CLIMATIZACION
Calor Específico
Cantidad de calor que es preciso suministrar a una sustancia para conseguir que 1 kg de
dicha sustancia aumente 1ºC su Tª
Unidades. J/kg K (SI) Kcal/kgºC (usual)
Dos cuerpo con la misma masa, no aumentan su Tª de la misma manera…dependerá de
se calor específico.
Nos interesan sustancias con calor específico alto ,para el transporte de calor, pues así
necesitaremos menos cantidad de dicha sustancia.
Ce agua 1 Ce aire 0,24
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CONCEPTOS BASICOS
Calor Sensible
Calor empleado únicamente en variar la Tª de un cuerpo…no hay cambio de estado
Q = m Ce (T2-T1)
Calor latente
Calor empleado en el cambio de estado. P,T permanecen constantes.
Las temperaturas a las que se producen los cambios de estado, dependen de la presión.
Ej. Agua. P:760mmHg Tªeb :100ºC
Agua. P:1020mmHg Tªeb :108ºC
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CONCEPTOS BASICOS
Entalpía
Cantidad de calor total, sensible más latente, contenido en la unidad de masa de una
sustancia, referida a un determinado origen.
Q = m ( h2 – h1) Kcal/kg
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CONCEPTOS BASICOS
Llamamos refrigeración al proceso mediante el cual se
extrae calor de una sustancia (en general agua o aire), para
mantenerla a una determinada temperatura.
El proceso se basa en la evaporación de un líquido (paso
de líquido a vapor).
Durante el proceso, este fluido absorbe calor del medio
que le rodea …lo enfría.
Este fluido, que cambia de estado durante el proceso, se
llama refrigerante.
Dos tipo de procesos:
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
EL CLICLO FRIGORÍFICO T1FOCO
CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
Ciclo abierto
Ciclo cerradoη = Q2 /W
El refrigerante se pierde en la
atmósfera tras
evaporarse…debe ser inocuo.
El refrigerante más usado es el
agua
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO ABIERTO
En la práctica:
Se hace pasar aire a enfriar, impulsado por un ventilador, a través de un panel
humidificado
El agua del panel humidificado, se evapora, robando calor al aire, que saldrá a menor
temperatura y una mayor humedad.
No se consiguen más de 8 o 9 ºC de diferencia de temperatura
Debido a la carga de humedad, no es aconsejable para el confort de las personas pero síes apto para usos industriales o grandes espacios.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO ABIERTO
El refrigerante circula permanentemente por el
interior de un circuito cerrado, pasando por
diversas fases para su reutilización.
El ciclo más usado se llama compresión
mecánica.
Desde un foco frio (local a enfriar), se bombea
calor a un foco caliente (exterior).
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO T1FOCO
CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
η = Q2 /W
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
EL COMPRESOR
Su misión es aumentar la P y T del refrigerante
para que éste alcance las condiciones adecuadas
para poder ceder calor a otro fluido o medio que
estará a una T superior que el fluido o local que
se ha enfriado
ASPIRACIÓN
BP
DESCARGA
AP
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
EL CONDENSADOR
Es un intercambiador de calor, donde el
refrigerante cede calor a otro fluido. Éste suele
ser el aire ambiente o agua que proviene de una
torre de refrigeración.
FLUIDO A CONDENSANTE
FLUIDO ENFRIADO
LIQUIDO
AT AP
GAS
AT AP
Qe
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
Ejemplo.
Para el refrigerante R22, se establece
una T condensación de 40 ºC y una P
de 15 kg/cm2.
Realmente del compresor saldrá entre
70º y 90º, por lo que inicialmente se
cederá calor sin cambio de fase,
bajando la Tª, y al llegar a la Tº de
condensación, el refrigerante cederá
su calor latente de condensación,
pasando a líquido.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
EL CONDENSADOR. .
DEL COMPRESOR
AL EXPANSOR
El refrigerante, a la salida del
condensador, suele ser recogido en un
recipiente, para regular las variaciones de
la carga térmica que se producirán en el
evaporador
CONDENSADOR
CALOR CEDIDO
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
EL EXPANSOR
Reduce la P,T del refrigerante.
Para ello se hace pasar el refrigerante por una
restricción – estrangulamiento -, de forma que al
aumentar su velocidad, al haber una pérdida de
carga, disminuye su presión.
Realmente la expansión se produce cuando el fluido
sale de dicha restricción.
En este repentino aumento de volumen, parte del
refrigerante se evapora, enfriándose así mismo.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO. EXPANSOR
La evaporación en el expansor debe ser la mínima posible
para que al evaporador llegue el máxima gas posible, ya que
la evaporación del mismo es lo que produce la absorción de
calor del medio a enfriar.
DEL CONDENSADOR
Al EVAPORADOR
LIQUIDOAP AT1
LIQUIDOBP BT
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
EL EVAPORADOR
El refrigerante, en fase líquida, entra a P,T
adecuadas para que se produzca la evaporación.
Al evaporarse, absorbe el calor del medio a
enfriar (foco frio) que está más caliente.
FLUIDO A ENFRIAR
FLUIDO ENFRIADO
LIQUIDO
BT BP
GAS
BT BP
Qe
Ejemplo.
Para el refrigerante R22, las
condiciones de P,T en el evaporador
suelen ser 4 ºC y 4,8 kg/cm2
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
EL EVAPORADOR
Ejemplo.
Para el refrigerante
R22, las condiciones
de P,T en el
evaporador suelen ser
4 ºC y 4,8 kg/cm2
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO CERRADO.
EL EVAPORADOR
Evacuación de agua condensada:
En la superficie del evaporador se produce el fenómeno de condensación de agua por
rocío.
Se suele instalar una bandeja que recoja esta agua.
Para eliminar el agua de esta bandeja existan dos opciones:
Se coloca un tubo de plástico a la bandeja, colocando el otro extremo a un
desagüe, o a la calle, en el peor de los casos. El agua caería por gravedad.
El tubo se conecta a una bomba eléctrica de pequeño caudal, que nos facilita su
expulsión a un desagüe situado en cualquier punto.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
DIAGRAMA DE MOLLIER
T
Ls Vs
LIQUIDO+
VAPOR
P kg/cm2
h kcal/kg
Se utiliza para estudiar el
circuito frigorífico desde
el punto de vista de las
transformaciones
termodinámicas
T
Ls
Vs
T cte
Líquido saturado
Vapor saturado
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
DIAGRAMA DE MOLLIER
P kg/cm2
h kcal/kg
T
Ls
Vs
T cte
Líquido saturado
Vapor saturado
4 3
1 2
e
Pc
Pe
h1=h4 h2 h3
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
1A
4A
1
4
3A 3
22A
CONDENSADOR
EVAPORADOR
EX
PA
NS
IÓN
CO
MP
RE
SO
R
CALOR
CALOR
1 2
3
4
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
1A
4A
1
4
3A 3
2
2A
Recalentamiento. 2-2A.
Garantiza que no entre refrigerante líquido en
el compresor.
Se consigue, sobredimensionando el
evaporador, de forma que el líquido esté más
tiempo en él. Produciendo la evaporación
completa
Subenfriamiento. 4-4A.
Disminuye la T del líquido que sale del condensador, para que el salto térmico necesario, que se produce
en el expansor sea menor, de forma que evapore menos refrigerante, llegando más líquido al evaporador,
y aumentando así el rendimiento.
Se pasa del 1 al 1ª, donde hay menos gas a la entrada del evaporador.
Físicamente se consigue sobredimensionando el condensador.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CICLO REAL. El refrigerante sufre una pérdida de carga a su paso por el evaporador,
condensador, tuberías y accesorios.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
EL REFRIGERANTE.El refrigerante es el fluido utilizado en la transmisión de calor, que en un sistema frigorífico, absorbe
calor a bajas T,P, cediéndolo a elevadas T,P.
Cualquier sustancia podría ser válida para realizar el ciclo, realizando los cambios de estado, pero
debido a que éstos han de producirse a P,T comerciales, se utilizan determinadas sustancias que
cumplen los requisitos termodinámicos adecuados.
Dos tipos según su composición:
Inorgánicos. El más utilizado es el amoniaco (R-717)
Halogenados. Derivados de los hidrocarburos, con flúor y cloro. R12, R22.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
TIPOS DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO.En función del fluido encargado de llevar el frío al local, podemos clasificar:
Sistemas todo aire. El refrigerante intercambia calor directamente con el aire
Sistemas todo agua. El refrigerante intercambia calor con agua, por lo que el local se
climatiza a través del agua que le llega.
Sistemas Aire-Agua. El local se climatiza tanto con aire como con agua.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
TIPOS DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO.En función de su instalación, podemos clasificar:
Unitarios. Son aquellos que están formados por aparatos tipo ventana o partidos,
generalmente de tipo individual. Suelen ser todo aire.
Semicentralizados. Comprenden las unidades autónomas de tamaño medio. Suelen
ser de dos tipos, condensando el refrigerante por aire o por agua. Suelen ser todo
aire.
Centralizados. La producción de frío /calor se produce mediante generadores
situados en locales específicos. Desde allí, se distribuye al resto de la instalación.
Pueden ser todo aire, aire-agua o todo agua.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
UNITARIOS DE VENTANA. CALOR
EVAPORADOR COMPRESOR
VENTILADOR
EVAPORADOR
VENTILADOR
CONDENSADORCONDENSADOR
AIRE DE
IMPULSIÓN. 2ºC
AIRE EXTERIOR.
8ºC
AIRE DE
IMPULSIÓN. 32ºC
AIRE RETORNO.
20ºC
EXTERIOR LOCAL
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
UNITARIOS DE VENTANA. FRIO
EVAPORADOR COMPRESOR
VENTILADOR
EVAPORADOR
VENTILADOR
CONDENSADORCONDENSADOR
AIRE DE
IMPULSIÓN. 2ºC
AIRE EXTERIOR.
8ºC
AIRE DE
IMPULSIÓN. 32ºC
AIRE RETORNO.
20ºC
LOCAL EXTERIOR
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
UNITARIOS DE VENTANA.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
UNITARIO PARTIDO. Suelen ser bombas de calor
UNITARIO PARTIDO. CONSOLA
UNITARIO PARTIDO. SPLITS
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
UNITARIO PARTIDO. Suelen ser bombas de calor
UNITARIO PARTIDO. PORTÁTIL
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
SEMICENTRALIZADOS
Se caracterizan por las denominadas unidades autónomas que son unidades
compactas, con mayores potencias que los equipos individuales.
En estos equipos, la condensación y evaporación del refrigerante se produce en el
mismo equipo (parecidos a los de ventana)
La condensación del refrigerante puede ser realizada por
Aire
Agua
Se suelen utilizar en instalaciones pequeñas y medianas.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
SEMICENTRALIZADOS
Condensando por aire en cubierta. Todo el equipo está fuera del local a climatizar,
impulsando el aire frío (o caliente) mediante conductos.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
SEMICENTRALIZADOS
Condensando por aire con split.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
SEMICENTRALIZADOS
Condensando por agua.
El agua se enfría en una torre de
refrigeración por aire exterior. Las
unidades se instalan en los propios
locales a climatizar.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
SEMICENTRALIZADOS
Condensando por agua.
Consta de un grupo exclusivo por vivienda o local, eliminándose el circuito de refrigeración común
a todo el edificio. Es menos ruidoso que el anterior, pero necesita de un espacio en la
cubierta del edificio para disponer las conducciones y la torre de refrigeración.
Los fan-coils llamados también ventiloconvectores son unidades formadas por tubos de cobre
como la condensadora y la evaporadora, por los que circula el agua fría, disponen también de
aletas de aluminio y un ventilador y todo ello, en el interior de un mueble metálico con su panel de
mandos.
El proceso completo de acondicionamiento de aire más utilizado consiste en la disposición de una
sala de máquinas donde se instala una caldera para calentar el agua o bien un grupo de
producción de agua fría que puede incluir un economizador, desde donde por un grupo de
bombeo se envía a cada unidad terminal. Con frecuencia se adoptan centrales reversibles como
las bombas de calor.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CENTRALIZADOS
Todo Aire
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CENTRALIZADOS
Todo Aire
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CENTRALIZADOS
Todo Agua
El elemento característico es el Fan-Coil
Incorporan ventiladores que impulsan el aire para
hacer un intercambio térmico con agua fria.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CENTRALIZADOS
Aire - Agua
El elemento característico es el
inductor
Se utiliza para la climatización
del habitáculo agua tratada y
aire tratado (denominado
primario)
Los inductores no tienen
ventilador. El aire primario
produce una succión del
secundario.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CENTRALIZADOS
Volumen Refrigerante Variable
Se condensa el refrigerante por
aire en unidades centrales,
transportándolo (en fase gas y
líquido) posteriormente
mediante tuberías a unidades
repartidoras en las que se
conectan las unidades
interiores.
Todas las que dependan de una
misma unidad exterior siempre
funcionarán en el mismo
régimen.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
CENTRALIZADOS
Volumen Refrigerante Variable
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
TORRE DE REFRIGERACIÓN
Cuando se utiliza refrigeración del condensador por agua y en zonas de escasez, se suele utilizar la
torre de enfriamiento, que consiste en una instalación que toma el agua de la salida del condensador,
e impulsándola a través de una bomba, la introduce en la torre donde se enfría, y una vez enfriada,
pasa al condensador formándose así un circuito cerrado sin pérdida de agua.
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
TORRE DE REFRIGERACIÓN
TEMA 10. INTRODUCCIÓN A LA CLIMATIZACIÓN
RECUPERADOR
Son elementos que están adquiriendo cada vez más importancia por razones de rendimiento de la
instalación, ya que son sistemas de recuperación de calor y se necesitará menos aporte de energía
para su funcionamiento, a costa claro está de un aumento de precio inicial de la instalación.
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS
…Hemos visto la máquina frigorífica, como un proceso donde
se extrae calor de un FOCO FRÍO para ceder calor a un
FOCO CALIENTE, consumiendo una energía que posibilite el
proceso.
T1FOCO
CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
1
A
4
A
1
4
3
A3
2 2
A
CONDENSADOR
EVAPORADOR
EX
PA
NS
IÓN
CO
MP
RE
SO
R
CALOR
CALOR
1 2
3
4
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS
“La bomba de calor es una máquina frigorífica capaz de
aprovechar el calor cedido en el condensador para calentar
un determinado espacio”.
La única diferencia con la máquina frigorífica es la finalidad
que se persigue
La bomba de calor está destinada y proyectada para
producir un efecto frigorífico en el evaporador y un efecto
calorífico en el condensador.
Por lo tanto, si el equipo posee un dispositivo
automático que hace que cambie su funcionamiento de
frío a calor, podremos hacer que el mismo evaporador
en verano enfríe y en invierno caliente, es decir, que
funcione como calefacción.
T1FOCO
CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
CONDENSADOR
COMPRESORV. EXPANSIÓN
EVAPORADOR
Q2
Q1
W
REFRIGERACIÓN CALEFACCIÓN
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS
El consumo eléctrico que exige el compresor, se utiliza
para transportar el calor, no para generarlo.
Este hecho, tiene una repercusión inmediata en el
rendimiento de la máquina, pues hace que éste sea mayor
que 1, concretamente entorno a 3, incluso superior.
Por cada 100 w consumidos, podemos conseguir 300 de
calentamiento.
Realmente el rendimiento mide la eficiencia del transporte de
calor, no de su generación.
T1FOCO
CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS T1
FOCO CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
WQQ21
absorbida
util
absorbida
útil
E
E
P
P
El cociente de estas energías, que es el rendimiento, se suele
designar también por COP, que es la sigla de la expresión
inglesa coefficient of performance. (Coeficiente de prestación o
coeficiente global de eficiencia)
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
FUNDAMENTOS T1
FOCO CALIENTE(exterior)
T2FOCO FRIO(interior)
MAQUINA TERMICA
Q1
Q2
W
“El rendimiento de una bomba de calor será mayor, cuanto
menor sea la diferencia entre las temperaturas del foco caliente y
del foco frío”
1
221
1
21
1
1
1
T
TTT
T
Q
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
Ejemplo. EQUIPOS DOMESTICOS. SPLIT
ERR = Qr/W = 2.800/560 = 5
COP = Qc/W = 3600/700 = 5.14
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
Ejemplo. EQUIPOS DOMESTICOS. Equipo de conductos
ERR = Qr/W = 7.100/2.090 = 3.39
COP = Qc/W = 8000/2080 = 3.85
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
Ejemplo. EQUIPOS DOMESTICOS. Equipo multi split
TEMA 11. LA BOMBA DE CALOR
PARÁMETROS FUNDAMENTALES DEL AIRE ACONDICIONADO
EL DIAGRAMA PSICROMETRICO
El aire acondicionado tiene por objeto mantener en un recinto unas condiciones de
temperatura, humedad y calidad del aire que proporcionen una sensación de confort y
bienestar a sus ocupantes.
Para ello es preciso someter al aire del local a unas operaciones de:
calentamiento
enfriamiento
humidificación
deshumidificación
según sea el estado del aire atmosférico exterior.
EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
El aire acondicionado trabaja pues sobre el aire interior y exterior del local, siendo
muy importante conocer las propiedades y características del aire.
Éstas propiedades son conocidas como parámetros fundamentales, a saber:
Humedad absoluta
Humedad relativa
Entalpía del aire
EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
HUMEDAD ABSOLUTA:
Se define como el cociente entre la masa de vapor contenida en el aire y la masa de aire
seco.
Unidad: kilogramos de vapor por kilogramos de aire seco
a
w
m
mW
EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
HUMEDAD RELATIVA:
Se define como el cociente entre la presión parcial del vapor de agua en el
aire y la presión de saturación.
Una humedad relativa del 65 % quiere decir que todavía falta un 35% para
alcanzar el estado de saturación
EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
ws
w
p
p
ENTALPÍA DEL AIRE HÚMEDO:
Se define como la variable que se utiliza para establecer las variaciones
energéticas que experimenta dicha sustancia al pasar de unas condiciones
a otras:
Cpa= calor específico del aire seco
Lo= calor latente de vaporización del agua a 0ºC
Cpw= calor específico del vapor de agua
t= temperatura del aire
W= humedad absoluta
EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
tcLWtchpwopa
Depende pues de la temperatura del aire y la humedad absoluta.
Sus unidades serán:
• KJ/Kga
• Kcal/Kga
Dependiendo de los valores utilizados
EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
tcLWtchpwopa
El diagrama psicrometrico es la representación
gráfica de las propiedades del aire humedo.
Línea 3.
Humedad relativa del 100%, indicativa del
estado de saturación
Líneas 4,5,6 y 7. Humedad Relativa
Línea 8. Entalpía.
Línea 9. Entalpía y Tª húmeda.
UTILIZACIÓN DEL DIAGRAMA.
SITUACIÓN DE UN PUNTO
Necesitamos conocer:
La temperatura seca
La humedad relativa
Un estado de aire húmedo
representa un punto en el
diagrama
P.ej.
T=24º
Hr=50 %
Temperatura húmeda : 17º
Humedad Absoluta : 9,3
Temperatura seca : 24º
Humedad relativa : 50%
Entalpía: 48,5
Punto de Rocío: 13
Temperatura húmeda : 17º
Humedad Absoluta : 9,3
Temperatura seca : 24º
Humedad relativa : 50%
Entalpía: 48,5
Punto de Rocío: 48,5
Comprobación:
h=Cpa·t+W(Lo+Cpw·t)
h=1,004·t+W(2500,6+1,86·t)
h=1,004·24+0,0093(2500,6+1,86·24)=47,76 kj/kg
CALCULO DE INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN
FASE DE INVIERNO.
Calefacción de los distintos espacios.
Cumplimiento de las fichas del CTE
FASE DE VERANO
La sistemática de cálculo es la misma.
El sentido del flujo de calor es opuesto.
El dimensionamiento es más exigente pues además depende del uso del
local, concretamente de las variables:
Humedad
Temperatura
Filtración de aire
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Es necesario tener presente que siempre se insistirá en la oportunidad de que se ejecute
un buen aislamiento térmico (incluso sobredimensionado) en todos los paramentos y
particularmente en los huecos acristalados en lugar de sobredimensionar los equipos
frigoríficos de más potencia.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
El DIMENSIONADO depende de :
Condiciones climáticas interiores
Condiciones climáticas exteriores
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Condiciones climáticas interiores
IT 1.4.1.1. para valores de la actividad metabólica normales
Para otras condiciones…UNE EN ISO 7730
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Condiciones climáticas interiores…Tablas de reconocido prestigio
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Condiciones climáticas exteriores…Tablas de reconocido prestigio
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Condiciones climáticas exteriores…Tablas de reconocido prestigio
En el cálculo de la carga de aire acondicionado, influyen gran número de variables.
La sensación de confortabilidad varía, según:
las personas, su metabolismo, edad, sexo, estado físico,
ropa que usan,
actividad que desarrollan en el local,
condiciones atmosféricas exteriores,
estación del año,
características de edificación del local, etc.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Al comenzar a calcular una instalación de aire acondicionado, es necesario reunir previamente
los siguientes datos, que ahorrarán visitas e inspecciones al local:
Horario de funcionamiento del local.
Condiciones exteriores de base: temperatura y humedad en invierno y en verano.
Grado de tolerancia para la temperatura y humedad interiores.
Tipo de combustible deseado para la calefacción.
Medio disponible para refrigeración del condensador: agua/aire.
Temperatura del agua disponible y caudal.
Características de la energía eléctrica, tensión.
Dimensiones y situación de la sala de máquinas.
Renovaciones de aire necesarias.
Otras observaciones: sombras de otros edificios, usos de persianas o parasoles, color
de las cortinas, velocidad del aire en la localidad y dirección más frecuente, etc.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CARGA TÉRMICA
Se denomina así a cualquier agente cuyo efecto sea el de modificar:
la temperatura seca
humedad absoluta
del espacio acondicionado.
Las cargas pueden ser:
sensibles (la que modifica la temperatura seca del local)
latentes (si la modificación afecta a la humedad absoluta del mismo)
internas (es decir producidas por agentes del interior de los locales)
externas (las producidas por agentes del exterior)
La carga total, es la suma de las cargas anteriores.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
INFLUENCIA DE LA ACTIVIDAD METABÓLICA en las cargas sensible y latente.
La temperatura del cuerpo humano, entre 36 y 37 ºC, hace que desprenda calor al
ambiente en el que se encuentra (carga sensible) y no es prácticamente afectada por la
actividad.
En cambio los ocupantes de un lugar por el proceso metabólico, es decir por la ocupación
o actividad que desarrollen, producen un aporte de humedad que es necesario contabilizar
(carga latente).
Por lo tanto el calor sensible que las personas aportan, varía muy poco con la
actividad que desarrollen, sin embargo el calor latente desprendido por un individuo es
mucho menor en el caso de estar en reposo, que si se encuentran realizando un esfuerzo
físico.
.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
AGENTES QUE ORIGINAN LAS CARGAS TÉRMICAS
Los agentes originarios de las cargas son:
a) Cerramientos opacos: muros, tejados, cubiertas y tabiques.
b) Cerramientos semitransparentes: vidrio.
c) Ocupantes.
d) Iluminación.
e) Otros equipos eléctricos
f) Ventilación y/o infiltración.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Resulta necesario tener presente que las cargas de ventanas en una vivienda pueden
llegar a ser del orden del 90 % del total del balance térmico del espacio cerrado.
Para obtenerlas, un posible método consiste en multiplicar los metros cuadrados de
superficies de ventanas, en cada una de las orientaciones, por los coeficientes de
radiación correspondientes.
Como superficies de ventanas se adoptarán los huecos de la pared donde estén
instaladas.
Qsr = R (w/m2) · A (m2) · fcr · fat
Unos posibles valores medios de R, son:
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
APORTACIONES POR RADIACIÓN
R Coeficiente de radiación
fcr factor corrección radiación, según tipo ventana
fat factor de atenuación…sombras, persianas,…
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
APORTACIONES POR RADIACIÓN
Nota: En cualquier caso, atender a las especificaciones del fabricante
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vav · 0,33 · ΔW
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vav · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Como ya sabemos, se realizan mediante las fórmulas:
Q = S·U·(Te –Ti) Pérdidas frigoríficas en verano
Q = S·U·(Ti –Te) Pérdidas caloríficas en invierno
Los coeficientes de transmitancia U (W/m²k), serán los mismos en los dos casos,
calculándose según el CTE, ya conocido. Correspondientes a cada uno de los agentes
que originan la carga
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
APORTACIONES POR TRANSMISIÓN
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vav · 0,33 · ΔW
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vav · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Como ya sabemos, se realizan mediante las fórmulas:
Qsi (w)= Vae · 0,33 · ΔT
Vae. Calcular mediante:
- Método de las rendijas
- Método de las renovaciones. Vae = V · NR
( el término 0,33 sale de la expresión da·Cpa/3600)
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CARGA SENSIBLE DEBIDA A LAS INFILTRACIONES
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Qsapi = Qsil + Qsp+ Qsap
Qsil = Calor sensible aportado por elementos de iluminación
Qsp= Calor sensible aportado por las personas
Qsap = Calor sensible aportado por aparatos diversos
Qsil . El calor sensible aportado por la iluminación se asume parecida al valor de la
potencia instalada en iluminación.
Qsap . El calor sensible aportado por los aparatos instalados se asume parecida al valor de
la potencia instalada.
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
APORTACIONES INTERNAS
1 CV = 0,736 kW
1 kW = 860 kcal/h
Qsapi = Qsil + Qsp+ Qsap
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
APORTACIONES INTERNAS
Qsp . Para obtener el calor aportado por las personas, se utiliza:
Q = nº de personas x ganancia por persona
Como norma general puede considerarse que una persona produce unas 110 kcal/h,
divididas en:
54 en calor sensible
56 en latente
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT. Vae Volumen de renovación de aire según RITE
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CARGA SENSIBLE POR AIRE DE VENTILACIÓN
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Ql Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Como ya sabemos, se realizan mediante las fórmulas:
Qli (w)= Vae · 0,84 · ΔW
Vae. Calcular mediante:
- Método de las rendijas
- Método de las renovaciones. Vae = V · NR
( el término 0,84 sale de la expresión da·Cpw/3600)
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CARGA LATENTE DEBIDA A LAS INFILTRACIONES
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qli Carga latente infiltraciones
Qlapi Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Qlapi = Qlp+ Qlap
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
APORTACIONES INTERNAS
Qlp . Para obtener el calor aportado por las personas, se utiliza:
Q = nº de personas x ganancia por persona
Como norma general puede considerarse que una persona produce unas 110 kcal/h,
divididas en:
54 en calor sensible
56 en latente
Qlap. El calor latente que aportan los aparatos, dependerá de la cantidad de humedad que
generen. Especificaciones fabricantes.
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qlv = Vae · 0,33 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qlv Carga latente por aire de ventilación
Qli Carga latente infiltraciones
Qlapi Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
Qlv = Vae · 0,84 · ΔW. Vae Volumen de renovación de aire según RITE
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CARGA LATENTE POR AIRE DE VENTILACIÓN
Qre = Qse + Qle
Qse = Qs + Qsv
Qs = Qsr + Qst + Qsi + Qsapi
Qsv = Vae · 0,33 · ΔT
Qle = Ql + Qlv
Ql = Qli + Qlapi
Qlv = Vae · 0,84 · ΔW
ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO
CALCULO DE CARGAS TERMICAS DE REFRIGERACIÓN
Qre Carga refrigeración efectiva
Qse Carga Sensible Efectiva
Qle Carga latente efectiva
Qs Carga sensible
Qsv Carga sensible por aire de ventilación
Qsr Carga sensible por radiación
Qst Carga sensible por transmisión
Qsi Carga sensible por infiltraciones
Qsapi Carga sensible aportaciones internas
Vae Volumen de renovación de aire RITE
Qle Carga latente efectiva
Ql Carga latente
Qlv Carga latente por aire de ventilación
Qli Carga latente infiltraciones
Qlapi Carga latente aportaciones internas
ΔW Variación de humedad absoluta
EJEMPLO
Local a refrigerar: Oficina pública
Caudal de aire a tratar: 9.000 m3/h
18 bocas de impulsión a razón de 500 m3/h por boca
Presión en las bocas: 3,8 mmca
Radio de los codos R/D = 1,25
EJEMPLO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A B12 m
3,3 m
Ventilador
9.000 m3/h
3,3 m 3,3 m
6,7 m 6,7 m 6,7 m2.500 m3/h
6,7 m 6,7 m 6,7 m2.000 m3/h
6,7 m 6,7 m 6,7 m1.500 m3/h
6,7 m 6,7 m 6,7 m1.000 m3/h
6,7 m 6,7 m 6,7 m500 m3/h
6.000 m3/h
3.000 m3/h
6,7 m
3.000 m3/h
6,7 m3.000 m3/h
2.500 m3/h
2.000 m3/h
1.500 m3/h
1.000 m3/h
500 m3/h
2.500 m3/h
2.000 m3/h
1.500 m3/h
1.000 m3/h
500 m3/h
8 m
5,7 m/s 170 mm
6.5 m/s 245 mm
6.8 m/s 285 mm
7.3 m/s 320 mm
7.5 m/s 350 mm
7,7 m/s 400 mm
8.5 m/s 500 mm
9 m/s 600 mm
Codo 550x550 : 3.7 m equivalentes
Codo 550x550 : 1.9 m equivalentes
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