Refrigeración y ventilación de aire acondicionado, facultad de ingeniería eléctricaProfesor de termodinámica

REFRIGERACIÓN Y VENTILACIÓN DE AIRE ACONDICIONADO

Presentado a: Profesor de termodinámica

Integrantes:

John Jairo García

Sixta Cáceres Herrera

Marco de la Cruz

Marco Acosta

Corporación Universitaria de la Costa CUC

Barranquilla – Atlántico

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Refrigeración y ventilación de aire acondicionado, facultad de ingeniería eléctricaProfesor de termodinámica

2010

INTRODUCIÓN

El acondicionamiento del aire es un proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando así

el su contenido de humedad. Teniendo en cuenta las condiciones ideales para lograr todo esto

de manera simultánea.

El objetivo es eliminar el calor o en otras palabras refrigerar un área específica de un edificio,

que para nuestro proyecto es el área del primer y segundo piso del bloque # 7 de la

corporación universitaria de la costa.

No obstante, para el desarrollo de este proyecto se tendrá que tener en cuenta un diseño de

las instalaciones técnicas las cuales se basan en un conjunto de de premisas, conocimientos de

condiciones interiores a cumplimentar, de los condicionantes exteriores, así como de los

criterios y preceptos que permitan estimar y alcanzar su adecuado comportamiento respecto a

la ventilación del lugar para asegurar la calidad del aire interior.

Como condiciones interiores a tener en cuentas serian como por ejemplo: las personas, el

alumbrado, utensilios, motores, tuberías y depósitos de agua caliente, fuentes diversas como

(escapes de vapor, absorción de agua por materiales higroscópicos, etc.) entre otras

condiciones internas que se definan por aquellas características que condicionan los

intercambios térmicos del cuerpo humano con el ambiente, en función de la actividad de la

persona. Y como condiciones externas estarían presentes por ejemplo las radiaciones solares

que ingresan por las ventanas, los rayos del sol que inciden sobre las paredes y techos y la

temperatura del aire exterior.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Acondicionar totalmente el aire de dos de los pisos del bloque número siete ubicado

en la corporación universitaria de la costa “CUC” con el fin de regular las condiciones

en cuanto a la temperatura (calefacción o refrigeración), humedad, limpieza

(renovación, filtrado) y el movimiento del aire adentro de los salones y laboratorios.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Adquirir conocimientos y herramientas técnicas necesarias para la instalación

de aire acondicionado y ventilación forzada del salón de clases o laboratorio.

Detectar y evaluar problemas y situaciones relacionadas con el

acondicionamiento ambiental de un salón de clases o un laboratorio.

Desarrollo de las bases para calcular las diferentes cargas calóricas que se

representan en un espacio a acondicionar y determinar la cantidad de aire de

suministro y todas las características de la mezcla de aire.

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ESTUDIO DEL LOCAL

Característica del local y fuentes de cargas térmicas

Planos de detalles mecánicos y arquitectónicos

croquis sobre el terreno

fotografía de aspectos importante

I. orientación del edificio

puntos cardinales(efecto del sol y viento)

estructura próxima

superficie reflectante

1. agua arena lugares de estacionamiento

2. destino del loca (oficina hospital, fabricas, ventas etc.)

3. dimensión del local

4. altura de techo (distancia de suelo a techo, de techo a cielorraso del cielorraso

a las vigas)

5. columna y vigas (tamaño profundidad, como están armadas las vigas)

6. materiales de construcción( materiales y espesor de las paredes y techos)

7. condición de ambiente del alrededor (calor de las paredes y techo, sombras

proyectada por edificio adyacente, espacio circunstante acondicionado o no,

si el suelo está sobre tierra, está levantado o está en el sótano)

8. ventanas dimensiones y ubicación (cristales simples o múltiples, tipo de

personas, dimisiones de las radiantes de las ventanas, distancia del marco de

la ventana a la cara exterior de la pared)

9. ubicación de la puerta ( dimensión y frecuencia de empleo y ubicación)

10. escaleras ascensores y escaleras mecánicas, ubicación temperatura del

espacio potencia de los motores y ventiladores

11. ocupantes(número de ocupantes tiempo de ocupación y naturaleza de la

actividad )

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12. alumbrado (potencia de alumbrado, tipo incandescente fluorescente

infiltraciones )

13. motores(ubicación potencia nominal y empleo)

14. maquina comercial o equipo electrónicos (ubicación potencia y consumo gas

y vapor)

15. ventilación (humo o olores excesivos, tipo tamaño y el caudal que maneja el

extractor)

16. almacenamiento térmico (hora de funcionamiento del sistema variaciones

admisible durante el día, alfombra en el suelo materiales en el espacio

acondicionado sillas, mesa etc.)

17. funcionamiento continuo o intermitente (tiempo disponible para el

enfriamiento)

SOLUCIÓN

I. orientación del edificio

puntos cardinales(efecto del sol y viento)

estructura próxima

superficie reflectante

Como se puede observar la figura 1 se tomo una foto satelital a través del programa

google earth, se uso una línea roja para identificar con claridad el bloque acondicionar

el espacio en este caso fue escogido el bloque 7, es esta misma figura se coloco una

brújula para tener claridad sobres los puntos cardinales del edificio 7 .

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Figura 1 bloque siete

Figura1 bloque 7

En este edificio se ve afectado por los vientos del lado del norte, oeste y del sur,

mientras tanto en la parte este no hay influencia de vientos debido a que hay un edificio

al lado que impide el paso no los vientos del este, en la radiación solar sabemos que sale

en este y se esconde en el oeste, en este caso en el edificio tendremos sombre en toda la

parte este debido a que hay un edificio a su alrededor que evitan los rayos del sol, sin

embargo en la parte oeste abra sol para toda esta zona del edificio.

Por otra parte la superficie reflectante en este caso sería la calle y espacio del batallón y

sus alrededores.

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Para el primer piso

1. agua, arena y lugares de estacionamiento

El bloque no posee lugar de estacionamiento de carro, en su mayoría está rodeado

de cemento y árboles y zonas verde a su alrededor

2. destino del loca (oficina hospital, fabricas, ventas etc.)

El destino de la local son laboratorios y salones de clases

3. dimensión del local

4. altura de techo (distancia de suelo a techo, de techo a cielorraso del cielorraso a las

vigas)

La distancia del suelo al techo son 2m

5. columna y vigas (tamaño profundidad, como están armadas las vigas)

Están formado de forma cuadrada con una estructura solidad en concreto

6. materiales de construcción( materiales y espesor de las paredes y techos)

Cemento arena, yeso, concreto solido, varilla de acero, piedra caliza y china

7. condición de ambiente del alrededor (color de las paredes y techo, sombras

proyectada por edificio adyacente, espacio circunstante acondicionado o no, si el

suelo está sobre tierra, está levantado o está en el sótano)

El color de las paredes es de color blanco el techo está recubierto por brea, en toda la

parte este del edificio hay sombra debido que al frente del edificio hay otro edificio, el

suelo está sobre tierra .

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8. ventanas dimensiones y ubicación (cristales simples o múltiples, tipo de personas,

dimisiones de las radiantes de las ventanas, distancia del marco de la ventana a la

cara exterior de la pared)

El edificio está compuesto por ventanas simples, con laboratorio y personas joven

de promedio 20 años

9. ubicación de la puerta ( dimensión y frecuencia de empleo y ubicación)

En los laboratorios hay aproximadamente 60 alumnos por días, quiere decir que por

cada clase hay 20 estudiantes, los cuales hacen 3 clases por día en laboratorio

suponiendo que el tiempo para dejar la puerta abierta y que entren los estudiantes es

de cinco minutos por clase con una frecuencia 15 veces por cinco minutos

10. escaleras ascensores y escaleras mecánicas, ubicación, temperatura del espacio,

potencia de los motores y ventiladores

En el bloque 7 las escaleras estas fechas de una estructura solida, pero se encuentra

en el área exterior de dicho bloque lo cual no tiene incidencia en la temperatura del

recinto acondicionar, aproximadamente la temperatura del ambiente es 30º

11. ocupantes(número de ocupantes tiempo de ocupación y naturaleza de la actividad )

En el laboratorio normalmente se van utilizar una serie de químicos debido a que

laboratorio de ingeniería ambiental y van a tener un promedio por día de 60

ocupante

12. alumbrado (potencia de alumbrado, tipo incandescente fluorescente infiltraciones )

En total son cuatro laboratorios y están compuestas por 42 lámparas fluorescentes de

32W distribuido en todos los laboratorios

13. motores(ubicación potencia nominal y empleo)

3/4HP es una bomba ubicada en el laboratorio de ingeniería ambiental

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14. maquina comercial o equipo electrónicos (ubicación potencia y consumo gas y

vapor)

Los laboratorios están compuestos por 8 computadores y 2 impresoras

15. ventilación (humo o olores excesivos, tipo tamaño y el caudal que maneja el

extractor)

16. almacenamiento térmico (hora de funcionamiento del sistema variaciones admisible

durante el día, alfombra en el suelo materiales en el espacio acondicionado sillas,

mesa etc.)

17. funcionamiento continuo o intermitente (tiempo disponible para el enfriamiento)

El funcionamiento del sistema se va trabajar desde las seis y media de la mañana hasta

las 10 de la noche

SEGUNDO PISO DEL EDIFICIO (Bloque 7)

En este segundo piso se encuentran cuatro salones con una capacidad de máximo 40

estudiantes cada uno.

a) SALON 7-201

Ventanas transparentes de 1.20m de alto y 4.00m de ancho (Vidrio con Papel

Polarizado 5% Negro) al oeste del lugar.

Una puerta de madera con un ancho de 90 cm y alto de 2.06m, ubicada al norte

del lugar, con una frecuencia de empleo más o menos de un promedio 5 veces

por hora.

6 luminaria fluorescentes de dos tubos cada una con una potencia de 32 Watts.

40 pupitres de materiales tales como (madera, polietileno, plástico, hierro )

El sol se prolonga sobre el lado de las ventanas (oeste) y al sur.

Expuesto al agua del lado de las ventanas del lado oeste y del lado sur.

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Dimensiones del bloque es de (5.00m de ancho y 7.06m de largo).

altura del piso al techo de 2.47m

4 vigas cuadradas en la parte superior (techo) y 4 en la inferior (piso).

4 columnas cuadradas c/u de un grosor de 65cm x 35cm.

materiales de construcción (las rocas, los ladrillos, la arcilla, arenas y gravas,

aglomerantes, el cemento y el mortero, materiales aditivos, aceros).

condición de ambiente del alrededor (paredes de color blanca y techo tipo plafón de

color blanco, sombras proyectada por edificio adyacente, el suelo está levantado).

b) SALON 7-202

Ventanas transparentes de 1.20m de alto y 4.00m de ancho (Vidrio con Papel

Polarizado 5% Negro) al oeste del lugar.

Una puerta de madera con un ancho de 90 cm y alto de 2.06m, ubicada al norte del

lugar, con una frecuencia de empleo más o menos de un promedio 5 veces por hora.

6 luminaria fluorescentes de dos tubos cada una con una potencia de 32 Watts.

40 pupitres de materiales tales como (madera, polietileno, plástico, hierro )

Los rayos del sol inciden sobre las paredes y las ventanas al oeste del bloque y al

sur en las paredes.

Expuesto al agua del lado de las ventanas al oeste y al lado sur del bloque.

Dimensiones del bloque es de (5.00m de ancho y 7.06m de largo).

altura del piso al techo de 2.47m

4 vigas cuadradas en la parte superior (techo) y 4 en la inferior (piso).

4 columnas cuadradas c/u de un grosor de 65cm x 35cm.

materiales de construcción (las rocas, los ladrillos, la arcilla, arenas y gravas,

aglomerantes, el cemento y el mortero, materiales aditivos, aceros.)

condición de ambiente del alrededor (paredes de color blanca y techo tipo plafón de

color blanco, sombras proyectada por edificio adyacente, el suelo está levantado).

c) SALON 7-203

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Ventanas transparentes de 1.20m de alto y 4.00m de ancho (Vidrio con Papel

Polarizado 2% Negro) al oeste del lugar.

Una puerta de madera con un ancho de 90 cm y alto de 2.06m, ubicada al norte del

lugar, con una frecuencia de empleo más o menos de un promedio 5 veces por hora.

6 luminaria fluorescentes de dos tubos cada una con una potencia de 32 Watts.

40 pupitres de materiales tales como (madera, polietileno, plástico, hierro )

Los rayos del sol inciden sobre las paredes y las ventanas al este del bloque y al sur

en las paredes.

Dimensiones del bloque es de (5.00m de ancho y 7.06m de largo).

altura del piso al techo de 2.47m

4 vigas cuadradas en la parte superior (techo) y 4 en la inferior (piso).

4 columnas cuadradas c/u de un grosor de 65cm x 35cm.

materiales de construcción (las rocas, los ladrillos, la arcilla, arenas y gravas,

aglomerantes, el cemento y el mortero, materiales aditivos, aceros.)

condición de ambiente del alrededor (paredes de color blanca y techo tipo

plafón de color blanco, sombras proyectada por edificio adyacente, el suelo

está levantado).

d) SALON 7-204

Ventanas transparentes de 1.20m de alto y 4.00m de ancho (Vidrio con Papel

Polarizado 2% Negro) al oeste del lugar.

Una puerta de madera con un ancho de 90 cm y alto de 2.06m, ubicada al norte

del lugar, con una frecuencia de empleo más o menos de un promedio 5 veces

por hora.

6 luminaria fluorescentes de dos tubos cada una con una potencia de 32 Watts.

40 pupitres de materiales tales como (madera, polietileno, plástico, hierro )

Los rayos del sol inciden sobre las paredes y las ventanas al sur.

Expuesto al agua del lado de las ventanas y paredes.

altura del piso al techo de 2,47m

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4 vigas cuadradas en la parte superior (techo) y 4 en la inferior (piso).

4 columnas cuadradas.

materiales de construcción (las rocas, los ladrillos, la arcilla, arenas y gravas,

aglomerantes, el cemento y el mortero, materiales aditivos, aceros.)

condición de ambiente del alrededor (paredes de color blanca y techo tipo plafón

de color blanco, sombras proyectada por edificio adyacente, el suelo está

levantado).

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AULA

2AU

LA 1

AULA

3

AULA

4

7.60

5.10

5.00

5.01

8.41

1.30

2.20

BLO

QUE

VII

PLAN

TA P

ISO

TIP

O- A

ULAS

CLA

SES

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ANÁLISIS DEL RESULTADO DEL CALCULO DE CARGA TERMICA

Sabemos que barranquilla está ubicada a 10° latitud norte, esta sobre el nivel de mar y la mayor parte del año permanece en verano con una temperatura mínima de 24 y una máxima de 39 para saber cual es la humedad relativa de la ciudad suponemos que las temperatura del bulbo seco es de 37 y como la temperatura del bulbo húmedo es menor se supuso que es de 34, con estos valores nos referimos a la tabla psicométrica y el valor de la humedad es de 31 la área a acondicionar es de 330 metros cuadrado

Para las condiciones de diseño para esta ciudad se tomo 15:00 horas para el análisis para las condiciones del ambiente interior nos referimos a la tabla numero 4 carrier y en tipo de aplicación se escogió colegio debido a que en este diseño constamos de salones y laboratorio. Debido a que las condiciones de la ciudad normalmente son en verano y de práctica comercial para nuestro diseño la temperatura de bulbo seco se escogió la de 26° y de la misma tabla se escogió un humedad relativa aproximadamente de 50 con la tabla psicométrica se hallo la humedad relativa y dio como valor de 10,5

De la tabla 45 de carrier se escogió del caudal del aire exterior y dependiendo del tipo de aplicación en este caso laboratorio y aulas de clase, para las aulas no tienen ningún valor pero en caso del laboratorio hay dos valores mínimo y recomendados se toma el recomendado que es de 34 m2\hora lo pasamos a CFM y nos da como valor de 0,016cfm la diferencia de temperatura del aire exterior e interior nos da de 11

Ganancia de calor solar atreves de vidrio

Para determinar la carga termina atreves de vidrio hay que tener en cuentas aspecto como el área de la venta, factor de acumulación, aportes solares, factor de corrección para hallar el calor sensible. Para hallar el factor de acumulación nos remitimos a la tabla 7 a la 11 del carrier, teniendo en cuenta el peso por área cuadrada del ipso y se halla la carga de refrigeración para el recinto se tomaron las medidas correspondiente de las paredes piso y techo para hallar la carga termina

Se toma un hora de 11 donde el sol incide más en esa zona del día que es un factor de 0.24 igualmente en las otra orientaciones se escoge el factor de almacenamiento de 0.58, 0.47, 0.17 respectivamente, para aportaciones solares nos referimos a la tabla 15 de 10º latitud norte que se encuentra esta ciudad en noreste el aporte es de 75kcal/hora debido que hay un bloque de frete de él y da sombre y la máxima incidencia del sol es a las 12 horas sureste a las

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a las 11 con 73kcal/hora noreste máxima aportación 149kcal/hora y suroeste como el marco es metálico el factor de corrección es de 1.17 multiplicamos los valores de área de las ventanas, factor de acumulación, aportaciones solares y el factor de corrección y nos da todo el valores de la carga termina.

Ganancia por trasmisión de calor

Para el coeficiente de transmisión se busca la tabla 33, las ventana son de tipo vertical y sencilla por esta razón se escoge un valor de 5.5. En la tabla 21 escogemos aglomerado hueco que es el material hecho en la pared y como no tiene ningún revestimiento se escoge 2.54. En la tabla 29 y 30 el techo paredes y piso tiene aproximadamente un espesor de 15cm en la mayoría de condiciones por eso se escoge Coeficiente de Transmisión Global K de 2 con un pavimento de hormigón

Ganancia de calor interno

Para el Factor de Diversidad en la tabla 14 le damos un valor de tipo industrial con un factor 0.9 y en la tabla 48 le damos un tipo sentado trabajando ligero y tipo de aplicación secundaria a una temperatura seca de 24 en la tabla 49 nos referimos a la iluminación como las lámparas son de tipo fluorescente la ganancia sensible será, potencia útil por 1.2*0.86 Hay un motor y nos referimos a la tabla 53 donde la potencia del motor es de 3/4HP .

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CONCLUSIÓN

En la comunidad, se hace necesario estar en un ambiente propicio para el desarrollo de

diferentes actividades, con el fin de darle confort a las personas que se encuentren en un

recinto es necesario darles ciertas comodidades para que su labor sea con la mayor comodidad

posible, por esta razón se hace necesario el uso de equipos de acondicionamiento de aire para

recintos para darle a un usuario la mejor estadía posible.

Para esto hicimos hacer medidas exactas de las áreas que deseamos acondicionar, teniendo en

cuenta con que materiales estaban fabricadas las paredes ventanas vidrios tipos de

polarizados, iluminación y factores que afectaran en el proceso de acondicionamiento de este,

también los puntos de la edificación donde insidia el sol, temperaturas de bulbo húmedo y

bulbo húmedo dentro de los cursos y laboratorios.

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BIBLIOGRAFIA

1. MARCOMBO, Manual de Aire Acondicionado CARRIER, Barcelona (España), Editorial Boixareu ,1980.

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