Proyecto sala teatro

Sistema de aire acondicionado de un local ubicado en la provincia de Loja

MEMORIA TÉCNICA

Alumnos:

JUAN ARCINIEGA

DANILO ROJAS

NOVENO MÓDULO PARALELO A

1. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Y VENTILACIÓN MECÁNICA PARA SALA DE TEATROS

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Estas especificaciones y los planos que las acompañan, corresponden a los Sistemas de Aire Acondicionado y ventilación mecánica que serán instalados para una sala de teatro ubicada en la ciudad de Loja.

Las recomendaciones del informe de evaluación y la necesidad de cumplir condiciones de temperatura, humedad, niveles de filtración, condiciones de presión y renovación de aire, debido a ser un proyecto de pequeña escala se ha hecho un sistema único para el local con lo cual, el acondicionamiento de aire se realizará mediante un equipos split constituidos por una Unidad Manejadora de Aire (UMA), una Unidad Condensadora (UC) y sistema de ductos de distribución y retorno de aire.

1.1.1 ACONDICIONAMIENTO DE AIRE PARA SALAS DE TEATROS

La Unidad Manejadora de Aire que será la encargada de dar las condiciones de acondicionamiento, estará constituida por las siguientes secciones:

• Sección de retorno de aire

• Sección de toma de aire fresco.

• Sección de prefiltraje al 25%

• Sección de envío de aire (ventilador y motor)

• Sección de enfriamiento conectado a Unidad Condensadora

• Sección de filtración absoluta al 60%

• Sección de envío de aire.

La ubicación de los equipos encargados del acondicionamiento de aire para el local se encuentra dada en planos.

A dichos equipos de acondicionamiento de aire se conectarán los ductos de distribución de aire que terminarán en los difusores ubicados en la losa del local.

Igualmente y naciendo de las rejillas de retorno ubicadas en la parte baja del local de teatro, se instalarán los ductos de retorno de aire que llegarán a la sección respectiva de la Unidad Manejadora de Aire.

Se debe hacer notar que el sistema propuesto requiere que los ductos se instalen en las paredes y terraza del local tal como se indica en planos y asimismo utilicen los pasos en losas para permitir la instalación de los difusores de aire.

Las especificaciones de los equipos de acondicionamiento de aire y demás elementos se encuentran dadas en el capítulo respectivo.

El diseño de los sistemas de Aire Acondicionado, ha sido realizado de acuerdo a las consideraciones de cargas térmicas, confort, renovación de aire, condiciones exteriores ambientales, velocidad de flujo de aire en ductos y rejillas, recomendadas por la Asociación Americana de Aire Acondicionado y Refrigeración 55-1981 del ANSI / ASHRAE1.

2. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS EN EL LOCAL

Cálculo de carga térmica para instalaciones de Aire Acondicionado.

Datos del local:

Altura=2.8

Capacidad=30 personas

Carga miscelánea

Computador de 65 W x 2 = 130 W 1 proyector de 600 W x 1 = 600 W lámparas de 40W x 20 = 800 W Equipo de sonido 80 W x 1 = 80 W

Temperatura de bulbo seco exterior 1 Text1= 28°C

Temperatura de bulbo seco exterior 2 Text2= 25°C

Temperatura de bulbo seco interior Tint= 22°C

Humedad relativa interior HRint= 50%

Humedad relativa interior HRext= 70%

Fecha de proyecto: 21 de junio a las 15 H latitud sur

2.1. Ganancia solar del cristal

Formula: SxRxf

Donde:

S: superficie del cristal

R: aporte de radiación solar (tabla 15)

f: factor de ganancia solar(tabla 16)

Carga térmica de los cristales dados al sol; latitud Oeste:

S= Área total Ventanas 1, 2,3 =3(4,8m^2)=14,4m^2

R= aportación solar 0° latitud sur → 21 Junio → Norte → 15h → 366 Kcal/( hm^2)

f=ganancia solar→vidrio sencillo →persianas venecianas →color medio=0,65

Entonces el valor de:

Radiación solar= [S.R.f]Radiación solar= (14,4) (0,65) (366)=3425,76 Kcal/h

Carga térmica de los cristales dados al sol latitud Norte:

S=2[(1,8×1,2) m^2)=4,32m^2

R=200 Kcal/ (hm^2)

f=ganancia solar→vidrio sencillo →persianas venecianas →color medio=0,65

Radiación solar= (4,32) (0,65) (200)=561,6 Kcal/h

2.2. Calculo de Radiación y Transmisión de las paredes

Radiación y transmisión=S.K.DTE

Dónde:

S=área de la pared al sol

K=coeficiente de transmisión de la pared (tabla 22)

DTE=diferencia de temperatura

Pared 1: Oeste

Área de la pared dada al sol:

S= (15) (2,8) - (4) (1,2) (3)= 42-14,4 = 27,6m^2

Cálculo del tipo de material de la pared (K)

Ladrillo ordinario→10cm (200) →espesor=10cm→ peso=195 Kg/m^2 → enlucido de 15mm de arena → entonces obtenemos el valor de:

K=1,95 Kcal/ (h°Cm^2) (Tabla 22)

Variación de Temperatura DTE tenemos:

DTE=a+∆t_es+b R_s/R_m (∆t_em-〖∆t〗_es)

a=corrección de las diferencias equivalentes de tempera (tabla 20A)

t_es=diferencia de temperatura pared a la sombra (tabla 19)

t_em=diferencia equivalente de temperatura pared soleada (tabla 19) oeste

b=coeficiente de calor de la pared (color medio Carrier)

R_s=máxima insolación (tabla 15)

R_m=máxima insolación (tabla 15)

Para el cálculo de (a) conocemos el valor de la temperatura exterior y la temperatura interior que son 28 y 22°C respectivamente entonces:

∆T=28-22=6°C

Entonces la variación de temperatura es a 14°C, y así conocemos el valor de a=-3,6°C

El valor de la temperatura a la sombra será: considerando pared muro 100 Kg/m^2:

t_es=6,7°C

El valor de la temperatura al sol (Oeste) será:

t_em=17,8°C

Será la pared de color claro b=0,55

La máxima insolación en el mes de junio a 0° latitud norte será:

R_s=366 Kcal/(hm^2 )

La máxima insolación en el mes de julio a 40° de latitud norte será:

R_m=390 Kcal/(hm^2 )

Entonces el valor de DTE será:

DTE=-3,6+6,7+0,55 366/390 (17,8-6,7)=8,83°C

Entonces el valor de:

Radiación y transmisión= (27,6) (1,95) (8,83) = 475,61 Kcal/h

Así mismo para el cálculo de DTE de la pared norte seguir el mismo procedimiento.

Pared 2: Norte

S= (6) (2,8)-(1,8) (1,2) (2)=16,8-4,32=12,48m^2

K=1,95 Kcal/ (h°Cm^2 ) (Tabla 22)

a=-3,6°C (Tabla 20A)

t_es=6,7°C (Tabla 19)

b=0,55 (color medio CARRIER)

R_s=200 Kcal/hm^2 (Tabla 15 para el mes de Junio)

R_m=390 Kcal/ (hm^2) (Para el mes de julio supuesto en CARRIER)

El valor de DTE será:

DTE=-3,6+6,7+0,55 200/390 (6,7-6,7)=3,1°C

Radiación y transmisión= (12,48) (1,95) (3,1)=75,44 Kcal/h

2.3 Ganancia de calor por transmisión de los cristales

Transmisión=S.K.∆T

Donde:

S: área del cristal

K: coeficiente de transmisión de calor de acuerdo al tipo de cristal (tabla 33)

∆T: diferencia de temperatura de diseño ∆T= Texterior-T interior

Ganancia de calor por transmisión de cristales (Pared Norte, Oeste)

Cálculo de S: área total para las 5 ventanas

S= (4) (1,2) (3)+ (1,8) (1,2) (2)=14,4+4,32=18,72m^2

Calculo de K chasis simple, sencillo, vertical:

∆T=28°C-22°C=6°C

K=5,5 Kcal/ (h°Cm^2)

Transmisión= (18,72) (5,5) (6)=617,76 Kcal/h

Ganancia de calor por transmisión de cristales (Pared Este)

S=4,32m^2

K=5,5 Kcal/ (h°Cm^2)

∆T=25°C-22°C=3°C

Transmisión= (4,32) (5,5) (3)=71,28 Kcal/h

3. Infiltraciones sensibles

Fórmula: Q_SIV=0,34Vi∆T

Vi: volumen de infiltración (tabla 41)

∆T: diferencia de temperatura de diseño

Infiltraciones en las ventanas

Vi=4,2 m^3/(hm^2) de abertura (tabla 41a, tipo E, 45%, abertura)

∆T=6°C

Área de abertura aproximado a 1m^2

Vi=4,2 m^3/h

Q_SIV=0,34(4,2) (6)=8,56W=7,37 Kcal/h

3.1. Infiltraciones de las puertas

Vi=3,3 m^3/hm lineal de rendija (tabla 44c; puerta ordinaria, inst.corr, 16 Km⁄h)

Longitud de la rendija aproximadamente igual a 2m

Vi=6,6 m^3/h

∆T=25-22=3°C

Q_SIP=0,34(6,6)(3)=6,732W=5,81 Kcal/h

Vitotal=4,2 m^3/h+6,6 m^3/h=10,8 m^3/h

3.2. Calor sensible de personas

Q_SP=#P×K_S×Q_S

Donde:

#P: número de personas

K_S: coeficiente de simultaneidad (tabla 14)

Q_S: calor sensible de personas (tabla 48)

Número de personas=30

K_S=0,75 (oficinas, ocupantes)

Q_S=65 Kcal/h (sentado reposo, teatro, 21°C)

Q_SP=30×0,75×65=1462,5 Kcal/h

3.3. Calor sensible de electrodomésticos

Equipo de sonido

Q=100W=86 Kcal/h

Computadora portátil

Q=130W=111,78 Kcal/h

Proyector

Q=600W=516 Kcal/h

Calor por iluminación

Potencia en los focos=40W fluorescente

# Focos=20

Fórmula=P×#de focos×1,25×0,86=860W=740 Kcal/h (tabla 49)

4. Total de calor sensible=8155,93

5. Factor de corrección FC:

Fórmula=0,34fV_V ∆T

Donde:

f: factor de By-pass=0,25 (dado en el diseño)

V_V: caudal de ventilación =13 m^3/h (teatro, sala de cine, ninguno, recomendad) (tabla 45)

∆T: diferencia de temperatura del bulbo seco=(28-22)°C=6°C

V_V 30 personas=390 m^3/h

FC=0,34×0,25×390 m^3/h×6°C=198,9W=171 Kcal/h

6. Suma sensible efectiva SSE =8155,93+171=8326,96 Kcal/h

7. Factor de seguridad 10%

F_seg=sse×0,1=8326,96 Kcal/h (0,1)=832,69 Kcal/h

TOTAL SENSIBLE EFECTIVA T_SE =SSE+Fseg=9159,66 Kcal/h

8. Calor latente de infiltraciones

Fórmula=0,83V_iT ∆W

Donde:

V_iT: infiltraciones totales al local 10,8 m^3/h

∆W: diferencia de humedad entre el exterior interior (diagrama psicrométrico)

∆W=W_E-W_i=16,8-8,2=8,6 gr/Kg

Q_Li=0,83×10,8×8,6=77,09W=66,29 Kcal/h

8.1. Calor latente de personas

Formula: #personas×K_s×Q_Lp

Donde:

Q_Lp: calor latente de personas (tabla 48, sentados, reposo,21°C)

K_s: coeficiente de simultaneidad (tabla14)

Q_Lp=30×0,83×23=586,5 Kcal/h

TOTAL LATENTE=652,79 Kcal/h

8.2. Calor latente por aire de ventilación:

Q_Lv=0,83fV_V ∆W

Q_Lv=0,83(0,25) (390) (8,69)=696W=598,4 Kcal/h

8.3. Suma latente efectiva SLE=total latente+Q_Lv=1251,2 Kcal/h

8.4. Factor de seguridad (10%) Fseg=1251,7×0,1=125,17 Kcal/h

TOTAL LATENTE EFECTIVA T_LE =SLE+fseg=1376,8 Kcal/h

TOTAL EFECTIVA=T_SE+T_LE=9159,66+1736,34=10536,13 Kcal/h

9. CAUDAL DE AIRE DE SUMINISTRO V:

(V =QSE /(0,34(1−f )(t 2−t 4)))

Donde:

Q_SE: calor total sensible

f:By-Pass

t_2: temperatura interior

t_4: temperatura de roció UMA

Cálculo de t_4:

FCSE=Q_SE/ (Q_SE+Q_LE)

PUNTO DE CONFORT (diagrama psicrométrico):

FCSE=0,75→ 24°C→HR 50%

t_4=3°C

V=9159,66/(0,34(1-0,25)(22-3))=2197,9 m^3/h

10. TEMPERATURA A LA ENTRADA DE LA UMA

t_3= ((V_V) ̇/V ̇) (t_1-t_2)+t_2→t_1=TEMPERATURA EXTERIOR

t_3= (390/2197,9) (28-22)+22=23°C

11. POTENCIA FRIGORÍFICA DE LA UMA (W)

N_R=0,33V ̇ (h_3-h_5)

Donde:

t_5=f (t_3-t_4)+t_4=0,25(23-3)+3=8°C

h_5=22 KJ/Kg

h_3=46 KJ/Kg

N_R=0,33(2197,9) (46-22)=17,407KW

N_R=4,95Ton

los cálculos realizados de las cargas térmicas, el modelo ha sido referenciado del libro de carrier.

Personas 30Ventilación: 5 ren/h

Temp. HR WºC % kgw /kga

S Respuesta ViT constante Respuesta(m^2) kcal/h m^3/h 0,83 Wats

Ventana 1 (O) 4,8 1141,92 Infiltraciones latente 10,82 0,83 77,23Ventana 2 (O) 4,8 1141,92 66,41Ventana 3 (O) 4,8 1141,92Ventana 4 (N) 2,16 280,8 n Cs (tabla 14) RespuestaVentana 5 (N) 2,16 280,8 #personas coef.simultan kcal/h

3987,36 personas latente 30 0,85 586,5

S Respuesta Total latente kcal/h(m^2) kcal/h

Pared 1 (O) 27,6 475,23 constante f Vv (30 persona s) RespuestaPared 2 (N) 12,48 75,442 by-pass m^3/h tabla 45 kcal/h

550,67 0,83 0,25 390 598,43Suma latente efectiva(4) kcal/h

S Respuesta 10 % de seguridad (5) kcal/h(m^2) kcal/h Total latente efectiva kcal/h

Vidrio (N,O) 18,72 617,76 Total efectiva kcal/hVidrio ( E) 4,32 71,28

689,04 T de rocio de UMA t4 °Cm3/h

área de infiltración Respuesta °C1 m^2 kcal/hinfiltración °CventanasPuertas 0,34 5,81 Entalpía estado 3 kJ/kg

13,17 Entalpía estado 5 kJ/kgPotencia de refrigeración 0,33 V (h3-h5) kW

N Respuesta TON#personas kcal/h Btu/h

Personas 30 1462,51462,5

N Respuesta#focos kcal/h

Iluminación 20 739,4904455739,4904455

Respuesta kcla/h

85,99515,92111,78713,69 Respuesta

kcal/h0,34 f 171,029

by-pass 171,029FC 0,34 0,25

59416,90

652,91

0,873

2198,62539823,06

8,0

4622

17413,114,95

Vv(para 30 personas ) ∆T (°C)m^3/h tabla (45)

laptop 2 65

1 1001Proyector

1,95

5,5

0,75 65

Iluminación (incandescente) N K PTOTAL (kcal/h)

7,37

Personas Sensible N Cs GoCoefi ciente de s imul taneida d

tabla (14)calor sensible

tabla(48) kcal/h

0,34 4,2 6

3TOTAL (kcal/h)

6,62

0,34

0,65

T entrada de aire a la UMA t3=t2+(Vv/V)(t1-t2)

TOTAL (kcal/h)Infiltraciones sensible 0,34 Vi ∆T

Vi (m^3/h)tabla(41a,)

∆T (°C)

366tabla(15)

366366

(tabla 16)

Radiación y transmisión S × K × Δte

8,833,1

TOTAL (kcal/h)

TOTAL (kcal/h)

200

K (kcal/hm^2°C)tabla(22)

Δte (°C) corregida tablas(15,19,20A)

200

1,95

f R (kcal/hm^2)

832,6959505

Local : Loja fecha:15/01/23 superficie: 90 m^2 Dia: 21 de Junio HS:Potencia de Iluminacion Infiltraciones: 10,8 m^3/h

Suma sensible efectiva (1) TOTAL kcal/h 8326,96

Aire de suministro: V = Qse/ 0,34 (1 – f )(t2 – t4)

Radiación solar del Cristal S × R × f

28

22

70

50

8,2

16,8

Excursión térmica diaria:

Condiciones ext

Condiciones int

calor latente por aire de ventilación QLV = 0,83 f Vv ∆W (5)

Total latente+QLV

∆W (g/kg)We - Wi

8,6

0,650,650,650,65

Personas latente n x Cs x CL

∆W

8,6We - Wi

Infiltraciones latente 0,83 Vi ∆W

TOTAL (kcal/h)

CL (tabla 48)kcal/h

23

Infiltraciones+personas (latente)

T aire de suministro t5 = t4 + f(t3 - t4)

1251,34suma latente efectivax0,1 125,13 Qle=(4)+(5) 1376,48Tse + Tle 10536,13

ΔTseca

6psicrometría con FCSE

según diagrama psicrométrico

°CK (kcal/hm^2°C)tab (25,26,29,33)

Transmisión S × K × ∆T

10 % de seguridad (2)Total sensible efectiva Qse (1)+(2) [KCAL/h] 9159,66

Equipo de sonido600

TOTAL (kcal/h)OTROS N P

N P numero de equipospotencia de equipo

K constante P (w)tabla (49)

5,5 3

potencia1,075 40

390 6TOTAL kcal/h

Suma sensible efectiva= Factor de Corrección+Calor sensible totalCALOR SENSIBLE TOTAL 8155,93TOTAL kcal/h

TOTAL (kcal/h)Factor de correción 0,34 f Vv ∆T

SISTEMAS DE VENTILACIÓN

1. Dimensionamiento del ducto

Esquema de la instalación del sistema de ventilación

TRAMO LONGITUD CAUDAL ΔP Deq

dimensión de conducto VELOCIDAD

(m) CFM (in) [DuctSizer] [DuctSizer] FPM (in) (in) [DuctSizer]AB 3,125 1980 0,01025 11,4 8X14 2780,4BC 3,125 1485 0,01025 10,2 8x11 2593,7CD 3,125 990 0,01025 8,8 8x8 2350,6DE 3,125 495 0,01025 6,8 8X5 1984,3BF 1,5 495 0,00492 6,8 8X5 1984,3CG 1,5 495 0,00492 6,8 8X5 1984,3DH 1,5 495 0,00492 6,8 8X5 1984,3EI 1,5 495 0,00492 6,8 8X5 1984,3AE 12,5 1980 0,041 11,4 8X14 2780,4

Cálculos del tramo AB

Datos:

Longitud= 3,125 m

Pérdida de la tubería por longitud de tubería= 0,1 in/100ft

Caudal de AC=1980 CFM

Pérdidas

Pérdidas en el ducto ΔP= longitud x pérdida de la tubería por longitud de tubería

ΔP= 3,125m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,01025 in

Diámetro equivalente, Dimensión del conducto, Velocidad (ductsizer)

Cálculos del tramo BC

Datos:

Longitud= 3,125 m



Pérdidas


ΔP= 3,125m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,01025 in


Cálculos del tramo CD

Datos:

Longitud= 3,125 m



Pérdidas


ΔP= 3,125m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,01025 in


Cálculos del tramo DE

Datos:

Longitud= 3,125 m



Pérdidas


ΔP= 3,125m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,01025 in


Cálculos del tramo BF

Datos:

Longitud= 1,5 m



Pérdidas


ΔP= 1,5 m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,00492 in


Cálculos del tramo CG

Datos:

Longitud= 1,5 m



Pérdidas


ΔP= 1,5 m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,00492 in


Cálculos del tramo DH

Datos:

Longitud= 1,5 m



Pérdidas


ΔP= 1,5 m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,00492 in


Cálculos del tramo EI

Datos:

Longitud= 1,5 m



Pérdidas


ΔP= 1,5 m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,00492 in


Cálculos del tramo AE (Tramo más largo para determinar la potencia del ventilador)

Datos:

Longitud= 12,5 m



Pérdidas


ΔP= 12,5 m x3.28 ft/1m x 0,1 in/100ft=0,041 in


1.1. CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL DUCTO DE RETORNO

Longitud de ducto= 10 m

Caudal de retorno es 20% menos del caudal de suministro=1980 x 0,8=1584 CFM

Perdidas por longitud de tubería= 0,1in/100ft

ΔP= longitud de ducto x pérdidas por longitud= 10m x 0,1in/100ft=0.01 in


2. POTENCIA DEL VENTILADOR

Formula:

HP=CFM X ∆hn x6344

(AIRE ACONDICIONADO DUCTOS Fuentes: SMACNA; CARRIER; HVAC SIMPLIFIED. KAVANUAGH. ASHRAE)

Donde:

Δh: máxima pérdida de presión en el tramo más largo (AE)

CFM: caudal de suministro de AC

n: eficiencia del ventilador

Cálculo de Δh:

Δh= 0.1100 ft ( L+∑ leq )+ perdidasdel filtro y difusor

L=12.5 m=41ft

∑ leq= (3Tee+1codo) = (3(86)+1(48))=306 ft

Perdidas del filtro=7 mm=0.2756 in

Pérdida del difusor=3mm= (0.11811) (4) in

Δh= 0.1100 ft

(41 ft+306 ft )+0.2756∈+0.11811 (4 )∈¿

Δh=1.09504∈¿

CFM= 1980

n= 0.9

HP=CFM X ∆hn x6344

=1980 X1.095040.9 x 6344

=0.3797

ANEXOS

DIAGRAMA PSICROMÉTRICO

TABLA 15. Aportaciones Solares a Través del Vidrio Sencillo Kcal /hm2

TABLA 16. Factores Totales De Ganancia Solar A Través Del Vidrio (Coeficientes globales de insolación con o sin dispositivo de sombra o pantalla)

TABLA 22. Coeficientes De Transmisión Global K. Muros De Paramento

Verano – invierno Kcal /hm2℃

TABLA 22A. Correcciones de las Diferencias Equivalentes de Temperatura (℃ )

TABLA 33. COEFICIENTES DE TRANSMISIÓN GLOBAL K- VENTANAS, CLARABOYAS, PUERTAS Y PAREDES EN BALDOSAS O ADOQUINES DE VIDRIO

Kcal/hm3 °C

TABLA 41. INFILTRACIONES POR LAS PUERTAS Y VENTANAS EN VERANO

Velocidad del viento 12 kmh

TABLA 49. GANANCIAS DEBIDAS AL ALUMBRADO

TABLA 45. Caudales de aire exterior

TABLA 20. Diferencia Equivalente de Temperatura (℃ ). Muros Soleados o en Sombra.

TABLA 41. Infiltraciones por las Puertas y Ventanas m3/h por m2deavertura

TABLA 14. Típicos de Factores de Diversidad o Coeficientes de Simultaneidad para Edificios Grandes

TABLA 48. Ganancias de Calor Debidos a los Ocupantes

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Proyecto sala teatro