INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 1/41FACULTAD DE INGENIERIA INSTALACIONES DE EDIFICIOS II TRANSFORMACIONES DEL AIRE En las instalaciones de aire acondicionado, el aire va siendo sometido constantemente a transformacionesquemodificanlascondicionesenumeradascuandosemostrel diagrama psicromtrico. Se reconocen los siguientes procesos a los que se somete el aire: 1.Calentamiento a Humedad Especfica constante. 2.Calentamiento con aumento de l a Humedad. 3.Enfriamiento del aire. 4.Enfriamiento y deshumectacin del aire. 1.CALENTAMIENTO A HUMEDAD ESPECFICA CONSTANTE. Esteesunprocesotpicodecalentamientoenaquellasinstalacionesdondenohay incorporacin de humedad. Del baco psicromtrico, partiendo desde el punto al cual le corresponden ciertos valores quecaracterizansuestado,siseproduceunprocesodecalentamientodelaire,la temperatura TBS aumenta, mantenindose constante la He, pero disminuyendo la HR. Podemos graficar el proceso partiendo del punto A con una recta horizontal hasta el punto B a la derecha. Esteprocesoesdecalorsensibl eyestpicodelosprocesosdecalefaccinde invi erno. Comosedijo,noesconvenientequelaHRdiminuyapordebajodel30%,porlos inconvenientesqueproducenalaspersonasalrespirar.Debetenerseencuentasin embargo, que las personas constantemente van aportando humedad al ambiente por lo cual, en general, no es necesario agregar humedad. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 2/41 2.CALENTAMIENTO CON AUMENTO DE LA HUMEDAD. En locales donde es necesario mantener un cierto nivel de HR constante, el proceso al que somete al aire con el calentamiento debe ir acompaado del agregado de vapor de agua, mediante humidificadores. En este proceso se puede hacer de dos formas: a.Agregado de vapor de agua al aire y posterior calentamiento. b.Calentamientodelairehastalatemperaturaestablecidayposterioragregadode humedad. Para este segundo caso, partiendo desde el punto A y con un proceso de calor sensible para calentarelairellegamoshastaelpuntoAydesdeallmedianteelagregadode vapordeaguaalamismatemperaturallegamosalpuntoB,conunprocesodecalor latente. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 3/413.ENFRIAMIENTO DEL AIRE SielenfriamientodelaireserealizasinmodificarlaHe,esdecir sinagregarniquitar humedad, se produce el enfriamiento con un proceso de calor sensible. Siguiendo la recta horizontal desde el punto A al punto B (He=constante), se observa que se aumenta la HR. 4.ENFRIAMIENTO CON DESHUMIDIFICACION Enelacondicionamientodeveranoydebidoalconstanteaportedehumedadporlas personas, el proceso de enfriamiento del aire debe ir acompaado de una disminucin de la humedad especifica He, a efectos de mantener la HR dentro de los limites de confort. Uno de los mtodos utilizados en las instalaciones de refrigeracin consiste en: a.Enfriamientodel airemedianteunprocesode calor sensible, manteniendolaHe constante hasta alcanzar la temperatura de saturacin. Lnea recta de A hasta A. b.Mediante un proceso de calor latente, el vapor de agua condensa diminuyendo la He. Estoserealizamedianteunserpentn(radiador)pordondecirculaaguaoungas refrigerante a una temperatura por debajo de la temperatura de roco del aire. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 4/41 AIRE DE MEZCLA Lostratamientosparaelacondicionamientodeloslocalesocupadosporpersonas, suponen siempre la RECIRCULACIN de un cierto volumen de aire, el cual es: -Calentado en invierno sin agregado de vapor de agua -Enfriado y deshumificado en verano. A efectos de mantener las condiciones de pureza del aire dentro de los lmites de confort y salud, se hace necesaria la incorporacin de aire exterior al local, en un proceso que se llama Renovacin de Ai re. Elairequesetomadelexteriorposee condicionespsicromtricasque,engeneral,no coinciden con el aire de recirculacin del local. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 5/41 RENOVACION DE AIRE Elporcentajederenovacindelairederecirculacin,dependedelacantidadde personas,delasactividadesqueserealizanenellocalyengeneralsonvalores establecidos. El Artculo 66. ANEXO I, del Decreto N 351/79, Reglamentario de la Ley de Seguridad e Higiene, establece: La ventilacin mnima de los locales, determinado en funcin del nmero de personas, ser la establecida en la siguiente tabla PARA ACTIVIDAD SEDENTARIA Cantidad de personas Cubaj e del local en metros cbicos por personas Caudal de aire necesario en metros cbicos por hora y por persona 1343 1629 1921 11215 11512 PARA ACTIVIDAD MODERADA Cantidad de personas Cubaj e del localen metros cbi cos por personas Caudal de aire necesario en metros cbicos por hora y por persona 1365 1643 1931 11223 11518 El cubaje del local se calcula como: personas de NLocal del Volumen Local del Cubaje =Otraformadecalcularelcaudalderenovacindeaire,esatravsdelconceptode NUMERO DE RENOVACIONES. Se encuentran tabulados para el tipo de actividad que se realiza en el local a ventilar, y se han realizado por comparacin con sistemas de ventilacin que funcionan correctamente. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 6/41Debe tenersepresente quelastablashan sidoelaboradaspara edificios dealturalibre entre 4 y 6 metros, por lo que la analoga con alturas superiores debe establecerse con criterio. Por ejemplo, la Norma DIN 1946, establece: Ti po de l ocalTipo de Edi ficio Renovacionesdeai re a la hora Inodoro en:domicilio4-5 pblico/industria8-15 Locales acumuladores 5-10 Cuartos de bao 5-7 Locales de decapado 5-15 Bibliotecas 4-5 Oficinas 4-8 Duchas 15-25 Tintoreras 5-15 Cabinas de pintura 25-50 Garajes aprox.5 Amarios roperos 4-6 Restaurantes - Casinos 8-12 Fundiciones 8-15 Remojos hasta 80 Auditorios 6-8 Cines, Teatros 5-8 Aulas 5-7 Salas de Conferencias 6-8 CocinasDomesticas15-25 Colectivas15-30 Laboratorios 8-15 Locales de aerografa 10-20 Salas de fotocopias 10-15 Salas de mquinas 10-40 INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 7/41Talleres de montajes 4-8 Laminadores 8-12 Talleres de soldadura 20-30 Piscinas 3-4 Despachos de reuniones 6-8 Cmaras blindadas 3-6 Vestuarios 6-8 Gimnasios 4-6 Tiendas 4-8 Salas de reuniones 5-10 Salas de espera 4-6 Lavanderas 10-20 Talleresalteracin pronunciada10-20 poca alteracin3-6 Habitaciones 3-8 Ejemplo: Un Aula tiene una capacidad de 100 personas. Para una superficie estimada de 100 m2 yuna altura promedio de 6 m, a) determinar el caudal de aire del equipo derenovacin de aire, si se adoptan6 renovaciones por hora.b) Verificar la ventilacin mnima segn el Cubaje (Decreto N 351/79): Solucin: a)Volumen del local =100 m2 x 6 m =600 m3. Caudal del equipo de renovacin=6 renovaciones/hr x Volumen del local =6 renovaciones/hr x 600 m3=3600 m3/hr. b) Determinamos el cubaje del local:personam36s 100persona600m3personas de NLocal del VolumenLocal del Cubaje= = =De tabla corresponde:Ventilacin mnima =29 m3/(hr persona) Caudal del equipo de renovacin=29 m3/(hr persona) x n de personas Caudal del equipo de renovacin=29 m3/(hr persona) x 100 personas =3000 m3/hr INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 8/41PUNTO DE CONDICIN DE MEZCLA Cuando mezclamos dos masas de aire de distintas condiciones psicromtricas, se puede encontrar el PUNTO DE CONDICIN DE MEZCLA, partir del diagrama psicromtrico. Para ello identificamos en el diagrama los puntos correspondientes a las dos masas de aire, uniendo los dos puntos con una recta, el punto de condicin de la mezcla divide a la recta en dos segmentos proporcionales a las masas de las mezclas. Ejemplo: Aire interior en estado A: 25 C y 50% HRV= 60 m3/min Aire exterior en estado E: 35 C y 40% HRV= 20 m3/min Total de Aire recirculado: 80 m3/min El aire interior representa el 75% del total, en la recta que une el punto A con el punto B, ubicamos el punto de condicin de mezcla midiendo desde el punto B, hacia el puntoA de mayor masa. CONDICION DEL AIRE DE IMPULSION -En el proceso del acondicionamiento, hay una constante recirculacin de aire, que como ya estudiamos es: -En verano: enfriamiento y deshumidificacin -En invierno: calentamiento sin agregado de humedad. -Paraellodebemosconsiderarquenuestroequipodeacondicionamiento, constantemente est impulsando una mezcla de aire exterior e interior.-En verano, la impulsin del aire de mezcla debe hacerse en condiciones tales que se encuentremsfroyms seco queel aireque hayque desplazardentro del local. -Adems debe compensar las ganancias de calor y humedad dentro del local. -Estas son ganancias por calor sensible y ganancias por calor latente debido a la evaporacin de la humedad generada por las personas. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 9/41 CAUDAL DE AIRE A CIRCULAR El aire fro impulsado al local, progresivamente se va calentando desde la temperatura tI hasta la temperatura tA, por lo cual el calor que toma el aire de impulsin es: QSi=CeGh(tA-tI) Donde: QSi=Ganancia de calor sensible en el ambiente [kcal/hr] Ce=Calor especfico del aire de impulsin (0.24 kcal/kgC) Gh=Cantidad de aire a introducir en el local [en kg/hr]. tA=temperatura del aire del ambiente [C]. tI=temperatura del aire de impulsin [C]. Relacionado peso de aire a introducir con el caudal, se tiene: hrmin60mkg1.2minmC 60 C Gh33(((

= = Donde: C=caudal de aire de impulsin en [m3/min]. = Peso especfico del aire en condiciones normales =1.2 kg/m3. Luego queda: QSi=0.24x1.2x60xC(tA-tI)=17C(tA-tI) Despejando el caudal: ((

=min ) ( 17QSiC3mtI tA Clculo de la Temperatura de Impulsi n tI Se define el Factor de Calor sensible como: QLi QsiQsiFCS+= Donde:Qsi=Calor sensible del aire interior Qli=Calor latente del aire interior Dado que el equipo de refrigeracin, al enfriar el aire de mezcla, acta disminuyendo la humedadespecficaylatemperatura,quitandocalorsensibleycalorlatente,puede ocurrir que las condiciones de humedad al salir el aire del equipo no sean las adecuados, an cuando la temperatura si lo sea. Porlo tanto hay quemantenerunaadecuada relacinentreel calor sensibley el calor total. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 10/41 Eneldiagramapsicromtricosehatrazadolaescaladefactorsensibleparauna condicindelaireinteriorde26.7Cy50%deHR(puntoBenelejemplo),que corresponde a la situacin de confort trmico para el 80% de las personas del local. SiseuneelpuntodeconfortmencionadoconelFCScorrespondientealproblema especfico, se genera una recta que indica las infinitas combinaciones de temperatura y HR del aire con la misma proporcin de calor sensible y latente. Si se prolonga la recta de FCS hasta la curva de saturacin, se determina la temperatura que debe tener el serpentn de refrigeracin del aparato acondicionador, para producir el enfriamiento del aire y la deshumectacin. Este punto lo denominamos PRA Ejemplo: En este ejemplo se determinar la temperatura de impulsin Condicin de diseo Aire Interior: 25C 60% HR(punto A) He=11.8 gr/kg Factor de Calor Sensible: 0.74 H=13.3 kcal/kg de aire seco. Trazando la recta de FCS para la condicin del aire de 26.7C y 50% de HR (punto B). YluegolaparalelaaestarectaperopasandoporelpuntoA,larectaparalas condiciones de diseo. Prolongando la recta de diseo hasta la curva de saturacin se obtiene la temperatura de roco (punto PRA), donde las condiciones son: 15.4C 100% HR (punto PRA) He=11.1 gr/kg HA=10.4 kcal/kg de aire seco. Si se analiza esta recta de derecha a izquierda es decir desde el punto A hasta el punto PRA,seobservaelprocesodelatransformacindelairequeestacirculando,cuando pasa por el equipo de refrigeracin. Desde la condicin A hasta la condicin PRA: -Temperatura:disminuyeprogresivamentehastalacondicinPRA,cediendoel calor ganado en el ambiente. -Humedad Especfica: disminuye.-HR: aumenta por la disminucin de la temperatura hasta la saturacin. -Entalpa: disminuye. Desde la condicin PRA hasta la condicin A: -Temperatura:aumentaprogresivamentehastalacondicinA,tomandoelcalor ganado en el ambiente -Humedad Especfica: aumenta por el vapor de agua incorporado en el ambiente.-HR: disminuye por el aumento de la temperatura. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 11/41-Entalpa: aumenta. Dado que no todo el aire que pasa por el serpentn del aparato, toca la superficie que se encuentra a la temperatura de roco (PRA), la temperatura ms baja que se puede lograr en el aire de impulsin es un poco mas alta que la que se determin con el diagrama. Es por ello que se habla de la eficiencia o factor de by-pass del serpentn. La temperatura ms baja que se puede lograr ya no se corresponde con la humedad de saturacinsinoconunvalormenorquevaradeacuerdoalserpentn,desdeun80% hasta un 95% de HR. Siconsideramosporejemplounequipoquelograun95%deHR,seencuentrala temperatura sobrelarectade FCS, 16.4C,determinndose aselpuntoI,quedalas condiciones del aire de impulsin al local: Condicin del Aire de Impulsin:16.4C 95% HR (punto I) He=11.3 gr/kg H=10.7 kcal/kg de aire seco. Cantidad de calor extrado (Sensible+latente)=HA-HI=13.3-10.7=2.6 kcal/kg. Estatemperaturadelairedeimpulsin,eslamximatemperaturaquepermitela extraccin cantidad de calor determinada. Temperatura mayores extraen menos calor y temperatura menores extraen mayor calor. Si se analiza el proceso de enfriamiento del aire desde el punto A hasta el punto I, como la superposicin de dos procesos; a)Deshumectacin a temperatura constante:Desde A hasta A. En este caso el proceso es calor latente HA=12.85 kcal/kg Calor latente extrado=HA-HA=13.3-12.85=0.45 kcal/kg. b)Enfriamiento a humedad especfica constante Desde A hastaI. El proceso es a humedad especfica constante. Calor sensible extrado=HA-HI=12.85-10.7=2.15 kcal/kg. Cantidad de calor extrado=Calor Sensible+Calor latente=2.15+0.45=2.6 kcal/kg. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 12/41PRAABI A'RECTA FCS Condicin del Aire de Impulsin en el caso de que se incorpore Aire Exterior. Estas condiciones se presentan cuando se incorpora aire exterior para la renovacin del aire interior. La mezcla se realiza dentro del equipo de refrigeracin, antes de pasar por el serpentn. Supongamos: Caudal de Renovacin de Aire Exterior=46 m3/min 28.57% Caudal de Recirculacin sin renovacin =115 m3/min 71.43% Caudal del Aire de Impulsin al Local=161 m3/min.=9660 m3/hr Es decir se tiene dos flujos de aire con las siguientes condiciones: Condicin de diseo Aire Interior: 25C 60% HR(punto A) He=11.8 gr/kg HA=13.3 kcal/kg de aire seco. Condicin de diseo Aire Exterior: 38C 40% HR(punto E) He=17 gr/kg HE=19.6 kcal/kg de aire seco. Se debe encontrar las Condiciones del Aire de Mezcla Condicin del Aire de Mezcla: 28.8C 54% HR(punto M) INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 13/41 He=13.3 gr/kg HM=15.05 kcal/kg de aire seco. VeI=0.873 m3/kg de aire seco. Si se une el punto M con el punto I, se determina la recta que da la transformacin del aire de mezcla. Condicin del Aire de Impulsin:16.4C 95% HR(punto I) He=11.1 gr/kg HI=10.7 kcal/kg de aire seco. VeM=0.873 m3/kg de aire seco. Prolongando la recta hasta la curva de saturacin, se obtiene el punto PRS, que da la temperatura de roco del serpentn, para el aire de mezcla. TPRS=15.1C Calor Total de Extraccin (Aire Interior+Aire Exterior) Recordando que: Se define entalpa de una sustancia como la suma del calor latente ms el calor sensible total de la sustancia. H=Calor sensible+Calor Latente La entalpa total en el punto M, corresponde a la suma de los calores sensibles y latentes, tanto del aire interior como del aire exterior. En el punto M: HM=15.05 kcal/kg VeM=0.873 m3/kg La entalpa total en el punto I, corresponde a la suma de los calores sensibles y latentes, tanto del aire interior como del aire exterior. En el punto I: HM=10.70 kcal/kg Por lo tanto la cantidad de calor total a extraer es la diferencia entre la entalpa del aire de mezclaalaentradadelserpentn(condicinM)ylaentalpadelairedesalidadel serpentn (condicin I) Calor Total de Extraccin =((

((

((

=kgmVeMkgkcalHI HMhrmC QTM31) (3 hrkcalkgmkgkcalhrmQT 02 . 481343873 . 01) 7 . 10 05 . 15 (39660 = =INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 14/41Seobservaqueamayor caudal circulante, mayorcantidadde calorque seextrae,ya menor temperatura del serpentn mayor cantidad de calor que se extrae. Si por ejemplo adoptamos el siguiente punto de impulsin: Condicin del Aire de Impulsin:15C 95% HR(punto I) HI=9.8 kcal/kg de aire seco. Calor Total de Extraccin=((

((

((

=kgmVeMkgkcalHI HMhrmC QTM31) ' (3 hrkcalkgmkgkcalhrmQT 580923873 . 01) 8 . 9 05 . 15 (39660 = = PRAABI A'EMI 'RECTA FCSPRSE' INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 15/41LOCAL A ACONDICIONARSERPENTNDUCTO DE IMPULSINDUCTO DE RETORNO INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 16/41CONFORT TRMICO Para que una persona se encuentre en equilibrio fisiolgico con elmedio que lo rodea, debenpresentarseciertascondicionesquehacenalbienestardelamisma.Estas condiciones ambientales son: 1.la temperatura. 2.la humedad. 3.la acstica. 4.la i luminacin. 5.las condiciones del aire.Cuando la persona bajo estas condiciones combinadas, siente a travs de su organismo un estado de bienestar, se dice que est en estado de CONFORT FSICO. Elconfortfsiconoessuficienteparaquelapersonasesientabien,intervienenotros factores que tiene que ver con las actividades que realiza, las condiciones emocionales, etc. EnestaclasevamosatratarnicamentelascondicionesquehacenalCONFORT TERMICO. Sesabequeelcuerpohumanotiendeapermanecerconunatemperaturacorporal alrededor de los 37.Cuando las condiciones medio ambientales hacen que el cuerpo no pueda mantener esa temperatura,elorganismoponeenfuncionamientocomplejosmecanismosfisiolgicos que tienden al control de los factores que se afectan por el cambio de temperatura. Por ejemplo, se sabe que cuando hay una disminucin de temperatura el rgano que es la piel,recibesealesdecontrolgenerandoloqueseconocecomopieldegallina, acompaando a este fenmeno el escalofro. Elconjuntodereaccionesyprocesosfsico-qumicosqueinvolucranlasreacciones fisiolgicas se denomina METABOLISMO. Enlafigurasemuestranlosmecanismosmetablicosqueponeenfuncionamientoel cuerpo para compensar las variaciones de temperatura. Engeneral sepuede decirquecuandoseestagustoconelmedioambiente,nose presta atencin a su temperatura.INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 17/41La sensacin de confortdepende de 4 factores:1.Temperatura del aire. 2.El grado de humedad del aire. 3.Temperatura de l as superficies adyacentes. 4.La velocidad del aire.1. TEMPERATURA DEL AIRE Se ha establecido que la temperatura de confort es: Invierno (ropaje normal) de 20 a 22 gradosVerano (ropaj e ligero) de 22 a 25 en verano. El hecho de que los mrgenes de temperatura se distintos se debe a que el metabolismo hace que el cuerpo se adapte a las condiciones externas. 2. EL GRADO DE HUMEDAD DEL AIRE Comose vioen lafiguraanterior,una delasformas quetiene el cuerpo humano para evacuarelcalorexcedenteesatravsdelaevaporacinportranspiracinypor respiracin. Laevaporacinportranspiracindependercomoyaseestudianteriormente-dela capacidaddeabsorberhumedaddelairecircundante,estoesdelaHUMEDAD RELATIVA. Los lmites normales de humedad relativa, dentro de lo cuales la persona se encuentra cmoda, varan de: 30% a 70%, siendo un valor ptimo una HR del 50%. 3. TEMPERATURA DE LAS SUPERFICIES ADYACENTES Otradelasformasdetransmitirelcalorgeneradoporelcuerpoesatravsdela radicacin,deallquesilassuperficiesadyacentesalcuerposeencuentranamenos temperatura, habr un flujo de calor desde el cuerpo a las superficies e inversamente, si el cuerpo posee menor temperatura el flujo de calor se dar desde las superficies hacia el cuerpo. Porelloesquenobastalograrlatemperaturaadecuadadelairesinotambindelas paredesdeunlocal,ademsdeotrosfactoresquesepresentancomoserla condensacin del vapor de agua sobre las superficies fras. Las temperaturas superficiales no deben ser demasiado bajas en invi erno o altas en verano,debiendoestarenloposibledentrodelentornodelatemperaturadelaire del local, con una diferencia que no supere l os 5C. Ejemplo: Supongamos: Temperatura del aire exterior te=0C. Temperatura del aire interior ti=20C. Muro de mampostera de ladrillos macizos de 15 cm de espesor con revoque: k=2.30 kcal/hm2C. Rsi=0.14 hm2C/kcal INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 18/41Consideremos una superficie testigo de 1 m2. La cantidad de calor que se transmite de adentro hacia fuera es: ( )hkcal46 C 0) (20 1mC hmkcal2.30 t t KS Q22e i= = = Si recordamosTransmisin de calor del aire interior a la cara interna de la pared. Esta transmisin se realiza por conveccin y radiacin a travs de la capa del aire de contacto y por los elementos ms calientes hacia la pared considerada. ) S(t Qi i i = Y despejando iCmhkcalkcalC hmCRsiQ Q 56 . 1314614 . 0 20StS t 22iii i= = = =Con lo cual la diferencia de temperatura entre el aire interior y la pared es: 20C-13.56=6.44C. Valor que supera el lmite aceptable. 4. LA VELOCIDAD DEL AIRE.Se sabe que el aire en movimiento aumenta la capacidad de evacuar calor a travs de la transpiracin. En verano, el aire con cierta velocidad puede provocar una sensacin de bienestarperoeninviernoprovocamalestaryanafectarlasreaccionesfisiolgicas normales. El aire sin movimiento provoca tambin sensaciones de malestar. Se acepta las siguientes velocidades del aire en las zonas de estar: Verano: de 5 a 12 m/min Invierno: de 5 a 8 m/min PUREZA DEL AIRE El otro factor importante que hace al bienestar y salud de las personas es la pureza del aire que se respira. Se deben controlar la presencia de polvo, bacterias, olores, gases de combustin, etc., de los locales a efectos de mantener las condiciones adecuadas., tanto para la salud como INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 19/41paralosequiposmecnicosquehubiere.Estoseconsigueentreotrascosasconuna adecuada renovacin de aire, de acuerdo a la cantidad de personas y a las actividades que se realizan. ABACO DE CONFORT Estudios de la ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) de EEUU, determinaron limites de temperatura y humedad relativa dentro de los cuales un cierto porcentaje de personas se encuentran cmodas.Siparaunadadavelocidaddelaireseubicantodoslospuntosdeigualsensacin trmica,seobtienencurvasdeIGUALSENSACIONTERMICA,ocurvasde TEMPERATURA EFECTIVA.CadavalordeTEMPERATURAEFECTIVAsecorrespondeconciertosvaloresde temperatura, humedad relativa y movimiento del aire, que producen una dada sensacin trmica. Los resultados estn volcados en el ABACO DE CONFORT, donde se relacionan: 1.Lneas de humedad relativas HR.2.Temperatura de bulbo seco TBS. 3.Temperatura de bulbo hmedo TBH. 4.Porcentaje de personas que experimentan sensaciones de confort. LIMITACIONES AL ABACO DE CONFORT -Ocupacin en actividades livianas como lectura, trabajo de oficina, etc. -Se ha tomado el promedio de todos los climas. En zonas de climas extremos los valores pueden diferir. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 20/41-Movimientodeairepequeo.Silasvelocidadesdelazonadepermanencia aumentan, se produce una disminucin de la temperatura efectiva. -Nosetieneencuentalosefectosderadiacinqueamenudosonmuy significativos, como una pared fra en invierno o una caliente en verano. -Lasdiferenciasentreelaireinteriorylastemperaturasmediassuperficialesno deben ser mayores de 5C, tendiendo en lo posible a ser iguales. -Los valores del baco se refieren a perodos de permanencia prolongados. -Cuandolapermanenciaesbreve,nodebenprovocarsebruscosdescensosde temperaturas, admitindose en verano 8 a 10C como mximo con respecto al aire exterior. CONDICIONES DE DISEO INTERIOR Losparmetrosdediseoparalograrlascondicionesdeconfort,dependerndela estacin del ao, ya sea verano o invierno. Enlaprctica, suelen adoptarselas siguientescondicionesdediseoparaactividades sedentarias: Recomendado Aceptable Viviendas, departamentos, oficinas del personal: Recomendado:25C50% HR (verano) 21,5C50% HR (invierno) Aceptable:26,7C50% HR (verano) 20C50% HR (invierno) Para otros casos puede adoptarse: Locales de negocios, bancos, tiendas, locales comerciales: 26C 50% HR (verano)19C 50 % HR (invierno) Cines, teatros, auditorios: 25C 60% HR (verano)20C 50%. HR (invierno) Localesindustriales:debeanalizarsecadacasoparticularsobrelabasedelas necesidades climticas del proceso de fabricacin. Para locales con cierta actividad debe reducirse la temperatura de diseo en invierno. Por ejemplo se puede adoptar para calefaccionar: Gimnasios o locales de trabajos pesados:15C. Vestuarios, talleres de trabajos livianos:18C. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 21/41CONDICIONES DE DISEO DEL AIRE EXTERIOR Paradeterminarlascondicionesdediseoexteriores,noseadoptanlosvalores extremos, que se presentan durante pocos das y son de corta duracin. Elcriteriogeneralespromediarlascondicionesdetemperaturasextremasconlas medias, para fijar los parmetros de proyecto. Lo mismo ocurre con las humedades relativas, que en verano cuando las temperaturas son altas varan del 30 al 45% y cuando son bajas en invierno, oscilan del 80 al 95%. Enefecto,deberecordarsequecuandolastemperaturassonbajas,conmuypocos gramos de vapor de agua se llega a la saturacin del aire, mientras que con temperaturas altas tiene gran capacidad de absorcin de humedad para saturarse (pg. 53). Se pueden adoptar las siguientes condiciones establecidas en el cuadro l-III INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 22/41CARGAS DE ACONDICIONAMIENTO Sedefi necomoCARGADEACONDICIONAMIENTOalacantidaddecalorque hay queextraerenveranoola cantidad decalorque hay queagregareninviernopara mantener l as condiciones de humedad y temperatura prefijadas. Se dividen en dos partes: Cargas de acondicionamiento en verano Cargas de acondicionamiento en invierno Clasi ficacin de las cargas de acondi cionamiento DE VERANO Por la fuente: Externas; Cuando la carga viene del exterior. Transmisin de calor:por paredes y techos debido a la diferencia de temperatura entre el aire exterior y el aire exterior. Efecto sol ar:Ganancia instantnea de calor sobre ventanas. Accin retardada del pasaje de calor sobre paredes y techos. Calor aportado por elAire ExteriorInternas: Cuando la ganancia de calor viene del interior del local. Personas;disipan calor sensible y latente. Iluminacin. Otras: artefactos elctricos, motores, etc. Por la forma: Calor sensible: es el calor que ingresa y provoca un aumento de temperatura del aire del local. Calor latente: es el calor que se agrega con el vapor de agua y que no provoca aumento detemperatura;caloraportadoporlaspersonaportranspiracinyrespiracinyporla incorporacin de aire exterior. CALCULO DE LAS CARGAS DE ACONDICIONAMIENTO CARGAS EXTERNAS Aefectosdelclculodelascargasexternasdeacondicionamiento,consideramosdos cargas fundamentales: 1)Flujo de calor a travs de paredes y techos. a)Paredes y techos que limitan a locales no calefaccionados. b)Paredes y techos que limitan al exterior. 2)Flujo de calor a travs de vidri os. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 23/413)Calor aportado por el aire exterior de renovacin 1)FLUJO DE CALOR A TRAVS DE PAREDES Y TECHOS a)Paredes y techos que limitan a locales no cal efaccionados. El calor que se transmite por los muros y techos y se calcula con la ecuacin general: t KS Q A = Donde: Q=calor que se transmite por la pared o techo en [kcal/hr] K=coeficiente de transmitancia trmica de la pared o techo en [kcal/hrm2C]. S=rea del elemento considerado en [m2]. t A=diferencia de temperatura entre el local no calefaccionado y la temperatura de diseo exterior en [C] Temperatura del local no calefaccionado: se adopta de 3 a 5C menos que la temperatura exterior. b)Paredes y techos que limitan al exterior. Enlatransmisindecalordeparedesytechosquelimitanalexterior,intervienen mltiples factores: -Caractersticas de la pared o techo. -Orientacin de los elementos y latitud del lugar. -Da y hora. -Color y caractersticas de las superficies. -Variacin diaria de la temperatura de aire exterior. -Velocidad del aire exterior. -Sombras y reflejos de edificios vecinos. -Efecto de retardo, la masa del elemento posee una cierta inercia trmica, que hace que tarde en calentarse y que an emite calor cuando la radiacin solar ha cesado. El manejo de todas las variables enumeradas es complicado, para ello se ha definido una DIFERENCIA DE TEMPERATURA EQUIVALENTE, que toma en cuenta esos factores. El calor que se transmite por los muros y techos y se calcula con la ecuacin general: e equivalentt KS Q A = Donde: Q=calor que se transmite por la pared o techo en [kcal/hr] K=coeficiente de transmitancia trmica de la pared o techo en [kcal/hrm2C]. S=rea del elemento considerado en [m2]. e equivalentt A=diferencia equivalente de temperatura en [C] INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 24/41Clculo de e equivalentt A Un mtodo para emprico para calcular e equivalentt A, utiliza tablas elaboradas para: -Muros de Color Oscuro. -Muros de Color Medio. -Muros de Color Claro. -Techos de Color Oscuro. -Techos de Color Medio. -Techos de Color Claro. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 25/41 La TABLA N 9 (Daz) proporciona el e equivalentt A para las siguientes condiciones: a)Radiacin solar correspondiente a 35 de latitud sur en el mes de enero (Buenos Aires). b)Variacin trmica diaria de 10.9 k (10.9C). c)Diferencia de temperatura interior y exterior de proyecto de 10k (10C). d)Coeficiente deabsorcindemurosytechosde color claroigual a 0.50, de color medio igual a 0.70 y de color oscuro igual a 0.90. e)Las horas indicadas son horas solares. CuandolascondicionessondiferentesalasdelaTabla,sehacenlassiguientes correcciones para obtener el e equivalentt A Correcci ndelaDiferenciadeTemperaturaporTEMPERATURAYLATITUD DIFERENTE A LA TABLA N 9 (Daz, pgina 394) ) tes tem (RmRsb tes a te A A + A + = A= Ate Diferencia de temperatura equivalente corregida = a Correccin proporcionada por la TABLA N 8 Teniendo en cuenta: a)un incremento distinto de 10 k entre la temperatura interior y exterior (esta ltima tomada a las 15 horas del mes considerado (t de proyecto). Y/O b)Una variacin DIARIA de la temperatura de bulbo seco exterior distinta de 11 c. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 26/41 = AtesDiferencia equivalente de temperatura a la hora consi derada para la pared a la sombra Se entra a la Tabla N 9 con el color de muro correspondiente, con orientacin NORTE, (pared a la sombra). = Atem Diferenciaequivalentedetemperaturaalahoraconsideradaparal apared soleada. Se entra a la Tabla N 9 con el color de muro correspondiente, con la orientacin que tiene el muro. = b Coeficiente que considera el color de la cara exterior de la pared. = b 1 Paredes y techos color oscuro (azul oscuro, rojo oscuro, marrnoscuro, etc.). 78 . 0 = b Paredes y techos color medio (verde,azul, gris claro). = b 0.55 Paredes y techos color claro (blanco, crema, etc.). = Rs Mxima insolacin (kcal/hr.m2), correspondiente al mes y latitud supuesto, a travs de una superficie acristalada vertical para la orientacin considerada (en el caso de pared) u horizontal (techo), TABLA N 5 (Daz, pgina 388) = Rm Mxima insolacin (w/m2), correspondiente al mes de febrero y 35 de latitud sur, a travs de una superficie acristalada vertical para la orientacin considerada (en el caso de pared) u horizontal (techo), TABLA N 5. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 27/41 2)FLUJO DE CALOR A VIDRIOS Ganancia de Calor por Transmisin. Se calcula con la expresin general t KS Q A =Donde: Q=calor que se transmite por el vidrio en [kcal/hr] K=coeficiente de transmitancia trmica del vidrio en [kcal/hrm2C]. S=rea de la superficie vidriada en [m2]. t A =diferencia de temperatura de proyecto (sin correciones) en [C] INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 28/41Ganancia de Calor por Radiacin Difusa. f . Rs . S Q =Donde:S=rea de la superficie vidriada en [m2] = Rs Mxima insolacin (kcal/hrm2), correspondiente al mes y latitud supuesto, a travs de unasuperficieacristaladaverticalparalaorientacinconsideradatablaN5-0,(Daz, pgina 388). f=factor de proteccin del vidrio de Tabla N 6 (Daz, pgina 390) 3)CALOR APORTADO POR EL AIRE EXTERIOR DE RENOVACIN a)) t 17C(trenovacin exterioraire sensible Calor interior exterior =b)Calor latente aportado por el caudal de aire exterior=42C(He-Hi) Donde: C=caudal de aire exterior He=humedad especfica del aire exterior Hi=humedad especfica del aire interior INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 29/41CARGAS INTERNAS Es la ganancia de calor dentro del local. Personas;disipan calor sensible y latente. Iluminacin. Lmparas Incandescentes Calor disipado=0.86 kcal por cada watts instalado. Lmparas FluorescenteCalor disipado=1.2x0.86 kcal por cada watts instalado. SISTEMAS DE REFRIGERACIN Refrigeracin Mecnica Enlosciclosqueutilizanunfluidorefrigeranteseemplealapropiedaddehacerlos absorbercalorenestadolquidoparaevaporarseatemperaturasybajaspresiones. Luego para restituirlos nuevamente a las condiciones iniciales se los hace condensar a mayor presin y temperatura, para ceder el calor al medio circundante normalmente aire o agua y los mtodos o sistemas normalmente empleados son: Refrigeracin Mecnica Enlasemuestraunsistemabsicoderefrigeracin,elqueestcompuestodelos siguientes elementos: Compresor Condensador Dispositivo de expansin Evaporador Estoselementos,estnincorporadosenuncircuitocerradovinculadospormediode tuberasdeinterconexin,quepermitenhacercircularelfluidorefrigeranteduranteel ciclo, de forma continua, empleando ventiladores en el evaporador y condensador, para favorecer la transferencia del calor mediante la circulacin forzada del aire. Elfuncionamientosebasaenunfluidorefrigerante,alcualmedianteunaseriede dispositivos se le hace absorber calor en un lugar de baja temperatura como es el aire del local, transportarlo y cederlo a otro lugar de mayor temperatura, como puede ser el aire exterior y comoelcalordebefluirdeunafuente de bajaa unadealta temperaturaen contradelatendencianatural,paralograreseobjetivoesnecesarioaportarenergao trabajo mecnico mediante un compresor. El ciclo de refrigeracin se basa en aprovechar laspropiedadesdecambiosdeestadosfsicasdelassubstancias,comoserla vaporizacin o la condensacin INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 30/41Sabemos que el agua hierve a 100C en un recipiente abierto, a la presin atmosfrica normal de 101.3 kPa (14.7 psia). En un recipiente cerrado, donde se puede controlar la presin, se puede cambiar el punto de ebullicin. Si se incrementa la presin en el recipiente, tambin se incrementa el punto de ebullicin. Si se disminuye la presin, se disminuye tambin la temperatura de ebullicin del agua. Este mismo principio se aplica a todos los lquidos. El trabajo de refrigeracin se tiene que tratar con refrigerantes en sistemas cerrados, a presiones variables.Sisecontrolanestaspresiones,secontrolanlas temperaturasdel refrigerante en diferentes puntos del sistema. Por lo tanto, se puede lograr que hierva el refrigerante (EVAPORADOR) a baja temperatura en un punto (disminuyendo su presin), yquedespus,secondense(CONDENSADOR)aaltatemperaturaenotropunto (aumentando su presin). Para cualquierlquido,latemperaturaala que selleva a cabolaebullicin, se conoce como"temperaturadesaturacin",ysupresincorrespondiente,seconocecomo "presin de saturacin". Liqui do Refrigerante Un refrigerante es cualquier cuerpo o sustancia que acte como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. Desde el punto de vista de la refrigeracin mecnicaporevaporacindeunlquidoylacompresindevapor, sepuededefiniral refrigerante como el medio para transportar calor desde donde lo absorbe por ebullicin, a baja temperatura y presin, hasta donde lo rechaza al condensarse a alta temperatura y presin.Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeracin mecnica. Cualquiersustanciaque cambiedelquido avaporyviceversa,puedefuncionarcomo refrigerante,ydependiendodelrangodepresionesytemperaturasaquehagaestos cambios, va a tener una aplicacin til comercialmente. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 31/41 INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 32/41 SISTMAS DE AIRE ACONDICIONADO AIRE/AIRE COMPACTO TIPO VENTANA Esunsistemamonoblocqueincluyetodosloselementos(evaporador,Compresor, condensador) en una sola unidad y se instala en un hueco de la ventana (o muro exterior). Ventajas -Necesita poco espacio, debido al sistema de montaje. -Refrigeracin disponible a bajo costo. -Posibilidad de Renovacin de Aire. Inconvenientes -El nivel sonoro es bastante elevado, al incluir todos los componentes en la misma unidad. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 33/41-Eficiencia energtica ms bien baja. -No se puede tener un control de humedad. Aplicacin tpica -Habitacionesolocalespequeosquenecesitanunarefrigeracinsencilla,con coste bajo. FAN-COIL TIPO CASSETTE INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 34/41Este sistema esta formado por dos unidades unidas con una conexin frigorfica: -Una unidad exterior que permite al fluido frigorfico el intercambio de calor con el aire exterior -Una unidad interior que permite el intercambio de calor entre el fluido frigorfico y el aire del local. La unidad interior es un cassette colocada en el falso techo. Ventajas -El ms bajo nivel sonoro interior, de todos los sistemas de aire -Necesita poco espacio -Disponible toda la superficie del suelo -Posibilidad de tomar aire exterior -Flujo de aire orientable (hasta 4 direcciones posibles) -Posibilidad de enviar el aire a otras dependencias -Mando a distancia -Facilidad de montaje y conexionado -Posibilidad de alimentar, con una unidad exterior, varias unidades interiores ("multi-split") -Inconvenientes -Unidad exterior ruidosa, en algunos casos. -Poco esttico -Distribucin de aire poco satisfactoria. -Regulacin -El sistema dispone de 5 modos diferentes de funcionamiento: -Frio/Calor (reversible)/Automtico/Deshumificacin/Ventilacin -El montaje del sistema debe realizarse de acuerdo con las -instrucciones suministradas por el fabricante. -Dejar un espacio libre alrededor de las unidades interior y -exterior para facilitar el mantenimiento. -Aislar las conexiones frigorficas. -Zona ventilada alrededor de la unidad exterior -Montar la unidad exterior, en el suelo, o colgada sobre un -soporte adecuado. -Afn de evitar la propagacin de ruidos se deben realizar ciertas -acciones especficas: INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 35/41-La evacuacin de los condensados debe conectarse con el sistema de canalizacin mas prximo, mediante un sifn.Aplicaciones tpicas Sistemarecomendadoparalocalescomercialesdonde,debidoalsistemade construccin, el nico espacio disponible sea el falso techo. FAN-COIL TIPO PARED O SPLIT Estesistemaestformadopordosunidades, unidas con una conexin frigorfica: -Unaunidadexteriorquepermitealfluido frigorfico el intercambio de calor con el aire exterior. -Unaunidadinteriorquepermiteel intercambio de calor entre el fluido frigorfico y el aire del local. -Launidadinterioresunclimatizadortipo mural colocado en la parte alta de la pared o sobre alguna de las aberturas de la fachada (ventanas, etc.) Ventajas -Bajo nivel sonoro interior -Necesita poco espacio -Flujo de aire orientable. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 36/41-Mando a distancia -Facilidad de montaje y conexionado -Posibilidad de alimentar, con una unidad exterior, varias unidades interiores ("multi-split") Inconvenientes -Unidad exterior ruidosa -Poco esttico -Difusin de aire no satisfactoria. Regulacin El sistema dispone de 5 modos diferentes de funcionamiento: -Frio/Calor (reversible)/Automtico/Deshumidificacin/Ventilacin Elmontajedelsistemadeberealizarsedeacuerdoconlasinstruccionessuministradas por el fabricante. -Dejar un espacio libre alrededor de las unidades interior y exterior, para facilitar el mantenimiento. -Aislar las conexiones frigorficas. -Zona ventilada alrededor de la unidad exterior. -Montar la unidad exterior con soporte seguro. -La evacuacin de los condensados debe conectarse con el sistema de canalizacin mas prximo, mediante un sifn.Aplicaciones tpicas: Convenienteparalocalesresidencialesyterciarioquenodispongandeespacioenel suelo o huecos en los muros. FAN-COIL TIPO CONSOLA O SPLIT PISO TECHO

INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 37/41 Este sistema esta formado por dos unidades unidas por una conexin frigorfica: -Una unidad exterior que permite al fluido frigorfico el intercambio de calor con el aire exterior -Una unidad interior que permite el intercambio de calor entre el fluido frigorfico y el aire del local. La unidad interior es un climatizador, tipo consola, que se coloca en la parte baja de la pared.Enalgunos casos, esposible colocarlaenlaparte alta delapared, sujetadaal techo. Ventajas -Posibilidad de renovacin de aire. -Bajo nivel sonoro interior -Disponible toda la superficie del suelo -Diferentes tipos de colocacin de las consolas -Filtro de aire -Flujo de aire orientable -Mando a distancia -Facilidad de montaje y conexionado INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 38/41-Posibilidad de alimentar, con una unidad exterior, varias unidades interiores (multi-split) Inconvenientes: -Unidad exterior ruidosa, en algunos casos. -Poco esttico -Difcil acceso a la consola cuando se coloca en lo alto del techo Aplicaciones tpicas Conveniente para locales del residencial y terciario. COMPACTO, TIPO ROOFTOP, CON IMPULSIN A CONDUCTOS INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 39/41 En este tipo de instalacin el equipo incluye, en una sola unidad, los dos intercambiadores deaire,elcompresor,lavlvulareductora,losfiltrosmvilesenlatomadeaire,el dispositivo de control y, eventualmente, una resistencia de apoyo. Elprimerintercambiadorpermitealfluidointercambiarcalorconelaireexterior.El segundo asegura el intercambio trmico entre el fluido y el aire ambiente. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 40/41La distribucin de este aire ya refrigerado (o calentado en invierno) en el local se realiza a travs de una red de conductos o de un plenum. Puede ser un sistema de calentamiento elctrico o a gas. Ventajas -Instalacin discreta si se dispone de un tico o similar. -Distribucin silenciosa por aire -Confort trmico aceptable. Inconvenientes Instalacin y montaje complicados (tendido de conductos, aperturas en techos). -Son necesarias rejillas de impulsin y retorno. -Dificultad de equilibrado de la distribucin de aire. -No se puede realizar el control de la humedad relativa. -No es posible un resultado satisfactorio en todas las dependencias. Regulacin La regulacin, todo/nada, acta sobre compresor y ventilador. La temperatura se controla en un nico punto de la zona. La instalacin de una sonda en el retorno no es aconsejable ya que, cuando el ventilador esta parado, no permite obtener una temperatura ambiente representativa. La sonda ambiente acta sobre la marcha del compresoryhacevariarlatemperaturadelaireimpulsadoalobjetodemantenerla temperatura a la consigna fijada por el usuario. En funcionamiento de invierno, esta misma sonda acta sobre la batera elctrica, o sobre el compresor en los equipos Bomba de Calor. La instalacin de controles de caudal variable en cada dependencia es posible, aunque tiene la limitacin propia de los equipos de expansin directa, lmite de caudal mnimo de aire y de la temperatura de retorno a la batera, ambos factores pueden poner en peligro el compresor. Existen fabricantes que tienen sistemas compatibles que garantizar dentro de un margen, el buen funcionamiento del compresor. Instalacin y montaje El montaje del equipo debe realizarse de acuerdo con las instrucciones suministradas por el fabricante. -Dejar un espacio libre alrededor del equipo, para facilitar el mantenimiento. -Aislacin de los conductos de impulsin siempre. -Aislacin de los conductos de retorno si fuera necesario. -La velocidad del aire en los conductos debe limitarse a 5m/s y a 3m/s en las rejillas de impulsin y de retorno. -Elclimatizadordebeestarlomasalejadoposibledelashabitaciones particularmente sensibles a molestias acsticas (dormitorio...). -Fijaciones flexibles para evitar la propagacin de las vibraciones en los conductos de impulsin y retorno. INSTALACIONES DE EDIFICIOS II Ing. Gustavo L. Lazarte 41/41-La evacuacin de los condensados debe conectarse con el sistema de canalizacin ms prximo, mediante un sifn. Aplicacin tpica -Dependencias comerciales o residenciales con varios locales a acondicionar.