PROYECTO DE LABORATORIO REFRIGERACION Y VENTILACION DE AIRE ACONDICIONADO
Presentado por:
Manuel De piñeres AlgarínValery Doncel OchoaLuis Duarte Palacio
Holmes Maestre OrozcoErnesto Morales Carrioni
GRUPO No.4
Grupo: AD
Al docente:Ing. Jorge Eliecer Balaguera Mantilla
Facultad de ingenieríaPrograma de ingeniería eléctrica
Universidad de la costa cucBarranquilla, Colombia
2015
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
Introducción………………………………………………………….. 2 Objetivos……………………………………………………………….. 3 Justificación………………………………………………………….. 4 Marco teórico………………………………………………………….. 5 Planteamiento del problema ………………………………………. 8 Desarrollo del problema ……………………………………………. 9 Calculo de cargas térmicas ………………………………………… 13 Calculo de ductos ……………………………………………………. 23 Selección de equipo…………………………………………………. 41 Conclusión...………………………………………………………….. 44 Bibliografía …………………………………………………………… 45
1
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
INTRODUCCION
Este proyecto de laboratorio de refrigeración sobre el tema de acondicionamiento de áreas por el método de las cargas térmicas, este proyecto trata de acondicionar un lugar empleando todos los conocimientos adquiridos para ofrecer y brindar comodidad. 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 de bodegas 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 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.
2
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Acondicionar totalmente el aire diseñada de cierta características de dos pisos 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 las bodegas y el área administrativa.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Adquirir conocimientos y herramientas técnicas necesarias para la el acondicionamiento de áreas y ventilación de esta mismas.
Detectar y evaluar problemas y situaciones relacionadas con el acondicionamiento ambiental de un problema de la vida real.
Aplicar los conocimientos aprendidos en clase en un proyecto que ocurre en el entorno laboral.
3
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
JUSTIFICACIÓN
Este proyecto se está para que nosotros los estudiantes de ingeniería que estamos cursando la asignatura de laboratorio de refrigeración en la universidad de la costa, para tener una práctica y enfoque en los problemas que se presentan en la industria.
Atreves de este proyecto desarrollaremos los conceptos aprendidos en las asignaturas de refrigeración para acondicionamiento de áreas 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.
4
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
MARCO TEORICO
Cargas térmicas de climatización
Se trata de la cantidad de energía térmica por unidad de tiempo (potencia térmica) que un recinto cerrado intercambia con el exterior debido a las diferentes condiciones higrotérmicas del interior y del exterior, considerando las exteriores como las más desfavorables posible. El cálculo de estas cargas permite disponer los sistemas adecuados de calefacción o refrigeración para compensarlas.
Cargas térmicasLas cargas térmicas pueden deberse a dos solicitaciones:
cargas de calefacción, que serían las que se producen en condiciones exteriores de invierno (y que físicamente traducen el calor perdido por el edificio hacia el exterior en la unidad de tiempo) y las cargas de refrigeración que análogamente, se refiere a las producidas en las condiciones de la estación cálida (físicamente, calor ganado por los locales en la unidad de tiempo).
Las cargas térmicas se deben a varios fenómenos de intercambio de calor del edificio con el exterior, así como a ganancias de calor interiores (en la estación cálida): Transmisión por conducción a través de los elementos constructivos que separan el interior del exterior o de otros locales no climatizados.
Dependen de la diferencia de temperatura (salto térmico) entre el interior y el exterior, de las características constructivas de cada elemento (muros, huecos) en lo que se refiere al aislamiento térmico (expresado por la transmitancia térmica, U) y de la superficie de cada elemento. En el caso de los muros o de las ventanas con vidrio coloreado, el calentamiento de su superficie por el sol, cuando están expuestos, hace que el salto térmico sea mayor en verano, lo que hay que tener en cuenta.
También deben considerarse los llamados puentes térmicos que son los lugares donde los elementos constructivos tienen una discontinuidad en el aislamiento térmico. Se dan en los bordes de ventanas y puertas, en el encuentro de muros y forjados, etc.
5
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Tratamiento térmico del aire exterior necesario para la ventilación y renovación de aire de los ambientes.
Dependen del salto térmico interior-exterior y del caudal de ventilación necesario. En ciertos casos, cuando la construcción no es de buena calidad, hay que tener en cuenta las infiltraciones de aire del exterior, no deseadas, por las rendijas y juntas de cierre de los huecos que separan del exterior, ventanas o puertas.
Calor entrante debido al soleamiento por los cierres de los huecos acristalados (ventanas).
Determinación de los parámetros
Condiciones interiores: Las normativas de la mayoría de los países fijan unos valores límite para las condiciones del interior de los recintos. Estos límites vienen determinados por un lado, por la comodidad de los usuarios y por el otro extremo por el necesario ahorro de energía. Dependiendo las cargas de la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior, cuando menor sea esa diferencia, menores serán las cargas térmicas.
Condiciones exteriores: También en este caso las normativas suelen dar unas temperaturas de cálculo obtenidas a partir de datos meteorológicos tomados a lo largo de una serie de años. Respecto a la humedad relativa exterior, se dan los datos del mismo modo: una humedad relativa media máxima y un valor de humedad relativa punta. Se deja a criterio del proyectista prevenir una o la otra (la segunda da como resultado aparatos más potentes), en función del uso de los locales y de la necesidad específica de comodidad que requieran los usuarios.
Condiciones de invierno: La manera de darlas varía de unos países a otros. En algunos se dan zonas climáticas mediante mapas fijando para cada una de ellas una temperatura de cálculo. En otros se dan para cada localidad concreta, a veces con una tabla de ajuste de esas temperaturas para localidades menores (generalmente sin observatorio meteorológico) en función de la diferencia de altitud con respecto al nivel del mar, de la localidad con observatorio. En general se dan solamente las temperaturas y no la humedad relativa.
Condiciones de verano: Para verano deben darse tanto la temperatura de cálculo como la humedad relativa de cálculo. En general la temperatura se da de dos modos: una temperatura de cálculo, hallada como media de temperaturas elevadas a lo largo de cierto periodo extenso, y una temperatura máxima que se puede alcanzar con cierta frecuencia, pero en periodos cortos, en la localidad o zona.
6
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Método de cálculo
El método de cálculo de las cargas es demasiado extenso para presentarlo aquí, pero empieza por el cálculo de pérdidas o ganancias de cada uno de los locales que componen el edificio a estudiar. Este cálculo permitirá dimensionar el aparato terminal (radiador, ventilo convector o caudal y temperatura del aire, mediante sus conductos y rejillas de impulsión), que climatizará dicho local. La suma de las cargas de todos los locales, en su caso corregidas para tener en cuenta horarios distintos en distintos locales, será la potencia de los equipos centralizados de producción de calor o de frío.
El cálculo se hace para las condiciones exteriores más desfavorables. Los sistemas de regulación y control de la instalación se encargarán de adaptar la potencia de los aparatos terminales a las cargas reales en cada momento.
Fotografía infrarroja de las pérdidas de calor por transmisión de un edificio; cuanto mayor es la temperatura superficial, mayores son las pérdidas en ese punto Básicamente, el cálculo consiste en obtener las pérdidas o ganancias por trasmisión de cada uno de los elementos de cierre del local, que son función de su transmitancia térmica, de su superficie y de la diferencia de temperaturas de cálculo entre el interior y el exterior (o de otro local con temperatura distinta a la del estudiado). Un cálculo más afinado exige que también se calculen las pérdidas o ganancias por los puentes térmicos que pueda haber en los separadores, que se hace de modo análogo. Luego se calcula la cantidad de energía térmica necesaria para calentar o enfriar el aire de ventilación, función del caudal exigido por la normativa y de la diferencia de temperaturas.
Específicamente para refrigeración, además de lo dicho en el párrafo anterior, hay que tener en cuenta también el soleamiento que pueda entrar por los huecos acristalados, función de la superficie, de la orientación y de la inclinación de estos, en el día más desfavorable del año; es muy importante también tener en cuenta los elementos exteriores que puedan impedir la entrada del sol por los vidrios (que arrojen sombra sobre ellos). También las cargas interiores, por ocupación, iluminación y maquinaria (que en calefacción son favorables). Y, por supuesto, las cargas latentes, debidas a la necesidad de condensar la humedad del aire, tanto interiores (especialmente la evapotranspiración de los ocupantes, así como las posibles actividades productoras de vapor), como las exteriores (humedad contenida en el aire de ventilación).
7
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Grupo no.4: se tiene una bodega de 18 metros de frente por 40 metros de fondo y 8,0 metros de alto. Se encuentra ubicada sobre la calle acera occidental y a los lados se tiene edificaciones no más altas que esta.
Esta bodega se desea adecuar de tal forma que tenga:
Un área administrativa de 10 metros x 5 metros Veinte (20) locales, cada uno de 60 mt2 . El techo de la bodega es tipo plancha de concreto.
Esta bodega se desea adecuar de tal forma que tenga:
Un área administrativa de 10 metros x 5 metros Veinte (20) locales, cada uno de 60 mt2 . El techo de la bodega es tipo plancha de concreto. Reparto de las áreas. Consideraciones de ventanas, cantidad, área, ubicación. Características de los muros. Cantidad máxima de personas por área separada. Cantidad y tipo de electrodomésticos y equipos de oficina para área. Levantamiento de planta, no necesita que sea en AutoCAD, pero si para
tener una visión del reparto de las áreas y las cargas térmicas que afectarán a cada área.
Las acciones a ejecutar son las siguientes:
Definición de condiciones ambientales externas críticas para identificar el punto de partida del diseño.
Definición de condiciones ambientales de confort interno en el área acondicionar.
La carga térmica dentro del área a acondicionar por concepto ambiental. Incremento de carga térmicas por transferencia de paredes, ventanas y
elementos estructurales, según su criterio. Incremento de cargas térmicas por transferencia de personas o actividad. Definición de carga total dentro del recinto.
8
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Definición de cualquiera desviación que estime pueda afectar su diseño.
DESARROLLO DEL PROBLEMA
Se encuentra ubicada sóbrela calle acera occidental y a los lados tiene edificaciones no más alta que este el área de la bodega es de 18 metros de ancho y 40 metros de largo y una altura de 8,0 metros, Un área administrativa de 10 metros x 5 metros y bodegas de 60 metros cuadrados cada una. La bodega debido el área se dividió en dos piso en el primer piso contiene el área administrativa y 10 bodegas y un baños, en el segundo piso 10 bodegas y un baño.
El área total acondicionar es de 720 mt2 . Las áreas parciales del recinto son el área administrativa y el área de
bodegas que se divide en dos pisos.
LAS CONDICIONES AMBIENTALES:
Se desea realizar un sistema de acondicionamiento de aire hay que tener en cuenta que el área acondicionar está ubicada en el área industrial del distrito especial industrial y portuario de barranquilla en el cual las temperaturas oscilan de 8°C en el transcurso del día alcanzando su máximo de temperatura de 34°C en el mes de junio, su humedad relativa es aproximadamente 84% en el mes de octubre.
Temperatura externa : 34° C , humedad relativa : 84 % Temperatura interna: 24°C , humedad relativa : 50 %
Los valores de temperatura se tomaron dependiendo de las temperaturas promedio y humedad promedio de la tabla del clima de la ciudad de barranquilla. [4]
9
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
CONSIDERACIONES DE VENTANAS Y PUERTAS, CANTIDAD, ÁREA, UBICACIÓN:
esta bodega costa de dos piso en el primer piso contiene 3 ventanas en el área administrativa cada una de uno punto veinte metro de largo y uno punto veinte metro de ancho (1.20m x 1.20 m) y en el segundo piso son 11 ventanas de un área de uno punto veinte metro de largo y uno punto veinte metro de ancho (1.20m x 1.20 m) y cuenta con puertas de 0.90 m x 2m en el área administrativa 5 y en el área de las bodegas 10 y un portón principal de 4.3 m x 3.5 m.
Cantidad de ventanas: 14 Cantidad de puertas : 16
CARACTERÍSTICAS DE LAS PAREDES, TECHO Y PISOS:
Para las características de los diferentes materiales seleccionaron dependiendo del material seleccionado para las características de los materiales empleados en este proyecto. [5]
Características de las paredes: Bloque de concreto de agregado ligero de un espesor de 10 cm, conductividad
térmica de (K): 1.4 W/ (m·K). Empañete en cemento en ambos lados del muro con un espesor de 2 cm,
conductividad térmica de (K): 1.4 W/ (m·K). Una capa de yeso de ambos lado del muro de un espesor de 1.5 cm,
conductividad térmica de (K): 0.76 W/ (m·K). El espesor de los muros en total es de 17 cm.
Características del techo: El techo está construido con concreto con un espesor de 15 cm, conductividad
térmica de (K): 0.80 W/ (m·K). y con una capa de yeso del lado interno con un espesor de 5 cm, conductividad térmica de (K): 0.76 W/ (m·K).
Características de los pisos: El piso está construido con concreto pulido con un espesor de 20 cm,
conductividad térmica de (K): 0.80 W/ (m·K).
10
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
CANTIDAD MÁXIMA DE PERSONAS POR ÁREA SEPARADAS:Existen 3 tipos de áreas separadas el área administrativa, el área de las bodegas y las áreas comunes:
Área administrativa: 10 personas máximo. Áreas de bodega: 100 personas máximo en las bodegas. Áreas comunes: 5 personas máximo. La cantidad de personas en el área total: 115 personas máxima.
CANTIDAD Y TIPO DE ELECTRODOMÉSTICOS Y EQUIPOS DE OFICINA POR ÁREA:
La potencia que se le asigna a los electrodoméstico y equipos de se tomaron de tablas de potencia de estos diferentes artículos. [6]
11
Área Electrodomésticos y equipos de oficina
Cantidad Potencia
Área administrativa
Computadores 5 565 W
Impresora 5 150 W
Cafetera 1 900 W
Fotocopiadora 1 900 W
Fax 1 150 W
Scanner 1 150 W
Dispensador de agua 1 112 W
Área Electrodomésticos y equipos de oficina
Cantidad Potencia
Áreas de bodega
Dispensadores de agua 2 112 W
Cafeteras 2 900 W
Computadores 1 565 W
Impresora 1 150 W
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Potencia total de electrodomésticos y equipos de oficina: 8526 W
CÁLCULO DE LAS CARGAS TÉRMICAS
CARGAS TÉRMICAS POR TRANSFERENCIA DE PERSONAS O ACTIVIDAD:
Ganancia de calor por personas:
La cantidad de personas en el área total es de 115 personas máxima.Se determina la ganancia de calor por personas con el calor sensible y el calor latente:
Q personas sensible=numero de personas∗Q sensibleQ personas latente=numerode personas∗Qlatente
12
Cantidad Potencia Potencia Total
Punto de iluminación
212 70 W 14840 W
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Se verifico la tabla suministrada por el docente se determinó la actividad fábrica trabajo algo pesado se seleccionó la temperatura interna de 24° C selecciona el calor latente y sensible.
Qsensible=96Q latente=156
Q personas sensible=115∗96=11040 Kcalh
Q personas latente=115∗156=17940 Kcalh
QTOTALGananciade calor por personas=11040 Kcalh
+17940 Kcalh
QTOTALGananciade calor por personas=28980 Kcalh
13
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
GANANCIA DE CALOR POR ILUMINACIÓN:
Se diseñó e sistema de iluminación de bodega Para este diseño se eligió la lámpara Fluorescente de 70 w y su referencia es CR444B/W30L120, Flujo luminoso 6293.64lm. [7]
Por la iluminación fluorescente es:
Q=E∗FB∗0.86 Kcalh
Dónde:
E : Consumo eléctrico en watts.FB :Factor de balastro:
1.20 para balastros electromagnéticos y 1.05 para balastros electrónicos de alta eficiencia.
Q=14840W∗1.05∗0.86 Kcalh
=13400.52 Kcalh
GANANCIA DE CALOR POR EQUIPO ELÉCRICO:
El calor producido por los diferentes tipos de aparatos y equipos eléctricos, incluyendo los contactos para cargas pequeñas, debe cuantificarse tomando en cuenta un factor de demanda, cuando no todo el equipo funcione simultáneamente.
Q=E∗0.86∗FdKcalh
Dónde:
E : Consumo eléctrico en watts, Fd : Factor de demanda.
Q=8526W∗0.86∗1=7332.36 Kcalh
14
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
CARGA TÉRMICAS POR TRANSFERENCIA DE PAREDES, VENTANAS Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES:
Para calcular las cargas térmicas de las ventanas, las puertas, las Paredes, techo y pisos aplicamos la siguiente formula:
Q=Co∗Ci∗K∗S∗¿
Q : Carga térmica transmitida en Kcal/h. Co :Coeficiente de orientación:
1,15 si está ubicado sobre el costado oriente 1,10 si está ubicado sobre el costado occidente. 1,05 si está ubicado sobre costado norte o sur.
Ci : Coeficiente de intermitencia o de seguridad, normalmente se toma 1,10 (es decir el 10% de factor de seguridad).K : Es el coeficiente de transmisión de calor del vidrio o pared utilizado (kcal/h-m2ºC).S :El área.
APORTE POR INSOLACIÓN DE VENTANAS:
Ventanas occidentales:
Las ventanas del lado occidental del edificio que son 3 ventanas de un área de
1.20m x 1.20 m y con una K=1 W
m2k=0.86 Kcal
hm °C
Q=1,10∗1,10∗0.86 Kcalhm°C
∗1.44m∗(34 ° C−24 °C )=14.9 Kcalh
15
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Q=14.9 Kcalh
∗3ventanas=44.7 Kcalh
Ventanas sur y norte:
Las ventanas del lado sur y norte del edificio que son 11 ventanas de un área de
1.20m x 1.20 m y con una K=1 Wmk
=0.86 Kcalhm°C
Q=1,05∗1,10∗0.86 Kcalhm°C
∗1.44m∗(34 ° C−24 °C )=14.3 Kcalh
Q=14.3 Kcalh
∗11ventanas=157.3 Kcalh
QTOTALVENTANAS=44.7 Kcalh
+157.3 Kcalh
=202 Kcalh
APORTE POR INSOLACIÓN DE PUERTAS: Las puertas del lado occidental del edificio que son 2 una de un área de 0.90 m x 2m de madera con una
K=0.13 Wmk
=0.1118 Kcalhm°C
y la otra de un área de 4.3 m x 3.5 m de acero
inoxidable con una K=16 Wmk
=13.7 Kcalhm°C
Aplicando la fórmula: Q=Co∗Ci∗K∗S∗¿
Puerta 1:
16
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Q=1.05∗1.10∗0.1118 Kcalhm °C
∗1.8m∗(34 ° C−24 ° C )=2.32 Kcalh
Puerta 2:
Q=1.05∗1.10∗13.7 Kcalhm°C
∗15m∗(34 °C−24 ° C )=2373.525 Kcalh
QTOTALPUETAS=2.32 Kcalh
+2373.525 Kcalh
=2375.845 Kcalh
APORTE POR INSOLACIÓN DE PAREDES: son 4 paredes por el área general de 18 metros de frente por 40 metros de fondo y 8,0 metros de alto las condiciones de las paredes son:
Bloque de concreto de agregado ligero de un espesor de 10 cm, conductividad térmica de (K): 1.4 W/ (m·K).
Empañete en cemento en ambos lados del muro con un espesor de 2.5 cm, conductividad térmica de (K): 1.4 W/ (m·K).
Una capa de yeso de ambos lado del muro de un espesor de 1 cm, conductividad térmica de (K): 0.76 W/ (m·K).
El espesor de los muros en total es de 17 cm.
Pared occidental(O): 144m2
Pared oriental (E) :144m2
Pared norte (N) y sur (S):160m2
En las paredes del norte y sur se tiene en cuenta que el área de esta paredes disminuye a la mitad debido que tiene dos edificaciones a los lados que solo tienen el alto del primer piso por eso se determina que el área de las paredes norte y sur el área es 160m2.
ELEMENTOS CANTIDAD ÁREA FACTOR CALORÍAS
Pared occidental(O)
1 144m2 22 1728
17
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Pared oriental (E)
1 144m2 22 1728
Pared norte (N) y sur (S)
2 160m2 22 3840
TOTAL DE CARGAS TÉRMICAS EN CALORIAS 7296Kcalh
APORTE POR INSOLACIÓN DE TECHO: El techo está construido con concreto con un espesor de 15 cm, Y con una capa de yeso del lado interno con un espesor de 5 cm, el área del techo es de 18 x 40 m.
ELEMENTOS CANTIDAD ÁREA FACTOR CALORÍAS
Techo Exterior 1 720 m2 35 25200
Techo interior 1 720 m2 7 5040
TOTAL DE CARGAS TÉRMICAS EN CALORIAS30240
Kcalh
APORTE POR VENTILACIÒN
Para el caso específico de ventilación, se tiene un cálculo un poco más exacto para la carga térmica por este concepto, la cual se determina así:
Q=V∗N∗0.29∗(Tinterior−Texterior )
Q :kilocalorías por hora V : Volumen del local a acondicionar
18
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
N : Número de renovaciones de aire por hora 0,29 : Calor específico del aire con base al volumen (kcal/m3 °C)
Ventilación o infiltración de aire exterior para llevar a cabo los cálculos de este apartado hemos escogido un volumen de aire exterior de ventilación según la norma (une 100011:1991), (carrier, “manual de aire acondicionado” 1992).
El Número de renovaciones de aire por hora se determinó mediante a tablas seleccionando el valor correspondiente a bodega que es: 10 hr este valor es en porcentaje y el volumen del área es igual a: 5760 m3. [8]
Aplicando la fórmula:
Q=5760m3∗0.1hr∗0.29 kcal
m3° C∗(24 ° C−34 ° C )=1670.4 Kcal
h
CARGA TOTAL DE CARGAS TERMICAS CALCULADAS:
CALCULO REALIZADO CARGA TERMICA EN Kcal/h
CARGA TERMICA EN BTU/h
CARGA TERMICA EN TR
ganancia de calor por personas 28980
Kcalh
114992.64BTUh
9.5TR
ganancia de calor por iluminación 13400.52
Kcalh
53173.26BTUh
4.4 TR
19
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
ganancia de calor por equipo eléctrico 7332.36
Kcalh
29094.80BTUh
2.4TR
aporte por insolación de ventanas 202
Kcalh
801.536BTUh
0.0667TR
aporte por insolación de puertas
2375.845Kcalh
9427.35BTUh 0.78TR
aporte por insolación de paredes
7296Kcalh
28950.52BTUh
2.41TR
aporte por insolación de techo 30240
Kcalh
119992.32BTUh
9.9TR
aporte por ventilación1670.4
Kcalh
6628.1472BTUh
0.55TR
TOTAL CARGAS TÉRMICAS
CALCULADAS30.2TR91497.125
Kcalh
363060.529BTUh
La carga térmica total BTU es :
91497.125
Kcalh
∗3,968 BTUh
1Kcalh
=363060.529BTUh
20
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
La carga térmica total es TR:
363060.592
BTUh
∗1TR
12000 Btu=30.2TR
APORTE AMBIENTAL
Temperatura:
Temperatura externa : 34° C , humedad relativa : 84 % Temperatura interna: 24°C , humedad relativa : 50 %
Entalpia:
Entalpia interna (24 °C): 54KJKg
Entalpia externa (34 °C): 80KJKg
V=40m∗18m∗8m=5760m3
d=1.0890 kg
m3
m=V∗d=5760m3∗1.0890 kg
m3=¿
m=6272.64 Kg
∆ i=80 KjKg
−54 KjKg
=28 KjKg
C=80 KjKg
∗6272.64Kg=175633.92∗0,94BTU1Kj
=165095.8848 BTU
21
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
C=165095.8848 1TR12000 BTU
=13.76≅ 14TR
La carga térmica total se suman las de aporte ambiental para tener la carga total en BTU:
CARGATOTAL=363060.592 BTUh
+165095.8848 BTUh
CARGATOTAL=528156.4768 BTUh
CARGATOTAL=528156.4768
BTUh
∗1TR
12000BTU=44TR
CALCULO DE DUCTOS
Se realizaran estos cálculos teniendo en cuenta los valores determinados de temperaturas interior y exterior y las cagas térmicas calculadas. son 44 toneladas de refrigeración se divide entre dos pisos de nuestra bodega
22
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
sería una máquina de 22 toneladas para cada piso, se divide entre 4 ductos dos en el primer piso y dos en el segundo.
Se necesitan 22TRh
∗12000 BTUh
=264000 BTUh
Qs=k∗Q∗d∗ce∗( tex−tin )=¿
264000BTUh
=k∗Q∗1,29 kgms
∗0,24 kcalkg °C
(34−24 )=¿
Pasamos de BTU a kcal /h 264000BTUh
∗0,252 kcalh
=66528 kcalh
66528kcalh
=k∗Q∗1,29 kgms
∗0,24 kcalkg° C
(34−24 )=¿
66528kcalh
=k∗Q∗3.096 kcal
m3=¿
k∗Q=66528
kcalh
3.096kcal
m3
=21488.37m3
h
Q=21488.37m3
h
Qv=V∗A
Qv=21488.37
m3
h3600 sg
=5.96 m3
sg
Asumimos que V=2 msg
Qv=V∗A=¿
23
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
5.96m3
sg=2 m
sg∗A=¿
A=5.96
m3
sg
2msg
=2.98m2
Como el ducto es de forma circular :
A=2.98m2=π r 2=¿
r=√ 2.98m2
3,1416=0.97m
∅=0.97m=1.94m
Se tiene una longitud de 40 m, asimismo 60 mm c.a.
∆ pl
=0,5∗d∗v2
Deq=¿
6040
=0,5∗1.29∗v2
1.94m=¿
1.5=0,5∗1.29∗v2
1.94m
Despejamos la v2:
v2=1.5∗1.94m0,5∗1.29
=√4.5=2.1 msg
El área total en es de 720 m2 se halla el área en margen de porcentaje y se
resta la carga de enfriamiento de los ductos de 5.96m3
sg. Ahora realizamos
el cálculo del caudal por cada una de las bodegas en porcentaje, se tiene 20 bodegas cada una es de 60m2 y el área total es de 720m2.
24
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Aplicando la siguiente formula:
area bodegam2
areatotal m2 ∗100%
Teniendo los cálculos calculamos la caída de presión en cada bodega y se calcula el diámetro del ducto, aplicando la fórmula:
Qf=Qi−QBODEGA
∆ pl
=d∗V 2
∅=¿
∅=d∗0.5∗V 2∗l∆ p
PRIMER PISO
Bodega 660m2
720m2∗100%=8.3 %
QBODEGA 6=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=Qi−QBODEGA 6
Qf=5.96 m3
sg−0.49m
3
sg=5.47m
3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗40m
60mmc .a=0.90m
Bodega 560m2
720m2∗100%=8.3 %
25
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
QBODEGA 5=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 6−QBODEGA 5
Qf=5.47 m3
sg−0.49m
3
sg=4.98 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗35.4m
60mmc .a=0.79m
Bodega 4
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 4=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 5−QBODEGA 4
Qf=4.98m3
sg−0.49m
3
sg=4.49 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗29.6m
60mmc .a=0.66m
Bodega 3
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 3=5.96m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 4−QBODEGA 3
Qf=4.49m3
sg−0.49m
3
sg=4 m3
sg
26
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗23.8m
60mmc.a=0.53m
Bodega 260m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 2=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 3−QBODEGA 2
Qf=4m3
sg−0.49 m3
sg=3.51 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗18m
60mmc.a=0.40m
Bodega 160m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 2=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 2−QBODEGA 1
Qf=3.51m3
sg−0.49 m3
sg=3.02 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗12.2m
60mmc.a=0.40m
Área administrativa
27
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
50m2
720m2∗100%=6.9%
Q AREA ADMINISTRATIVA=5.96 m3
sg∗0.069=0.41 m3
sg
Qf=QBODEGA 1−QAREA ADMINISTRATIVA
Qf=3.02m3
sg−0.41 m3
sg=2.61 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗13m
60mmc.a=0.29m
Desde aquí se implementa el segundo ducto:
Área común 40m2
720m2∗100%=5.5%
Q AREACOMUN=5.96m3
sg∗0.055=0.32m
3
sg
Qf=Qi−Q AREACOMUN
Qf=5.96 m3
sg−0.32m
3
sg=5.64 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗40m
60mmc .a=0.90m
Bodega 10
28
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
60m2
720m2∗100%=8.3 %
QBODEGA 10=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=Q AREACOMUN−QBODEGA 10
Qf=5.64 m3
sg−0.49m
3
sg=5.15m
3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗32.5m
60mmc.a=0.73m
Bodega 9
60m2
720m2∗100%=8.3 %
QBODEGA 9=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 10−QBODEGA 9
Qf=5.15 m3
sg−0.49 m3
sg=4.66 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗24.9m
60mmc.a=0.56m
29
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Bodega 8
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 9=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 9−QBODEGA 8
Qf=4.66m3
sg−0.49 m3
sg=4.17m
3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗17.3m
60mmc.a=0.39m
Bodega 7
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 9=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 8−QBODEGA 7
Qf=4.17m3
sg−0.49 m3
sg=3.68 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗9.7m
60mmc .a=0.21m
30
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
SEGUNDO PISO
Bodega 1560m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 15=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=Qi−QBODEGA 15
Qf=5.96 m3
sg−0.49m
3
sg=5.47m
3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗40m
60mmc .a=0.90m
Bodega 1460m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 14=5.96 m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 15−QBODEGA14
Qf=5.47 m3
sg−0.49m
3
sg=4.98 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗32m
60mmc.a=0.72m
31
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Bodega 1360m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 13=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 14−QBODEGA 13
Qf=4.98m3
sg−0.49m
3
sg=4.49 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗24m
60mmc .a=0.54m
Bodega 1260m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 12=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 13−QBODEGA12
Qf=4.49m3
sg−0.49m
3
sg=4 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗16m
60mmc .a=0.54m
32
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Bodega 1160m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 11=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 12−QBODEGA 11
Qf=4m3
sg−0.49 m3
sg=3.51 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗16m
60mmc .a=0.18m
Desde aquí se implementa el segundo ducto:
Baño60m2
720m2∗100%=8.3 %
QBAÑO=5.96 m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=Qi−QBAÑO
Qf=5.96 m3
sg−0.49m
3
sg=5.47m
3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗40m
60mmc .a=0.90m
33
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Bodega 2060m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 20=5.96m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBAÑO−QBODEGA 20
Qf=5.47 m3
sg−0.49m
3
sg=4.98 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗34.2m
60mmc.a=0.77m
Bodega 19
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 19=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 20−QBODEGA 19
Qf=4.98m3
sg−0.49m
3
sg=4.49 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗28.4m
60mmc .a=0.64m
34
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Bodega 18
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 18=5.96 m3
sg∗0.083=0.49m
3
sg
Qf=QBODEGA 19−QBODEGA 18
Qf=4.49m3
sg−0.49m
3
sg=4 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗22.6m
60mmc .a=0.51m
Bodega 17
60m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 17=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 18−QBODEGA17
Qf=4m3
sg−0.49 m3
sg=3.51 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗16.8m
60mmc.a=0.37m
35
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Bodega 1660m2
720m2∗100%=8.3%
QBODEGA 16=5.96m3
sg∗0.083=0.49 m3
sg
Qf=QBODEGA 17−QBODEGA 16
Qf=3.51m3
sg−0.49 m3
sg=3.02 m3
sg
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗11m
60mm c.a=0.24m
Área común 40m2
720m2∗100%=5.5%
Q AREACOMUN=5.96m3
sg∗0.055=0.32m
3
sg
Qf=QBODEGA 16−Q AREACOMUN
Qf=3.02m3
sg−0.32 m3
sg=2.7 m3
sg
36
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
∅=1,29
kgms
∗0.5∗2.1 msg
∗7m
60mmc .a=0.15m
VENTILADORES
Teniendo ya los cálculos de los ductos se determina seleccionar 4 ventiladores
uno a la salida de cada ducto.5.96m3
sg=20160 m3
h y 60mmc .a=0.06m
Penvatios=η∗Q∗ΔP=0,9∗20160 m3
h∗0.06m=1088.64W=1.45hp
se le instala un acople de 2” al ducto ya que su diámetro es de 38” Se selecciona un ventilador axial para montaje en ducto Modelo AXD-AXV, el ventilador es de 36” y funciona a 900 Rpm.
DISEÑO:
37
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
AXD - Tubo axial AXV – Venoaxial AXP – Tubo axial portátil Tamaños de 18” a 54” de aspa Capacidad de 3,500 a 50,000 cfm Presión hasta 2” c.a. STD
APLICACIONES:
Ventilación general con aire limpio libre de polvo. Centros comerciales, almacenes, bodegas, naves industriales, oficinas,
talleres, fábricas.
ACCESORIOS:
Junta flexible en succión Junta flexible en descarga Guarda bandas Guardas diseño OSHA Construcción alta temperatura 300F Construcción a prueba de chispas – tipo C Amortiguadores de vibración Silenciadores en succión y descarga Cubierta contra intemperie – bota aguas Persianas fijas – LOUVERS Persianas de sobrepresión Caja de filtros Soportes a piso, techo y muro
MATERIALES:
Acero al carbón Acero inoxidable 304 y 316 Aluminio Pinturas especiales CONSTRUCCIONES ARREGLO 4 – TRANSMISION DIRECTA Motor directamente acoplado ARREGLO 9 – TRANSMISION POLEAS Y BANDAS Motor montado sobre la base del ventilador con rieles tensores
ASPAS:
Soldadas de acero al carbón y acero inoxidable
38
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Fundición de aluminio Troqueladas de aluminio Plástico nylon Ajustables inyección de aluminio y plástico
39
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Grafica del ventilador presión estática vs flujo de aire
40
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
Grafica de presión estándar vs flujo de aire y consumo de potencia
SELECCIÓN DE EQUIPOS
Se toma la carga de enfriamiento determinada por psicometría para seleccionar el equipo para acondicionar el área :
41
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
CARGATOTAL=528156.4768
BTUh
∗1TR
12000BTU=44TR
Pero se seleccionará dos máquinas de refrigeración cada una de 25 toneladas de refrigeración que son las unidades comerciales.
Aire carrier 50A Unidad de paquete para techo Modelo: 50A
Características clave:
Compresores con desplazamiento de alta eficiencia
Dispositivo para la medida del refrigerante TXV para cada circuito
Enfriamiento de dos etapas en las unidades con volumen constante, con control de demanda adaptable múltiple para hasta 5 etapas de capacidad de enfriamiento
Rango operativo de enfriamiento desde 35º F hasta 120º F de temperatura ambiente
Circuito de control de 115 voltios y 24 voltios
Bandeja para el condensado, con pendiente, de acero alunizado
Filtros desechables de dos pulgadas para el aire de retorno (opción de cuatro pulgadas disponible)
Motores de alta eficiencia que cumplen con EPACT (Motores alternos disponibles)
El humidificador exterior de dos posiciones es estándar, capaz de admitir hasta un 25% de aire exterior durante el funcionamiento del ventilador; se
42
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
cierra cuando el ventilador está desconectado. Cumple o supera los requisitos de EER de la norma ASHRAE 90.1-1999. [9]
Descripción del equipo:
CONCLUSIÓN
43
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
En conclusión en este proyecto se aplicó una solución a un problema donde se emplearon conceptos aprendidos en clase se tienen en cuenta que este proyecto aplicado a la vida diaria a nosotros como estudiantes de ingeniería eléctrica nos da una perspectiva de los diferentes problemas que se podrían generar y como se podrían generar en nuestra vida laboral.
mediante un método explicado en clase se logró calcular las cargas térmicas para saber cuál es el equipo a seleccionar para el acondicionamiento del área a del problema desarrollado ya que se aprendió a realizar estos cálculos y analizar y desarrollo un problema practico que ocurre en nuestro medio laboral.
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.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
44
Universidad De La Costa CUC
Universidad De La
[1]. http://es.wikipedia.org/wiki/Acondicionamiento_de_aire.[2]. http://es.wikipedia.org/wiki/Cargas_t%C3%A9rmicas_de_climatizaci
%C.[3]. http://es.wikipedia.org/wiki/Barranquilla.[4]. http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_conductividad_t
%C3%A9rmi.[5]. http://www.electrocalculator.com.[6]. http://www.lighting.philips.com/main/prof/indoor-luminaires/
waterproof-and-cleanroom/cleanroom/cleanroom-led/910501984703_EU/product.
[7]. http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn251.htm.[8]. http://www.airtectv.com/ventiladores-axiales/ventilador-axial-para-
montaje-en-ducto-modelo-axd-axv.[9]. http://www.carriercca.com/product_detail.cfm?
product_id=37&cat_id=44&parent_id=7.
45
Recommended