑐 = 𝟏𝟐. 𝟐𝟔 𝑩𝒕𝒖 𝒉∗𝒇𝒕∗°𝒇 5. Cálculo de la carga térmica. Cálculo de la carga térmica 𝑞 = 𝑈𝑥𝐴 × 𝐶𝐿𝑇𝐷 ❖ Pared Datos • Área de la pared = 26.668𝑚2 • U pared = 33.29 • • • T diseño: 68°f T ext.: 93 °f K= 0.65= pintura blanca. 𝐵𝑇𝑢 ℎ∗𝑓𝑡 2 ∗°𝑓 𝑞 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 = 𝑣 ∗ 𝐴 𝑞 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 = 33. 29 𝐵𝑇𝑢 ℎ∗𝑓𝑡 2 ∗°𝑓 𝑞 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 = 𝟗, 𝟓𝟔𝟑. 𝟏𝟐𝟓 * 287.2672 𝑓𝑡 2 𝑩𝑻𝒖 𝒉 ∗ °𝒇 ❖ Ventanas Datos • Área de la ventana= 1.536 𝑚2 *8 𝑚2 = 132.2669 𝑓𝑡 2 • U ventana: 134.03 𝐵𝑇𝑢 ℎ∗𝑓𝑡 2 ∗°𝑓 𝑞 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎 = 𝑈 ∗ 𝐴 = 17,727.73 𝑩𝑻𝒖 𝒉∗°𝒇 ❖ Puerta Datos 𝐵𝑇𝑢 • U total= 12.26 ℎ∗𝑓𝑡 2 ∗°𝑓 • A total= 4.4698 𝑚2 = 48.1125 𝑓𝑡 2 𝐵𝑇𝑢 𝑞𝜌𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 = 12.26 ℎ∗𝑓𝑡 2∗°𝑓 * 48.1125 𝑓𝑡 2 𝑞𝜌𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 = 𝟓𝟖𝟗. 𝟖𝟓 𝑩𝑻𝒖 𝒉∗°𝒇 Sin tomar en cuenta el coeficiente de corrección ❖ Luces Para el cálculo de las cargas térmicas debido q= 3.41*W*CLF*FW*FSA (NOTA: no aplica porque el salón tiene luz fría) ❖ Personas q= N° PERSONAS*FACTOR DE OCUPACION*CLF*GANANCIA DE CALOR SENSIBLE Datos : Ganancia de calor sensible y latente para personas sentadas (trabajo ligero) • • • • • • Número de personas= 9 FO= 1 CLF=1 SENSIBLE= 60 Kcal/h = 237.94 BTU/h LATENTE= 30 Kcal/h = 118.97 BTU/h Persona sentada (trabajo ligero)= 9 personas en el salón de clases q sensible= 𝑁𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 ∗ 𝐹𝑜 ∗ 𝐶𝐿𝐹 ∗ Ganancia de calor Sensible =9 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 237.91 • 𝐵𝑇𝑈 ℎ q sensible= 2,141.46 BTU/h q latente = 𝑁𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 ∗ 𝐹𝑂 ∗ 𝐶𝐿𝐹 ∗ 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 = 9 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 118.97 • 𝐵𝑇𝑈 ℎ q latente = 1,070.73 BTU/h 6. Cálculo de la carga total (Sensible + Latente) en Toneladas de refrigeración (BTU/HORA) qtotal = 𝑞𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 + 𝑞𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎𝑠 + 𝑞𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 + 𝑞𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑞𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ❖ q total= 31,092.875 BTU/h ❖ Calculo real de carga térmica = 31,092.875 = 2.59 ton 12,000 Tendríamos que tener un aire acondicionado de 2.5 - 3 toneladas de refrigeración aproximadamente Bibliografía: ❖ Temperatura exterior, datos históricos del clima en San Luis Potosí: https://es.weatherspark.com/h/d/5131/2021/4/26/Tiempo-hist%C3%B3rico-el-lunes-26de-abril-de-2021-en-San-Luis-Potos%C3%AD-M%C3%A9xico#Figures-Temperature ❖ Temperatura de diseño: https://www.mundohvacr.com.mx/2010/07/como-proteger-lascomputadoras-ante-la-ola-de-calor/ ❖ Guía para el Cálculo de las cargas Térmicas en los Edificios, https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn255.html
