Ilustración 1- APLICACION DE AIRE ACONDICIONADO

MEZCLA GAS - VAPOR Y AIRE ACONDICIONADO

Objetivos:

Realizar el diseño y cálculo de un sistema de acondicionamiento de aire adecuado para las necesidades de un recinto en particular.

Comparar y analizar la determinación de la carga térmica mediante las formulaciones del libro de termodinámica de Gencel versus el texto de acondicionamiento de aire principios y sistemas de Edward G. Pita .

Con los valores obtenidos de carga térmica determinar un equipo de un catálogo que cumpla con las necesidades planteadas.

Introducción

En el presente documento, presentamos el calculo para el diseño de un sistema de aire acondicionado, utilizando los principios termodinámicos y la correcta utilización de la carta psicométrica, para poder establecer los valores de las cargas de cada uno de los elementos que ejercen ciertas cargas de calor, que influyen en el calculo para la determinación de la taza de tranferencia de calor.

Marco teorico

El acondicionamiento del aire es el proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando, además, su contenido de humedad. En condiciones ideales logra todo esto de manera simultanea.

Como enfriar significa eliminar calor, otro termino utilizado para decir refrigeración, el aire acondicionado, obviamente este tema incluye a la refrigeración.

La función principal de acondicionamiento de aire, es mantener, dentro de un espacio determinado, de confort. O bien las necesarias para la conservación de un producto o para un proceso de fabricación.

El uso de la refrigeración y aire acondicionado, cada día se va incrementando y encuentra más aplicaciones; hace algunos años, el uso principal de la refrigeración era la producción de hielo,

ahora la refrigeración es esencial, en la producción y distribución de alimentos, y para el funcionamiento de la industria alimenticia y química.

Con el aire acondicionado se vive más confortable y saludablemente. Y muchos procesos industriales se efectuaran de manera más eficiente.

Planteamiento del Problema.

Calcular la carga de enfriamiento del recinto (Sala de estar) que se muestra en la figura. la misma que se ubica en la ciudad de Guayaquil:

Ilustración 2- AREA DE AMBIENTE A ACONDICIONAR

Se solicita que el ambiente a acondicionar presente las siguientes características en su interior, una temperatura de 20°C y una humead relativa de 50%.

Las medidas de la habitación a ser acondicionada son de 8 x 4 m y una altura de 3m cuenta con dos ventanas de 2 x 1 m y dos puertas de 2x1.

Condiciones de diseño

Se diseñara para una capacidad de 20 personas, además de ello tenemos una televisión 4 lámparas fluorescentes de 60w y una temperatura exterior máxima de diseño de 30°C y una humedad relativa de 60% datos tomados del INAMHI[1].

Cálculos:

Determinación de carga térmica[2].

Para este punto se determinara todas las ganancias de calor que se producen el recinto ya sea por conducción, los aparatos eléctricos, y las personas.

Cargas por conducción:

Ilustración 3- CARGAS POR CONDUCCION

El área de las paredes se calcula restando el área que ocupan las ventanas y las puertas se a considerado que son de bloque de 4 in enlucido.

Cargas por ventanas.

Ilustración 4- CARGAS POR VENTANAS

Para determinar esta carga se aplica la siguiente formula

Q=FCE∗Area

Donde el FCE es el factor de carga de enfriamiento que se toma de las siguientes tablas.

Ilustración 5 CARGA DE ENFRIAMIENTO ATRAVEZ DE VIDRIOS

Cargas por personas y equipos.

Ilustración 6. CARGA POR PERSONA Y EQUIPOS

Al final de todo el proceso se suma todas las cargas obtenidas teniendo un Q total de.

Ilustración 7- CARGAS TOTALES

DESARROLLO

DATOS

T2=20°C

T1=30|C

HUMEDAD 1= 60%

HUMEDAD 2= 50%

CARGAS TOTALES = 10792.9 BTU/HR

CIUDAD GUAYAQUIL

DETERMINAR

El equipo adecuado para cumplir los requisitos establecidos, a partir de Q .

SUPOSISIONES

Proceso estable.

ESQUEMA

Ilustración 8- SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO

Ilustración 9- DIAMRAGA TEMPERATURA- ENTROPIA

ANALISIS

Calculo de flujo volumétrico necesario.

El flujo volumétrico se calcula en función del volumen del recinto a ser acondicionado y las renovaciones que se recomiendan entre 3 y 4.

˙V=renovaciones deaire∗volumen/60=4.8 m3

min=169.51CFM

Mediante un estudio termodinámico se obtuvo la siguiente carga térmica.

Ilustración 10- SISTEMA AIRE ACONDICIONADO

Utilizando la carta Psicométrica obtenemos los siguientes valores[3].

Ilustración 11- CARTA PSICOMETRICA

De la tabla A-4 con una temperatura de 30°C hw=hf [3]

Calculo.

Flujo másico del aire.

Flujo másico del agua.

Taza de eliminación de calor.

Selección del equipo a utilizar.[4]

Para la selección del equipo a utilizar consideraremos el Q mas alto calculado el mismo que nos da

Q=10700 BTUhr

Y un caudal de:

V=169.51CFM

Conclusiones:

Al final de todo el proceso de la determinación de la carga térmica para con ello determinar el equipo necesario para acondicionar el recinto planteado se consideró en tomar el dato del primer cálculo, puesto que al realizar un estudio termodinámico para determinar la carga de enfriamiento, este nos dio un valor menor al primero esto se da porque en el estudio termodinámico se plantea de una manera idealizada, y en el primer cálculo se considera factores más reales. Pero al analizar los dos valores obtenidos se puede ver que el quipo seleccionado cumple para los dos casos.

Bibliografía.

[1] “Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología » Meteorología,” Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. .

[2] E. G. Pita, Air conditioning principles and systems: an energy approach. New York: John Wiley, 1989.

[3] Y. A. Cengel, M. A. Boles, C. R. Cordero Pedraza, and N. A. Moreno Chávez, Termodinamica. México: McGraw-Hill, 2006.

[4] LG, “Catalogo Acondicionadores de Aire Residencial LG.” Aug-2011.