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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE DIVISION DE INGENIERIAS "'rNGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE AIRE ACONDICIONADO

Por:

SEIDEL MURIEL

Trabajo de grado presentado para optar el titulo de Ingeniero ~ecánico

Cali, 1980

U!li"il~idod Aul(lrOmn de O((idtoo~!;

íJe~:(I BILhOlefO

Aprobado por el Comit6 de Trabajo de

Grado en cumplimiento de 103 requisitos

exigidos por la Universidad Aut6noma

de Occidente para otorg~ el título de

INGENIERO MECANICO •

• • I

-

Fecha 1 ______________________ __

TABI..A DE CONTENIDO . .... P~gina

PREFACIO

INTRODUCCION

. CAPITULO 1

1. LOCAL PARA LA BNSEfW~ZA 1

1.1 Dimensiones 1

1.2 Factores de Selecci~n 2

1.3 Identificaci6n Orientaci6n 4

2.' SBLECCION DBL EQUIPO DE ENSEÑANZA

2.1 Generalidades sobre el Diseño 5

2.2 Descripci~n del Banco de Ensayos 6 /

2.3 Local1zaci6n del Laboratorio 7

CAPITULO 11

',' 3. CALCULOS DE GANANCIAS Y PERDIDAS DE CALOR 8

:h1 Generalidades del C~lculo 8

3.2 Lista de Ganancias a Calcular 9

3 .. ) Temperaturas Bscogidas 9

:h4 Carga Ganancia de Paredes 9

3.5 Bouaci6n de Transferencia 11

3.6 Proceso del C!lculo Ganancia Paredes 12

3.7 C~lculo de la Ganancia de Calor para Personas 15

3.8 Ganancia de Calor por Alumbrado 18

Página

3.9 Ganancia de calor por cambios de aire 18 3.10 Ganancia de aalor por el piso 22 3.11 Recopilaci6n de todas las Ganancias 24 .

CAPITULO III

4. SBLECCION DEL COMPRESOR

4.1 Descr1pci6n del Bquipo

4~2. Leyes de Refrigeración

4.3 Especificaciones de la Unidad Compre-

25

25

26

sora 32

CAPITULO IV

5. DISEÑO DEL !W{\W~9R,

5.1 Funcionaw~ento del Evaporador

5.2 Factores del Diseño

5.3 Bspecificación Comercial del Evaporador

. CAPITULO V

6. DISENo y SELBCCION DEL CONDENSADOR

6.1 Descripción del Bquipo

6.2 Factores de Diseño

6.3 Disefio segdn Stoecker

34

34

36

42

42

45

6.4 Caudal de Aire a través del Condensador 49

6.5 Coeficiente de Transmisi6n mediante la Bcuaci6n de Nusselt 50

6.6 Cálculo de la Superficie mediante la Ecua 52 ció~ de Stoecker -

'. '5.'

Oircr·r.:n~1n ele TC!!1peratUl"e. Ucdi(\ Logarítmica

6.0 Bspccifico.ci6n comercial del Condensadol'

CAPITULO VI

?.. snLBCCION DS VENTILADORES y DueTOS

7.1 Aire requerido y Descl'ipci6n de~ ~Qu1po

1.2 Duetos

7.3 ~l'didas por Fricci6n

CAPITULO VII

8. TUBO CAPILPJl DEL EVAPORADOR

8.1 Descr1pci&n dol Tubo y Funcionamiento

8.2· Selecci6n del Capilar de acuel'do a la Tabla Ashrao

C.\PITULO VIII

9. SSLECCION DEL RErRlCElWlTE

I 9.1· tfecto do Refr1gerac1cSn 1 . 9.2 Factorc3 de ScleccicSn del Refrigorante

CAPITULO IX

10. VALVULAS OS EXPANSION

,0.1 DesCl'ipci~n de las V&lvula$

"l.

P~na

54

57

51

61

65

67

67

69

71

71 72

75

75

";.;-

.... ,.

10.2 Válvulas de Expansi&n Automáticas

10.3 Válvulas de Expans16n termostáticas 10.4 VálVulas mru~ua1es de paso refrigerante

CAPITULO X

página

75 76

79

11. COUTROLES DE PRESION DB ALTA Y BAJA (PRBSOSTATOS) 80

11.1 Controles del Banco 86

11.2 Control de Baja 80

11.3 Control de Alta 84

11.4 Control de Temperatura (T.C.S.) o Termostato 85

11.5 Secador de Gas Refrigerante para Tubería 89

11.6 Tuberías 90

11.7 Recorrido del Gas Refrigerante en el Banco de Ensayos 95

RESUMEN 96

COnCLUS IONES 97

RECOMENDA.CIONBS 98

BmLIOGRAFIA 99

LISTA DE GRAFICOS 101

LISTA DE PLANOS 103

PREFACIO

Debido a la dificultad de encontrar un laboratorio donde poner en práctica los conocimientos adquiridos en materias comorefrigeraci6n y aire acondicionado, transferencia de calor y termodinámica, se di6 a la tarea d~ diseñarlo, te-niendo como base alguna literatura sobre éste tipo de labo-ratorio y complementando con informaci6n técnica, obtenida de diversas fuentes y bibliografías.

El alcance del mismo, se traduce en beneficio para el futu-ro Ingeniero el cual indudablemente tendrá una mejor visi6n y confianza cuando en su desempeño profesional, tenga que resolver proble:nas en el campo de la Refrigeraci6n :l Aire Acondicionado.·

El método empleado fué el siguiente: En base'a informaciones/ obtenidas da laboratorios similares, se propuso un antepro -yecto a la Universidad y desde~'el momento de su aprobaci6n se iniciaron las labores trazadas en el mismo, así:

.. ' Consecuci6n de informaci6n técnica. Elaboraci6n de los diseños. Selecci6n de partes del equipo, de confonnidad con los resul-tados de los diseños. Adquisici6n de las par~es y materiales necesarios Construcci6n del banco.

El proposito al realizar éste proyecto, fué complementar la propia formaci6n profesional.

I N T R O D U C C ION

El proyecto se propuso de diseño de un equipo y facilida-des donde el estudiante c6modamente pueda confrontar resul-tados te6ricos con los prácticos en el campo del Aire Acon-dicionado.

Para lograr lo propuesto, se inici6 con el cálculo de las pérdidas de calor, para el local que se propuso como sa16n de laboratorio.

Con éste cálculo se obtuvo el dato de la capacidad del com-presor o unidad que mantendrá el laboratorio dentro de deter-minada temperatura ambiente. Luego se entró a calcular los accesorios más importantes del equipo como son el Evaporador~/ el Condensador, las Válvulas de expansión y los Ventiladores •.

Una vez obtenidos los datos, se compararon con los de los accesorios equivalentes existentes en el comercio para selec-cionar los más adecuados tecnica y economicamente que se po-drian adquirir para la construcción del equipo.

Se adquirieron todos los elementos, se comenz6 el ensamble de los sistemas de flujos mediante tuberias de cobre de 1/2í, y '3/8 11 soldada. Las instalaciones eléctricas con sus protecciones correspondientes y finalmente las pruebas y ensayos.

Las limitaciones del equipo, provienen de los mismos ran-

~.

gos, de 108 cambios de carga3 y capacidades de los elemen-

tos de control, loa cuales de a.cuerdo a 1ns guías de traba-

Jo deberán ser alterados para conseeuir las comprobaciones

necesarias •.

A este equipo s~ lo puede hacer adiciones para otl.'Os tipos

de experimentos, como variaciones artificiales de humedad

\, ) relativa, vaf'iaciones de caudales y velocidades de airo, e,!l

trada y salida del Uquido I'!efrigerante, velocidad de evaps

raoi&n de humedad a diferentes temperaturas. etc. etc.

Queda pues e. iniciativa de los profesores cncarelidos tIe es -tas materias y de 103 estudiantes, el hacer de mayor funci~

nabilidad este equipo. En igual forma debemos nuestroa agr~

decimientos e. la Universidad del Valle, Facultad de Ingen1~

r!a He~nica, el haber . permitido tomar como punto de re-

ferenoia, el tablero del LabOratorio de Aire Acondicionado,

existente en la misma.

0°,

CAPITULO I

1. LOCAL PARA LA ENSEÑANZA

1.1 Dimensiones

En base a un estimado de espacio minimo para 14 perso-nas comodamente sentadas que dese~peñaran labores de eOscri tura y lectura, seconsider6 un cuarto de 4.00

metros de largo por 3.00 metros de ancho y de 2.77 metros de altura; por economia y para dar facilidad de traslado cuando se requiera, dos de sus paredes, las frontales, se diseñaron en divisiones de madera entam-

o bor~da, formada por láminas de triplex de cinco milime-tros de espesor, soportada intériormenteo por barrotes cuadrados de madera de cuatro centimetros de lado,por

noventa y dos y medio centímetros de largo (0.4 x 0°.925 lllts) y soportado en °su totalidad por col'.1...rn..nas o parales tambien de madera de $iete y medio CTIlS. distanciados noventa y dos y medios CillS. que van desde el suelo hasta la losa

En la divisi6n más larga con' dos vidrios claros

se de

10caliz6

82.5 x

lUla ventana °

cuatro milimetros de espesor fijados de madera al marco. La ventana se

92.5 cms y con pisadores

situ6 a un

.;...-

metro de altura del suelo con el fin de proporci-onar una visi6n clara y rápida del interior al exterior a través de los vidrios de la ventana y vice-

.... 2-

versa y para que el estudiante no se sienta tan ence-

rrado en esto cua~to.

En la misma di'Visic5n :.~e .. ¿"lóca~izóuna puerta de aprox.1

madamente ea. 7 cms. de anchos por 2.10 mts. de alto, la cual lleva un rect&ngulo en viario de 70 X 65 cms.

" el cual c3tá lQcalizado a una altUl"A do un metro so -~re el piso del salón.

..

Sobre la d1 visi6n da corta est!n distribuIdos el ta-

blel'O de pruebas " el de ensoiw.nza del equipo.

Factores de SolcecicSn . ni.

Para la asignacid'n del &rea del CWU'to en referencia,

tuvimos en cuenta los siguient~ factoress

Bconom!a., capacidad para doce (12) alumnos, un monitor

'f un p1'Ofe.soX', tiempo de ocupacitSn ($ de uso.

Uno do los obJetivos m&s importantes tu' el que un l.i boJ;'ato1'io de este tipo no resultara excesivamente cos -toso, comparado con su poco uso l"eal, dUl"ante un se-

mestre de estudio.

Para 01 diseflo general del conJunto, S8 '¡ ·-"tuvo

... 3

cuenta también los factores ambientales que afectan

la eficiencia de la enseñanza y la receptividad del

estudiante como son: la visibilidad, audibilidacl,es-

pacio suficiente y alumbrado mediante colocaci6n de

lampara fluorescente.

"Los factores ambientales tienen un impacto

significante en el proceso de enseñanza y ,

aprendizaje. Los factores de visión, sonido

espacio, temperatura y condiciones atmosfe-

ricás pueden todos afectar la eficiencia de

la enseñanza y la re~ep·tividad del estudia.nte. ,,1

La ventilaci6n adecuada que suministTa el equipo du-

rante el tiempo de trabajo, también ayuda ala como-

didad en el proceso de aprendizaje, ya que si no fue

ra así, podrían formarse olores desagradables dentro

del cuarto y además enfermedades respiratorias comu-

nes, podrían esparcirse rápidamente.

"Algunos olores pueden ser tolerados, pero cuan-

do ellos son desagradables y perturbadores, in-

lAshrae Hand Book_ Product Directory.Fundaqlentals Publis _, hed by the American Society of Heating. Refrigerating arid

Air-Oonditioning Engineers,Inc.Menasha,Wisconsin, Print-ting and Bound by George Banta Oo. Inc. °1.978, p. 6.1

4 -

terfieren con el proceso de aprendizaje. Los

malos olores, por lo tanto, no deberán ser

tolerados en escuelas y áreas públicas. Esto

es norma~ente muy bien solucionac1..o mediante

ventilaci6n adecuada. Una raz6n adicional para

la buena ventilaci6n es la prevenci6n de enfer-

medades respiratorias y su rapido esparcimiento."2

1.3 Identificaci6n Orientaci6n

Para facilitar la identificaci6n de las cuatro paredes

que forman el cuarto, hemos dado nombres de acuerdo a

su orientaci6n en el sitio escogido para su supuesta

instalaci6n, así: Pared sur, de madera, donde está

~ituado el banco. Pared oriental, del edificio, la que

divide el sa16n de clase con 109 sanitarios. Pared

occidental, de madera, la que tiene la puerta de en-

trada y ventana al cuarto y la pared norte que corres_

ponde ta~bién al edificio y que separa el sa16n del

corredor.

Ver dibujo No. 01

2Ibid , p.

,\0

'.

... s-

2. SELSCCIOU DBL EQUIPO DE ENSSflAUZA

Qoncralidt.de~ sob~ el,D1scr~ • =: XI .~*,..._'s*,""r • .... ,. ___ J

Al decidir sobre la funci~n apX'Opiada :r ta.ma1lo del equi . -

po de ense{ianzA para. el Aire Acondicionado, es ncccsa-

1'10 primero asegux-arSG que sntisfaccrl fl,.'1lpllemonto ~ .

eond1c1ones da temperatura-humedad requeridas t;tdn en

épocas da invierno .s de verano, en segundo lugar es :1.a portante presenta%' un equipo seeuro, convencional, en

el cual todos los componentes y controles de opcI~acl~n

sea. de t4cil consecuci6n comercial, as!misnlO, dcbe:,{'M

loeali::!arso en 61 bancO ele pruebas Visibl~en'tc. de tal

tbrma que sea f~cil.mente reconocidos por los estudian-

tes.· En tCI'OOl' lugar si el banco '9 los accesorios puo -den ser f&cilmente man1pulaclos y' examinados como ir,,:)-

tl'Un'1el1tos

- 6-

nl banco de ensayos de Aire Acondicionado, consiste

en un banco de aproximadamente 1.50 mts. de ancho por

2,00 mts. de altura. La. estructuro. interna del banco

est4 formada por e.ngul.ares de hior-ro de' 3/4" f soldados

" recubiertos po%' lAmina go madera';''triplex:c. Sobre

1& mesa est& la unidad aellada 'JI los l'Ccipientes coles

torea del gas l!quidOt

Detnls de la unidad est4 el tab1cJ'O que contiene a la.

Vista todos los accesorios que conforman tul equipo de

Aire Acondicionado, como son. las tuberías de paso de

sea, los ma.n&netros indicadores de presidn, 10$ cont::s? les e,l&ctricoS de alta '!I baJa pres1~nt los visores pa-

ra observa%' el paso. del gas, los tipos m&s conocidos

c1ev41w1as de expans:1cSn, como son el capilar mecMi-

CO 'JI termodin&nioo, 01 condansador, el dep6sito auxiliar

do gas I'Cfr1gerante. loa indic:adoros de flujo. temcSr:e.

t~ a la entre.da 'JI salida del evapo:radol', interrupto-

res 'JI controles de proteceic$n el&ctI'1ca. para el equipo.

Detr&s del tablero " en la parto extel'10X' d.el cuarto.

eat&n locaUzadoa loa duetos con aus correspondientes

'Ventiladores axiales internos. para recircular por se-

.- 7 -

parado el aire a través del evaporador y del conden-

sador.

El equipo en su capacidad y contenido es similar a

un acondicionador de aire tipo ventana, que usa Re -

frigerante 22 y el cual es muy usado en nuestro medio.

2.3 Localizaci6n del Laboratorio

El·cuarto diseñado en el capitulo 1, que sirvi6 de

base para calcular la capacidad del equipo requerido,

puede ser construido en cualquier esquina de un sa16n

que tenga como techo parte de la losa del edificio

actual ya que solamente se requiere construir dos

paredes en madera.

Pero si al banco se le acondiciona la salida al exte

rior del aire caliente proveniente del condensador,

se puede colocar en cualquier sa16n de clase siempre

y cuando se cierren las puertas y ventanas.

-.

- a-

CAPITULO II

3. CALCULOS DE GANAltcIAS y PERDIDAS DE CALOR

Bl proyecto del equipo de Aire Acondicionado, de pe-

quefia capacidad como es el caso en rnenci&n, puede 12

sUl'll1rse básicamente t aJj! I

- Detrminaci~n de la cantidad de ealor!as para solee -cionar la unidtld apropiada.

- Seleoo16n de la unidad condensadora que posea la

capaoidad necesaria.

. ',' - C&leulo y seleoc16n del evaporacloI' que conectado a

la unidad condensadora escogida, estar! capacitado

para. generar la cantidad de calorías. que el cua.X'to

I'Oquiere.

Basados en los c41culos anteriores, se seleccionan los

elementos y accesorios que integran las instalaciones

(Controles, tuberías, v.(lvulas, etc. etc.).

PaX'& determinar la cantidad do calorías t debemos est~ .

9

blecer un sistema de cálculo de ganancia de calor, en base a transferencia de calor.

3.2 Lista de Gal18.l1cias a Cslcular

3.3

. Las gru1ancias a Calcular son:

a. Calor .por conducci6n de paredes.

b. Calor por radiaci6n solar sobre la losa o techo. c. Calor por el piso. d. Calor introducido por

vaci6n. los cambios de aire y reno-

.,

e. Calor disipado dentro del cuarto por aparatos eléctricos.

~. Calor, disipa:J.o por las personas; que trabajan dentro del cuarto.

Temperaturas Escogidas

La temperatura máxima a la sombra, del área cuya looa-lizaci6n hemos asumido, es de: Treinta y dos grados

c.entigrados (32 0 C ). Esta temperªtura fué detectada estando el sa16n donde se proyecta montar el labora-torio, con el cupo de personal recibiendo clase. Se requiere para efectos de facilitar los cálculos y ~eguimiento de las guías, una temperatura dentro del cubículo de 24°C que es la temperatura optima de confort dada por los manuales de Aire Acondicionado 6 que oscile entre 240 C y 300 c,para prop6sitos de

ensayos y pruebas.

3.4 Car.ga Ganancias de Paredes

Definimos como carga ganancia de paredes, el calor

[ :'''''''''"''

- 10-

que paso. a trav~.9 de las paredes y di visiones, hacia

el interiol\.

Las paredes 6 cU.visiones da ma.dera del cuarto, las h.!,

mos aswnido de acuerdo a la Figura No.1

a. Arca e~tamborada.- o sea Tg\PtEX 5t1lnl s. quo entre las dos lWn1nas

40WH'VI S

Fig. No.1 Corte de D1visidn de Hadara &ntamborada

de triplex, existe aire.

b. Arce. con made·ra.-O sea la

correspondiente al espacio .

ocupado por los cuartones

do madera internos Que fo~ -·man el esquo1eto y que re-

fuerza el ~rea entarnbOrada.

c. Area con V1dr10.- O sea la

eorrespondiente a las ventanas.

Para cada una de las 4reas anteriores, hay que hacer

un c&lculo de transferencia do calor en base a los ~

ter1alos ele .quo estM constru!das ~ a las diferencias

elo temperaturas entre sus caras.

-11-

d. Area con losa.- Es la correspondiente al techo.

Por economIa, hemos considerado que el techo sea

el mismo da la construcci6n ex1.stente.

e. Arca de dos paredes pertenecientes al edificio.-

Condici~n similar a las del punto d.'

Bcuaci~n do Transferencia , F

Utilizaremos para este fin la ecuaci&n de ~ansfe~

cia de calor siguiente t

Donde. Q: Calor!as/24 horas

A= Arca en metros cuadrados (t·%2 )

U~ Coeficiente da transz:lisibil1dad de calor

~ T= Calor!(J$/i'- tcent!grado x Hora.

Dol:ta TI Variacidn elo temperatura en gados centígrados

J •

4 Alvarez Ojea, B. Trntc.do Cenera! de Refri~eraci.sn. Buenos Aires, Bell, 1.973, p. 13

".

- 12 -

Como la informaci6n bibliográfica más abundante se encuentra en el idioma Inglés, se fija desde ahora los factores de conversi6n utiliZRdos más comunes.

P ARA CONVE~1':213.

B.T.U./Hora B. T.U. /Hrax-T'ie 2x °F K rrc /,,"3 \ C)¡;:;'. .. . .1-Calorías/Hra. Mts~'3 /Kg

A

C9.10rias/Hora., . Kg.Cal./nra.yJi¡2x Oc Lbs./Pie3

B.T.U./Hora

Pies3/Lb.

3.6 Proceso (1.e1 C{~lculo G8.l1éU1Cias

FACTOR

0.252

4.88 O.062 L1 .. 3 3.9683

16.02

Se repite el mismo proceso para -Godas las áreas de;l

cuarto.

Pared Orientál de !.Tac1era:

De acuerdo al plano No. 01 los Q.atos son:

Area entamborac1a neta: 7.10 L12

U= 0.09 Call U2 x Oc x Er. 5 (Ver anexo siguiente) Delta T = 32°C 24°C = 8°C

5Baumeister y Marks o Manual del Ingeniero r;Tecáníco. méxico,

Uthea, 1.967, p.394

... _. __ .~. DETER/VJIN~CION DEL CO~FlCleNTE DE TRRNSFEI?E!Y(//f

Dé C4¿fJ!Z "u" P~I?~ Ln PARED cNT/} M130Rí-tb/t PEL CUS/CULO .. 4NGY.O H PI:6.1

lE

- 13-

l\ee.lnplazando en la ecuac1Gn do tre.nsfcroncia, queda.

De acuerdo al Plano No.Ol los datos sona

Pelta Tt 32 - 24, etc

Ganancia de Calop a trnves de las ventanas do vidrio

. de la Pared Sur.-

Area de vidrio I 2. 407 ~

U. 0.7 Cal/U%'tl,f .IC 6, 7 •

E • • n •

I

p.116

-l.

. '

- 14-

ReClAplazaru.:o en la ccu.a.c1tn do tra.llSÍ"erencl.a, queda l

Pared Norte y Occidental de ~illo

Area de las pal'edea " (

Pared Norte; 4 1·1. x 2.76 1-I.S

Pared Occidente: )"H x 2.76 lU" fh23t~ 3 • • ,

Arca Total ••••••••••••••••••••

Para la selcce18n de uB. 9, 10 so to~ un espesor de C25j cent!mot1'OS para las dos paredes, e interiores'

'revocados por acbos paramentos_ -. '

11: 1.33 Cal/n ... lt- .f!C

Reemplazando en la ecuaci6n de transferencia, quedal

QI . 4.933 Cal/ 24 Ura.

E 1

8vives Escuder, Op. Cit. p.258 . 93aumc13'tel' y Har!-w. Op. Cit. p405, Tabla 12

1°A.shrae, Op. Cit. Cap. 20, Tabla 4D

, ..

_. 15 -

Ganancia de c8-10r Dor r?"c1.,iaci6n so18.r en J é'. losa que sirve el.e techo 8:..1 cuarto ctcl J.C'l.b'J"'c2.torio.

No se consiQera el cálculo de radiaci6n solar para las c1ei',13.s pareo,es debi(.lo u que el cubículo se en -cuentra como recinto dentro ele un cuarto en un 2º piso.

utilizando la tabla 20 de Carrier ( Ver anexo ) se encuentra una diferencia equivalente de tempers.tura ( Oc ) de 19.4 Este valor se toma en base a que la losa recibe sol hasta las 17:00 pm y que el peso del techo se tom5 de 4JO Kg/ 1-.12 Y para coneliciones soleado.

Se utiliza la expresi6n:

Q = Area x U x Delta T

donde: U == 1.32 Cal/Hr .• TI12 • oC. es el coeficiente de trans-

ferencia que corresponde a losa con enlucido de

( 5) d 4 3 Kgs/cm2 11

arena 2 cms con peso e 9

Delta T == 19.4 es la diferencia equivalente de temp.

Remplazando:

/ 2 o Q =. 12 M2 x 1.32Cal Hr.M • Cx 19.4 °Cx 24 Hrs.

= 7.374.96 Cal./Hr.x 24Hrs.

3.7 Cálculo de la Ganancia de Calor para nersonas

Se asume que para proposito de comodidad didáctl,@B.,

el cuarto albergue solamente 14 personas, as1:

llCarrier.LTanual de Aire Acondicionacl0 y Ventilaci6n.E.U. 1975, p.1-66,'i:abla 29

Anexo a pag. No. 15

TABLA 20. DIFERENCIA EQUIVALENTE DE TEMPERATURA (oC)

TECHO SOLEADO O EN SOMBRA·

Valedero para techos de coior oscuro, 35 oC de temperatura exterior, 27 oC de temperatura interior, 11°C de variaci6n do la temperatura exterior en 24 h., mes de Julio y 40 0 de latitud Norte"

,

I

, . ;

PESO HORA SOLAR CONDI- DEL

ClONES TECHO MAÑANA - TARDE MAÑANA ... (kgfm')

" 7 e 9 \0 11 U IJ 14 U \6 1 \7 11 19 I 20 1 2\ 22 21 2~ \ 2 1 ~ S

~, '2.2 ·3.3 ·J.9 ·2,8 ·0.5 3.9 I.J \J.3 \7.1 2\.\ j2J,9 25.6 125,0 I n! 1\9.~ 15,6 1;¡,2 1,91 5.5 1.9 1,7 O,S .0.5 1·\.7 100 o ·0.5 ·1.1 ·O,S - 1 \ 5.0 1,9 12,8 16.7 20,0 I n.s 23,9123,9 12,2 19,~ 16,7 13,9 11,1 '.3 6.7 4.~ 3,J 2,2 1.1

Soleado 200 2,2 1.7 1.\ 1.7 Ú S" 1.-'1 \~S 15,6 15.3 21.1 12.2 22.6 21.7119 •• 17,! 13,6 \J.3 11.\ 9,4 7.2 6.1 5.0 3.3 3eo 5.0 4 •• J,] '3.9 .... 6, \ 8.9 \2.2 15.0 17,2 19 •• 11.\ 121.7 2\.1 120.0 18,9 17,2 \S,6 13.9 12,2 \0,0 8.9 7.2 '.\ .00 7,2 P 6.\ 6.1 6.7 7.2 e,~ 12.2 u,~ \5.6 17.8 19.. 20.6 20.6 \9,. n,9 11.' 17,1 16.7 IS,O n.1 11,1 \0.0 7.' -

Cubie.lo 100 ·2.1 ·1.\ o 1,1 ·'2.2 5.5 1.9 10,6 12,2 11,1 10,0 S.9 7.8 6,7 S.S 3,3 1.1l 0.5 0.5 . O., '1.\ .\.7 • 2.2 .2.1

de I!gua 200 '\.7 -\.\ ·O.S -0,5 O I 2.8 5,5 7.2 '.3 1.3 1.9 1.3 '.3 7,1 6,7 5.5 3,9 2.' \,7 0.5 . O,, • 1,\ 1.1.7 .\7 '300 ·O.S .\ .... ',.1,\ ·1,\ -\.\ \,\ 2.1 3..9 5.5 6.7 7.1 8.3 1,9 5.3 1.8 6.7 S.S 4 •• 3.3 2,2 1.7 \.1 0.5 o

, 100 ·2.2 ·\,1 O 1.1 2.2 ••• 6,7 I.J 10.0 9 •• 1.9 8.3 7.' 6.7 S:S ,],3 1.\ 0,5 O ·0.5 ·1,1 .\.i -1,7 -1.7 flDciad~ 200 ·1.1 .\,\ -0.5 ·0.5 o 1.\ 2.1 5.0 7.2 7.' 7.5 7.& 7,' 7.2 '.7 5.0 3.9 2.' \.7 ~.' o o ·0.5 -0,5

lOO ·0,5 .\.\ -\.\ ·1.\ '\.\ o \.\ 2.8 ••• 5.5 f.1 7.2 7.1 7.2 '.7 6.\ 5.5 ••• J.3 2.2 \.\ C.S o .C.S (en la 100 -2.' • 2'sl-2.2 -\.1 o 1.\ .3.3 5.0 6.7 7.2 7.' 7.2 6.7 5.5 ... 2.8 1'\1 0.5 o ·0.5 - \.7 '2.2 • 2'11' 2.1 sombra) 200 ·2.8 -2.8 ,2,21'.\.7 '\,\ o \,\ 2.1 ~ .. 5.5 6.7 7.2 6.7 6.\ 5.' ' .. 3.3 2.2 .\.1 O l' e,5 • \.7 · 2,2 '2.1

lOO . (7 -\.7 -\.\ ·\.1 .\.\ .0.5 o 1.\ 2,2 1 3.3 ..• 5,0 5,5 5.5 5.5 5.0 ... l.3 2.2 1.\ 0,5 C .0.5. '\,\ , 7 • 9 \0 \. 12 13 U 15 " \7 11 19 20 2\ 22 23 2. ¡ 2 3 • 5 MAÑANA TARDE MAÑANA

HORA SOLAR

~.ci6n: G.nancias por transmisión a través del techo (kcallh) - Área (m'l .. (Diferencia equivalente de lemper.lura) .. (Coefic;enta de lrans:ni .. 6" lI'obal, tablas 27 ó 28) .

... Si las bóvedas o buhardillas están ventiladas o si e' techo está aislado, lomar el 75 "4 de los valore$ precedentes. . fara techos- inclinados. considerar la proyección horizontal de la superficie •

... Para condiciones direrentes. aplicar las condiciones indicadas en el texto

..... Los pesos por m' de los tipos de construcción clásicos est'n indicados en las tablas 27 6 28.

earrier.Manual de Aire Acondicionado y Ventilaci6n. E.U. UU., 1.975, Capitulo 5. paga 1-57

- 16· ..

Ná~ro da estudiantes:

Profesor:

MonitOJlI

Total ••••• , , •••.

12 , 14

Para 01 ~¡~puto drJl 00.101" r;enoX't:.do po~ persona, I?e :ha

escogido do t~blas, la clase do tl'abaJo que deseZllpe~

l"tan los estudiantes. basacios en lo. tempc;¡ ... o.tura do bu.!

bo seco del cuarto, la. cual es de 24RC (Tempera:tw-'a que

debe alcanza.rse dentro tiol cua:.'to al estar on funciona -miento l~~ oquipos).

Todo ser viviente emdte el calor producido en el inte-

riol' do su cuerpo bajo dos formas: Calor Sensible y CJl

lor Latente.

Bl calor sensible es emitido y disipado por conducc16n

y radiaci6n y se manifiesta por una.elevaci6n de la

temperatura del aire ambiente que est& en contacto con

nue~tro CUOl"po. A medicla que la temperatura del a.m-

b1ente aumenta, la trunsmisi6n del calor po~ la eondus

ci6n y radiaci6n disminuyo llecando a &01" nula cuando

el a.'nbiente üeanza la temperat'..Wa de 37 0C a,P1"Oximada -monte. Por encima do esta temperatura, se invierte el

fen&meno,siendo 01 cuerpo bumano·cl que absorbo el

---

- 17 -

el calor del ambiente, debiendo -·ser entonces elimiu2,do vara obtener el equilibrio horneotérmico en le. otr:.:~ forma

. ' .

.... ~ ...• ,... .... 'lo tr. ... " ....

- 18 -

3.8 Ganancia de Calor por Alumbrado

La luz fluorescente convierte aprox. 25% de la energia que le llega en luz, el resto se disipa as!: 25% por radiación en 1as superficies alrededor, 50% por con -

,ducci6n y conve'cción y 25% es generado como calor por el balasto.

, -Utilizando la fórmula dada pDr Carrier15

Q,=B;T.Ú~/Hr.Pie2.oF. a O.80E X 1.25 X 3.4

Donde:

0.80 = Ea la energia neta que le llega al tubo una vez que ha pasado por el balasto.

1.25 = Ganancia de calor cedida por el balasto. 3.4 = Factor conversi6n: 1 vatio/Hr ='3.4 BTU/Hr.

Una '(1) lámpara fluorescente de 4 tubos de 40 vatios cada una., nos suman 160 vatios.

Se estima que por la localizaci6n del cubículo dentro dé otro recinto la lampara estará prendida todo el tiempo.

Reemplazando :

Q = 0.80 x 160 x 1.25 x 3.4 B.T.U./Hr.

Q= 544 B.T.U. / Hr.

Se convierten a calorias por 24 Hrs.

Q = 544 B.T.U/Hr x 0.2,52 Cal/B.T.U x 24 Hra. Q = 3.290 Oa1/24 Hra •

3.9 Ganancia de Calor por Cambios de Aire

Hay pequeñas diferencias entre autores, sobre la can-

150arri 'C·t 1-94 er,op. 1. p •

".

- 19-

tidad aire a renovár_ Bn genernl la cantidad oscila

ontre 40 y 70M3 de aire por personn y po~ hora. 16

J~ proporción de aire exterior a mezclar con el aire

de Cil'culación depende de las contiiciones climáticas

de aquél.

La proporci~n de aire exterior no·debe ser inferior a

1/5 y suele variar entre 1/3 y 1/2 del volumen de ai-

re que se hace circular en circuito cerrado.

nl aira se 1ntroduce por la parte al 'ta y se evacla por

La renovaci6n se justifica por la no -ces1dad de pl~porcionar a 'los pulmones el oxígeno ne-

cesario para las combustiones internas del organismo.

Teniendo en cuenta que la cantidad de anhídrido earb~

n1eo producido por persona y por hora, varIa entre 15

y 30 litros,18 todo sistema de ventilación debe pro-

curar una renovaei~n del ambiente a razón de 40 a 80H' de aire fresco por persona y por hora.

16Vives Escudar, Op Cit. p. 282

17Ibid, p. 283

.1SIbid, p. 290

--- - .~ - .>

, :Jn¡~'rs¡ltltd -~:.Mlnmll da ~¡~.tlt I I f1p-{)!o ~ t¡¡'~!I"'~1J . ..

. )

• t: ••

. '

- 20 -

La determinaci6n del total del aire a circular en el cuarto, se hace en base al número de personas que en éste caso lo requerirán o sea, 14 personas.

Se' parte del volumen del cuarto que es de 33 M3• Se toma da 'tabla 'dada por J. Vives para locales de reuni6n el máximo dado de 10 renovaciones por hora.

Se toma también para el aire exterior de renovaci6n, de la tabla 45 de Carrier ( Ver anexo ) en la apli -caci6n "Teatro o' sala de cine", la cantidad reoomen-dada máxima de 13 M3/hora x persona.

, ,o sea: 33M3 x 10 renov/hora = .330 M3 • i

"14 personas x l3M3/p. = 182 M3

~"'

•. ->- • .. ' - ~ '" .. e A/

... ~ .

· .. , . -"'''oh·

- 21 -

Variaci6n de temperatura: 89 -' 75 = 14 °F.

Los pesos especificos del aire a las anteriores tempe-raturas son:

Temperatura

32 Oc

Humedad Relativa

50~

50"

Peso Especific020

1.130 Kg./M3

1.171 Kg./M3 .24 Oc

Convertimos éstos valores a unidades inglesas.

1.130 Kg./M3 x 0.06243 = 0.07054 Lb/Pie3

1.171 Kg./M3 x 0.06243 = 0.07310 Lb/Pie3

Los calores sensibles y latente del aire, los calcula mos mediante las f6rmulas dadas por la AShrae. 21 -

Calor sensible = (C.F.M.) (1.10) (Dif.de .Temp.Op.) Calor latente = (C.F.M.)(4840) (Variaci6n de hume-

, dad del aire)

Donde: C.F.M. = pies3/Minuto del aire de renovaci6n.

1.10 es el resultado de la expresi6n:

'"

'.'~ ....... '.

%= (cft:n) (60) (0.075) (0.24 + 0.45W) Ll t

0.24 = calor especifico del aire seco BTU/lb. W =~. relaci6n de humedad: Lbsde agua/Lbs.aire

seco. Cuando W =0.01 el ~or es 1.10 0.45 = Calor especifico del vapor de agua. 60 = minutos/ hora 0.075= Lbs.aire sec'o/pie3

20Vives Escuder, Op. Cit. Tabla P.39 21 ' Ashrae,Op.Cit.Cap.22, P. 422

"l'

'~.' '

.... ," '"

- 22 -

Para el calor latente, el valor de 4840 IJsulta de la expresi6n:

qt= (cfm)(60)(O.075)(l076) (~W) ·'aonde 1076 es el contenido aproximado de calor del . vapor a la humedad relativa de 50% a 750 F. menos el

contenido de calor de agua a 50oF.

~ W ::: es el cambio de humedad del aire a las tempera-turas máxima 89°F y 75 °F as!: 22

W Lbs humedad/Lbs aire seco

0.018 0.011

Delta W::: 0.018 - 0.011 = 0.007

Reemplazando en las f6rmulas de calor sensible y calor latente:

Qs::: 107.16 Pie3/Min. x 1.10 x 14 = 1.650.26 BTU/Hr.

Ql = 107.16 Pie3/Min. x 4840 ~ 0.007 = 3.630.58 BTU/Hr .La ganancia de calor total porrenovaci6n de aire:

Qt= Qs+Q¡ = 1650.26BTU/HR + 3.630.58BTU/HR =

= 5.280.84 BTU/Rr

o sea: 5.280.84BTU/HR x 0.252 = 1.330.77 Cal.1 Hr. y por 24 brs. seria: 1.330.77Cal/Hr x 24 =31.938.52 Calorias/24 horas.

,3.10 Ganancia de calor por'el piso

Como bajo el piso hay aire a la sombra, consideramos

22Carrier, Op.Cit., tabla Psicrométrica

~,

- 23 -

la losa del 2º piso como una pared de ladrillo hueco: " ....

L~s resistencias se determinan as!:

t¿'24-"c ¡;¿ ~ m"lh

e eIt/" 'P" O.;Z5'Z 13 aJd!) 5, tJ.-po-.

o (I.04Z 11 r.f!no..

J;:- 0-4 ~~$ ladrillo hIJetO

"... 0.032 1( -e ojO 1lJe

te: 'BO°C TOTf+l RGSjsT. 0·78/' Oc ~z4 ca.l·

Puesto que las tablas dan un coeficiente de 1.4 resis~ tencia para 1 metro de espesor(Carrier tabla 34,1-72 anexa )" por "proporci6n ari tmetica al es~esor de la arena pegante de la baldosa, espesor 0.03M. se obtiene

o 2 / 0.042 C.M Hr Cal.

Para el revoque igualmente las tablas dan para 1 Metro de espesor R =' 1.6 °C.M2Hr./ Cal., por proporci6n aritmetica se obtiene para 0.02 Mts el valor de R = 0.032 oC. M2Hr./ Cal.

1 1 Se obtiene el coeficiente global = U = = = 'Ir 0:78'1

= 1.28 Cal/Hr. M2 oC. = k

La ganancia de calor por el piso será:

Q = 12 M2 x'l.28 (te - ti ) = 12 X 1.28(30-6)x 24hrs , '2 . = 2.211.84 Cal./ Hr.M Oc X 24hrs.

... Anexo a pagina No. 23

1-72 CARRIER PRIMERA PARTE. ESTIMACIÓN DE LA CARGA TfRMICA

,

:

TABLA 34. RESISTENCIA l:~RMICA R - MATERIALES DE CONSTRUCCiÓN Y DE AISLAMIENTO (Cont.)

(oC· mi. h/kcal)

RESISTENCIA R

Espesor Peso MATERIAL DESCRIPCiÓN (mm) especifico Por m de Por el

(kg/m') espesor espesor considerado

- x 10-'

MATERIAL DE CONSTRUCCiÓN

HORMIGÓN Mortoro de cemento 1856 1,6 Tarugos de madera 12,5 % aglomerados con yeso, 87,5 % 116 ~,8

Hormigones ligeros 1900 1,5 Ponce, puzolana 1600 2,2 Celulares 1280 3,2 Vermiculita, perlita 960 4,7

640 6,' 480 ',9 320 11,5

Hormigón de arena y grava o piedra (secado al horno) 2240 0,90 Hormigón de arena y grava o piedra (no secado) 2140 0,65 Escayola 1856 1,6

ENLUCIDOS -- Cemento (Qe""" .... d 1156 1,6 ~ Yeso: , ligero 720 ~#'

, ligero sobre entramado metálico 7:~ :,1

! perlita '''> , 5,4 - ~ arena -, 1,4

arena sobre entramado metálico 1680 _,-1,4

arena sobre entramado de madera 1680 82

vermiculita 720 4,7 -Placas de hbrocemento MATERIALES PARA 1920

, 43

TECHUMBRES Asfalto 1120 30 Baldosas de asfalto li20 \ '- 90 R.vestimiento de terraza o azotea # 1120 7,2 Tojas planas , . 3216 -10 Metal en ~hapa .'

Despreciable

Madera en planchas 6

- 24 -

3.11 Recopilaci6n de todas las Ganancias de Calor

NOMBRE DE LA GANANCIA

Pared oriental de madera

Pared sur de madera

2 ventanas de vidrio

VALOR DE LA GANANCIA Cal./24Hrs.

122.75

1.34.83

323.50

Paredes norte y occidental ladrillo 4.933.00

Radiaci6n solar sobre losa 7.374.96

Catorce personas

. Alumbrado; una lámpara

A2re de Renovaci6n

. piso

Más 5~ porcentaje de seguridad

Total de las ganancias:

La gánancia por hora será:

33.600.00

3.290.00

31.938.52

2.211.84

83.929.40

4.398.23

88.327.63

)

88.327.63 Cal/24Hrs 3.680.31 Cal/Hr. ----------------- -24 horas

Para convertir a BTU/Hr :

3.680.31Cal/Hr x 3.9683 BTU/Cal.= 14.604.60 BTU.Hr.

'l.

CAPITULO II!

4. SELBCCION DEL COMPRESOR

Los cquipo$ de onf~ia~ento existentes actualmente en

el comercio y aplicables eficiente y econ6m1caracnte al

campo del acondicionamiento cel nil'C, y del tamafio que

nos ocupa, funcionan de acuerdo al siguiente proceso~

Un siste~~ rlo eompre3i~nt comprime un gas de muy bajo

purlto de ehulUci~ni durnnte esta op~r.s.ci6n el gas se

cslienta y so ~weporn pero como está sometido a alta

Pt'CsicSn, es un l!Qu.ido caliente y para %'ebnjarlo de

temperatura so lleva mediante tubos a un interc~b1a

dor de calor, el cual mediante aire sotSlado alrededoI'

de los tubos que llevan dicho gas t hace que ~te se

condense oor~letam~ntet

Del oOndensador, el gas l!quido sigue pOI' tuberías ha.:!

ta otro 1ntcrc~~biador de calor a trav~s del cual so

hace pasar el aire recirculado que se requiere cnf~iar.

Es prop6sito se logra cuando a la entrada del inter-

cambiador. el gas pasa po:- una v&lvula que lo pe%'mi te .

,

23

- 26-

pa.5a~ de un entado de alta presión a una baja pres16n

que es la que prec.omina en el inte.rcambiadoI' de calor,

comunmonte llrunado evaporador.

Pal"a poder' efectuar este cambio de estado, el gas por

hallal"se a baja pres1cSn y dentro del evaporado!', tie-ne que absorber calor del ambiente que lo rodea, en-

triando as! el aire que forzndamente está pasando por . ,

el exter1o~ de los tubos donde está el gas, del Evap~

radar el l~~rigerante vuelve al compresor para repetir

el o1C10.23

La rofr1geraci~n aprovecha pues el hecho de que un re . -

f~igerrulte necesita calor para pasar da su estado lí-

quido a vapor. Este último proceso es llamado Vapor.!

zaci&n, es 01 ~ usado debido a que tiene lugar en el

conocido c.iclo de compresicSn del vapor. Controlando

la presidn a la que se realiza la vspo~izl.lc1cSn, se r.s gula la temperatura del proceso ya que la expansicSn del

gas l1qUido al entrar al evaporador origina el descen-

so de su temperatura.

Las tres leyes quo rigen el sistema de refrigerac1cSn

Ver Plano No.o2·

.. ~ ."

1. Todos los lIquidos al evaporarse absorben calo~

de cuanto 103 rodea.

2. La tct:lpcl'atura n que hiervo & se evapora un' l!qu,!

do dependo do la prcsi6n qua se oJer"co sobre dicho

l1quido.

3. Todo vapor puede volver a condensarse, conV1l'ti~n

dose en líquidO, si se comprime y se enfr!a debid~

mente.

En otras palabras, estamos utilizando termodinámicame~

te e~ ciclo de carnot en una ~quina t~rm1ca.

Los procesos que comprende el oiclo son l

1 - 2 Compre$1~n ad1abat1ca

2 - 3 Cesi~n de calor isoterma

3 - 4 Expans1&n adiabat1ca

4 - 1 Adicitn de calor isoterma.

3 ~ 'lo f ~ 4

t------.(

TR,",~A:ro

t-aTD

L--__ ----l 1

Fig. No.3 Ciclo de Carnot en una máquina térmica.

24 Alarwn Creus, J. Trntado P~~ct1co de Befri l\eFa9i~n Auta-~tica. Espafia. l!o.l'codLo, 1.97$, p.-u

I ,

- 28-

Hemos utilizado el ciclo de Carnot, por ser el de ~

yor rendimiento y podemos reproducirlo en el equipo de

refrigeraci6n de aire, as!:

~ 3t:j2. ~ --- ----Atmósfera

~ --- - ---Local frío E 4 I ~

Entrop/a, C~II (kg) ("K)

Fig.·4 Ciclo de refrigeraoión ouando el refngerante es un gas. ,

--------,-----

Fig. No. 4 Bntropia Cal;tt

~ . Q..

E CJ

... ~. t-.

-'29-

en presencia de gotitas de l!quido. Otro posible pe -1igro de lacompresi6n húmeda es que las gotitas de

lIquido pueden arrastrar el aceite de lubricaci6n de

las paredes dol cilindro acelerando as! el desgaste.

Por las anteriores desventajas, la oompresi6n seca es

preferible a la h&neda. La compresi6n seca se reali-

za sin Que existan gotitas de l!quidO presentes. Si

el refrigerante que entra en el compresor'es vapor sa -turado la compresi6n desde 1 hasta 2 en la figura, se

llama compresi6n seca.

Con la compresi6n seca, el ciclo pierde la forma ree -tangular del ciclo de Carnot anterior; la compresi6n

Fig.No.5 Ciclo de Carnot

del vapor seco termina en 2

a una temperatura que es s~

perior a la temperatura de

condensaci6n.

Po~ tanto el refrigerante

sale recalentado del compre -sor.

con la compresi6n seca. Tambi~n se modifica el ciclo

de 'Carnot original, al terando el prceso de expansicSn.

- )0-

El ciclo de Carnot exije que la expansi6n se realice

isoentr6picamento y que el trabajo que se obtiene se

utilice para mover el compresor.

Prácticamente hay dificultades en la expansicSn, por-

que el trabajo a obtenerse con la m~quina es fl'acci6n

del que debe suministrarse al compresor. Además sur-

gen problemas prácticos en la lubricaci6n cuando un

fluIdo de dos fases empuja al émbolo.

Como sigue siendo necesaria la reducci~n de la presicSn

del l!quido en el proceso 3-4 t se hace ~ediante una -

válvula estranguladora. Bl ciclo real de compresi6h

de vapor no es exactamente igual al ciclo standar y

se diferencian en las caídas de presi6n en el conden-

sador y en el evaporador, en el subenfriamiento del l~

quido a la salida del condensador y en el recalenta-

miento del vapor a la salida del Evaporador.25

El standard supone que no existe ca!da de presicSn en

el condensador ni en el Evaporador. Pero debido a la

25Stoecker, W.F. Rcfrir.eraci6n y Acondicionamiento de Aire. MéXiCO, Mc Graw-nil1, 1.975, pp. 53,54

'-. "~.

- 31-

Bsquema comparativo de los ciclos de compresi6n de -

vapoI' real y standard.

Caida. de {ifesio'"

fntnlf>Jo... CU'/Kg_'

eido real

Fig. No.6 Comparaci6n ciclos real y standard

La presi6n de descarga & temperatura de oondensaci&n tiene un efecto semejante en la capacidad de la máqui -na y está determinada naturalmente por la superficie

del condensador y por la temperatura del agente de en -fl'iam1ento (Gas) que act11a sobre el mismo.

Las tablas de capacidad cc' :.de los fabricantes de com-

presores, indi can las temperaturas en que se han bas~

do para obtener dichos rendimientos. Teniendo en cuen . -

ta dos factores Jauy importantes como son la cantidad

de calorías por hora requeridas y el tipo requerido p~

....

- 32-

ra acondicionar el cuarto,hemos seleccionado un com-

presor tipo unidad sellada de fácil consecuci6n local,

los cuales ya traen de diseño de fábrica las capacid~

des y especificaciones requeridas por nosotros.

4.3 Especificaciones de la Unidad Compresora

', ... '

Aunque hay varias marcas, hemos seleccionado la unidad

fabricada por:

Tecumseh Products Company Tecumseh, Michigan 49286 U.S.A.

Denominada compresores de un solo cilindro "A.J." cuyo

rango va de 6.000 BTU a 19.500 BTU/Hr.26

El compresor hermético Tecumseh tiene las sigui~ntes

caracter!stica$:

Modelo No.

Capacidad Nominal

Temperatura de condensaci6n

Temperatura de Bvaporaci6n

A.J. 551~F

15.000 BTU/Hra.

130RF.

45 1F

Temperatura del gas r~frigerante 115 1F

26Ashare, Handbook & Product Directory 1976 Systems. Publis-hed by the American Society of Heating, Refriperating and Air Condí tioninr; Enrineers, Ine. Printing ano Sound by George 'tianta Co. lns.Henas la wisconsin, 1.978, P.169

-.~.-~~ ... '--- -- .. ~""'r' +--.- - -"f"~ __ o - -'~:'- --'--~'r" H,' "--" .• ll'~'

•

- 33-

Temperatura del gas de retorno

Temperatura ambiente

Carga de gas refrigerante R-22

Carga de aceite

95RF

95tF

40 Onzas

26 Onzas

Este compreso~ se montar~ sobre la mesa, sobre una b~

se amortiguada, exactamente en las mismas condiciones

que se instala en cualquier equipo de aire acondicio-

nado tipo ventana, las diferencias más importantes son

debidas a las tuber!as de conducci&n del gas de alta y

baja pres1&n que como se observa en el plano de cons-,

trucci6n y montaje son diferentes.

Como se observa" la capacidad de este compresor hermé-

tico, es mayor que la carga total de refrigeraoi&n del

sistema"lo cual no es perjudicial ya que está dentro

de un l!mite prudencial de sObrecapacidad, que da más

bien un margen de seguridad.

Fig. N0.7

Compresor hermetico "A.J" para el laboratorio de Aire Acondicionado.

'.·:'~·~PRo~¡6fu, -ii;~f . LABORÁTOIÚO ' XiRE'j . 'Qtf . AUTONOMA DE OCCIDENTE.

.":

.) .

i ' : .'

. PLACA COJINETE" SOPO~Tf .

, E'1-TE"',SIOM \)~l. E.Jf

,.' ..

P.SP4S ' VfNriLnpoe DEL f'1oroft. .

/30eiNflDO Dé: f.}RRflH QUé

silliP!J: . PRE.5fbiJ .

60BIN.,lJ/JO ,-f!¿! ·: RéGiMEN .:2.::

ROTOR.

COJiNETE'

C¡::¡FlCRlft

iP.i--.l- 'M tJ F L A 1:> E DESCA~GA

B~·.LJ:\N e IN 6AFLf

CO/((.I?A DEL , C.OMPflE:$O¡¿

. ;~~

TUSO DESCtJ~~'A

. Fig.No. 8 Detél lle interno del COIDl1resor.

, 1;-

'. '_,'o

.'~: ;~;[¡t~:.~ , '.;: . - ~ ."- "_" ,::,.~:' .... . -:

\,

", ' ..

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.o

- 35-

Mientras avanza a lo l~go del evaporador, la masa del

líquido conteniendo burbujas de vapor, se convierte en

una masa de vapor Que arrastra gotas de líquido, mez-

cla que se denomina vapor hdmedo. Finalmente, cuando

las ~timas gotas del!quido se han evaporada, solo

resta vapor saturado. Si se aumenta la presi6n, eS te,m

peratura de evaporación, parte de este vapor se conde,!!

.sará, convirtiéndose en vapor h~o y contrariamente \

si se rebaja la. presicSn ó temperatura donde exista ya\

vapor saturado, sin líquido disponible para evaporar,

se exp~ndirá el vapor, reduciendo la densidad del mi~

mo. La temperatura del vapo~ saturado, aumenta debi-

do al calor que absorbe del aire a enfriar y, cuando

llega a un punto más alto, que la temperatura de sa-

-turación, a la presión de evaporac1eSn existente, se

llama vapor recalentado.27

En todo el recorrido anteriol' de los tubos, la tempe-

ratura se mantiene constante al punto de ebullición

del refrigerante y todo el calor absorbido del exte-

rior se emplea en el cambio de estado líquido a vapor

del fluido refrigerante.

"l'

36 -

La temperatura de ebul1ici6n del refrigerante, depende de la 'Presi6n rS'inante en el circuito interior del eva-porador,mantenida por la acci6n del compresor y puede ser .. variable y regulada actuando sobre la válvula de expansi6n·para dosificar el caudal de refrigerante que debe llegar al evaporador, por unidad" de tiempo.28

5.2 Factores del diseño

Para desarrollar el cálculo se tiene 'en cuenta el tipo evaporador con ventilación forzada más eficiente que se encuentra en la industria local y que constan de tubos

. " de cobre, sobre los cuales van espaciadas aletas de aluminio para sacar el máximo provecho de la transfe -rencia de ealor, entre el aire a enfriar y el gas refri-gerante que circula por dentro de los tubos.

Se inicia calculando el No. de paneles de fondo con la expresi6n:

A : ( l' -

donde:

.

\ = No. de paneles de fondo •. i l = enta1pia del aire de entrada.a1 evaporador (28°C)

en Ca1./Kg de aire seco (Ver tabla anexa )

Mirando la tabla aire 50~ H.R. se encuentra un calor total de 13.55 Ca1/Kg de aire seco •

~~uf.= és la entalpia del aire a la temperatura de superficie del evaporador en Ca1/ Kg

\(h = Volumen horario de aire en circu1aci6n. M3/Hr.

28Vives Escuder, Op.Cit.p.98

Anexo a la pagina N 0.36

PROPIEDADES F/SICAS DEL 'AIRE 39

'J

J'. Vives AIRB CON 50% DE HUMEDAD

I I Peso I Hume- Calor

Tem- Presi6n Presión esp. del Calor Calor Calor total dad, gr lOcal

~ratur .. del vapor d2 1,254 2,27523 2,10719 4,38242 3,07 3,49 8 4,008 755,992 1,249 2,45033 2,39860 4,84893 3,32 3,88 9 4,287 755/;13 I 1.244 2,59562 2,68777 5,28339 3,54 4.2.')

10 4.582 755,418 1,239 2,77013 2,9';475 5,74488 3,79 4.64

11 4,881 755,119 1,235 2,91487 3.25937 6,17424 4,02 ,5,00 12 5,228 754,i72 1,230 3,11820 3,54148 6,6.'>968 4,31 5.41 13 5,581 754,419 1,225 3,32113 3,82176

, 7,14291 4,64 5,84 14

~i.': I 754,046 1,220 3,52369 , 4.09940 7,62309 4,92\ 6,25

15 753,651 1,215 3,75521 4,37494 '8,13015 5,27 6,69 16 6,';69 753,231 1,210 3,98631 4,647ñ.'\ 8,63.'\94 5,62 7.13

17 7,210 752.';9u 1,206 4,23161 4.91864 9,15025 5,99 I 7,59 18 7,G78 , 75~322 1,201 4,49696 ! 5,l!S6:'i3 9,68329 6,40 I 8,06 4>~~ 19 8,173 751,827 1,196 4,75396. 5.45239 10,2U8.15 6,1\0 8,54

20 8,695 751,305 ,1,191 5,02325 5,71541 10,73866 7.22 9,H2

21 9,247 750,753 1,186 5,33090 5,9';638 11,30728 7,70 9.53

22 9,829 750,171 1,181 5,64087 6.235:26 11,87613 8,19 '10,u5 23 10,444 749,556 1.176 5,97068 6,49)t)2 12.46170 8,72 10.60

24 11,092 748,908 1,171 . 6,31443 6,74467 13,05910 9,26 11,15

25 11.775 ;48,225 1,166 6,6.;752 6,99570 13,6.'>322 9,82 11,71

26 12,494 747,506 1,161 7,02903 7,24458 14,27361 10,42 12,30

27 13,252 746,748 1.156 7,42882 7.49010 14,91892 11,07 I 12,91 28' 14,050 74,">,950 1¡t51 7.85691 7.73351 15,59042 11,77 13,SS :... 29 14,891 745.109 1,146 8.28413 7,97407 16,25820 12,48 14,19 30 15,774 744,226 1,141 8,73.176 8.21246 16.94622 13,23 14,86 SI 1G,703 743,297 1.135 .9,194114 8,44797 17,64201 14,00 15,54 32 17,679 742,:121 1.130 9,69107 8,68055 18,37162 14,M 16,25

33 18,705 741,295 1,125 10,2159·1 8.91008 19,12602 15,73 17,00 34 1!l,7S2 740,218 1,120 10,75430 9,13651 19,89U81 16,66 17,76 35 20,913 739,087 1,114 11,34351 9.36062 :10,70413 17,67 18,58

36 22,100 737,900 1,109 11.94312 9,:>8159 21,52471 18,71 19.41

37 23,345 736,655 1,104 12,56445 9,79926 22.:l6371 19,80 20.26 SS 24,651 735,349 1.098 13,21350. 111,01367 23,22717 20.95 21.15 39 26,019 733,981 l,n92 13,89776 lIl,22552

I 24,12326 22,15 22,08

40 27.453 732,547 1,087 14,59072 10,43:{86 2.">,024,,8 23,41 23,02 41 28,933 731.045 1,081 13,22426 10,63871 25,S6297 24,59 23,92

42 30,527 729,473 1,075 ; 15,99701 10,83993 26,8G394 25.99 24,95 43 32,173 727,827 1,069 I 16.82.,21 11,03837 27,1\6358 27,50 26,05 44 3.1.893 726,lU5 l,Of>l ¡ 17,&~U62 11,23204 28,91266 29,10 27,18 45 35.693 724,303 I,U58 I 18,59402 11.42284 30,01686 30,80 28,38 46 37,579 722.421 1,j)52 I 19,.'>11022 I 11,61(166 31.11088 32,52 29,58 47 39.546 720,434 1,046 20.4·1989 11.79335 I 32,24324 34,34 30,8t 48 41.602 718,398 1,039 1 21,426.'>4 11.97285 33,39939 36,22 32,14, 49 43,749 716,251 1,03.1 I 22,44:1:>0 12,14808 34,591.">8 38,29 33,49 50 45,991 714.009 1.027 I 23.49014 12,31884 35,80898 40,28 I 34.,88

'.' .

'/

- 37 -

Qw~l= Calor total a absorber del aire a su paso a través de- los paneles del evaporador.

Datos a utilizar:

280 0 = entrada aire al evaporador. 50 0 = Temperatura superficial del evaporador

512 M3/Hr = Volumen de aire que circulará por el evaporador.

3.680 Cal.Hr. = Calor a absorber del "aire a su paso por el evaporador.

Se reemplazan en la

A = (13.55 Cal/Kg -

expresi6n:

, 512 M3/hr 5.3Cal!Kg) x ------------

3.680 Cal/hr.

~ = 8.25 Cal/Kg x 0.139 = 1.14 Mirando la tabla siguiente que da J.; Vives se encuentra que corresponde a un evaporador de 4 paneles de fondo.

TABLA 11

Paneles -1 de 1 p

Condo

1 2,70 0,000500

2 1,65 0,000250

3 1,30 0,000166

4 1,15 0,000125

5 _ 1,05 0,000100

6 1,00 0,000083

Para obtener el area frontal del evaporador, se uti-liza la eXpresi6n dada por J. Vives en el anexo siguiente pag. 115 :

Anexo a página No. 37

J. VIVES

,PREPA.RACIÓN DEL AlRE . 115

Partiendo de, est, temperatura de superficie, podremos determinar: a) el nú-mero de panele." de fJndo, y b) la temperatura del refrigerante, como sigue:

a) El númf;ro 11 , paneles de fondo lo determinaremos encontrando primero el valor de A por )a expresión

lo - (1' - i.~l') x ~ 1 ... , ~ 4,39 , Q-z

6000 lo -= (14,86 - 4,39) -3 O = 2.094

0.00

que en la f.a} la corresponde, por aproximación, a 2 paneles de fondo. b) Par ,1 j ~terminar la temperatura del refrigerante, adoptaremos primero

una veloi .d de paso de 1,5 m/segundo para obtener el área frontal.

~/¡tf"~ V" '6000 t

AF"'" u x 3600 = 1,5 x 3600 ~ 1,111 ID

AF ... P f" , F~ONTAL ·Q,otlll

~~t ... ,--- x¡.t AF

30.000 I~ -= 2 - -- x 0,00025 - - 4,75°C

1111 ~ .

, J a:a determinar las condiciones del aire saliente del frigorüero. determina-cen x' primero el calor total contenido en el aire saliente:

Q_' 30.000 tu - l' - 1 == 14,86 - 6000 x 1,15 = 10,52

V"x-V . ,':e ~orresponde a una temperatura húmeda

('ha ... 16°C

La temperatura seca del aire saliente se puede determinar gráficamente soble el diagrama, trazando la recta que une el punto de temperatura de superficie .en la línea de saturación, con el punto de estado del aire entrante. En la inter-sección de esta 'recta con la de temperatura húmeda constante del aire saliente se traza una vertical hasta la escala, que nos dará el valor de la temperatura seca del aire saliente.

HR -=; 70%

Dimensiones del frigorífero.-Como sea que el aire a tratar no es muy húmedo, emplearemos evaporadores con aletas separadas 3,5 mm, con el 56,5 % de área frontal libre, de paso del' aire.

AF ' 1,111 El área frontal física del evaporador será: 0,565 = 0,565 = 1,96 mi que

podemos distribuir altura - 1,5 m anebura. - 1,3 m

La superficie total de intercambio de los evaporadores en dos paneles de fondo será

- 38 -

A ¡p. 111 VI--,

Donde: V.'h = Volumen horario de aire en ciroulaci6n~ U ti: Ve'iocidad de paso de aire de 1.44 in/se.'

obtenida en el diseño del v.entilador.

Reemplazando los anteriores valores en la expresi6n:

512 M3/Hr 2 ------------------ = 0.098 M 1.44M/Seg. x 3.600,

Esta área frontal se puede descomponer en una área de dimensiones, teniendo en cuenta el reducido espa-cio que se tiene para instalar el evaporador:

- ~ I--I',!

r--

28e J-' , , _ ~ire t t t t

EydroJA ',~,",:

VISTA LATél2AL

1:r 1505é ~ ir..e Salido.

----.------------f

r------ ---------- .tOMTS

.... }..rll-- .50 MT >_ ·1 V"STA FRONTAL

Para determinar las condiciones del aire saliente del evaporador, se determina primero el calor total contenido en el aire saliente con la expresi6n dada tambien por J. Vives en el anterior anexo a pag.No.37

J!' -:: i' -Q tofa./

"/

•

, ". '.

' ..

39 -

Donde:

j./ =l3~55entalpia del aire a 2800 que es la 'bempe-'ratura entrada ·de1 aire al" evaporador.

Qtot4 = Oalor total.a absorber del airea su paso por 10s paneles del evaporador.

Vh = Volumen horario del aire en circu1aci6n. . V = Oalor del aire humedo a 2800 y 50% de humedad

relativa, en M3/ kg. según J.Vives tabla anexa. . ., .

, ,

Se reemplazan los valores conocidos:

)J"' = 13. 550al/Kg 3680 Cal/Hr. ------j---------------512 M /Hr x 1 3

0.869 M /Kg • ... _':'10- 'Í ." .

~'= 13.55 6.24 = 7.31 Oal/Kg.air~ seco

que corresponde a una temperatura humeda de 11°0. según l~ tabla de J •. Vives pag.34 anexa.

. ...... 11ft _.

La temperatura se.ca del aire saliente se determina . gráficamente 'sobre la carta psicrométrica trazando

. • I ,"

1a"recta que une e1 punto de temperatura de superfi-cie en la línea de saturaci6n, c~nel punto de estado del aire entrante. En la interseoci6n de ésta recta con la de temperatura ~umeda constante del aire sa -1iente, se traza ~ vertical hasta la escala, que nos dará el ~lor de la temperatura seca del aire . saliente.'

t" - 15.5 0 0 v H.R. de 50~ seca - ti

Ver tab1a psicrométrica anexa.

.,',;j :.

I Pn.ión I Tem-peratuia del vapor

·C. mmH¡

,", 0,

-5 3,113 I -4 3,368 , -3 3.644 -2 3,941 -1 4,26.1

O 4,600 1 4.940 2 5.302 3 5.687 4 6.~197 I S 6.,,34 : 6 6.998 : 7 7.492 : S 8,017 , 9 8.574

10 9,165 11 9,762 12, 10,4á7 13 11.162 , 14 11,908 ·15 12,699 : 16 13,536 : 17 14,421 . 18 15,357 1 19 16,346 '20 17,391 I 21 18.495 1 22 19,659 23 20,888 i 24 22,184 : 25 23,5;:;0 r 26 24,988, 27 26,50á, 28 28.101 I 29 29,782 1 30 31.548 31 3,1,406 I 32 35.359 I 33 37,411 I M 39,565 I 35 41,827 I 36 44,201 i 37 46,691 I 38 49,302 39 52,039 40 54,906 41 . 57,910 ; 42 61,0;;5 i 43 64,346 44 67,790 45 71,391 46 75,158 47 79,093 48 8.1,204-49 87.499 1 50 91,982

Anexo a página No. 39

ACONDICIONA.MIENTO DE AIRE

Presión delaice mmH¡

756.887 : 756,632 756,356 756.059 : 755.737 755,400 755,060 754,698 : 754,313 753,903 753,466 753,002 I 752,508

, 751.98.1 751.426 750.835 , 750.238 749.543 , 748.838 I 748.092 : 747,301 ! 746.46-1 ¡

745,579 744.643 743,654 ! 742,609 741,50;' 740,341 739.112 737,816 736,450 735,012 733,495 731,899 730.218 728.452 726,594 724,641 722,589 720,i35 718,173 715,799 713,309 I 710,698

i

707,961 705,094 i 702,090 : 698,94:> 695,654

,

692,210 : 688,609 684.842 i 680,907 676,796 I 672,501

,

668,018 I

AIRE SATURADO DE HU:IIEDAD

p~ I ! esp. del I Calor I aire hú- I latente _do i cal/m'

I Kg/m' I

! 1.315 2,1131174 1.310 2,14S31 1.305 ~~-=;2R 1.300 2,5U19:> 1,29:> 2,67830 1,290 2,91378 : 1.2S:>· 3.08944 J,280 3,32·U-I 1.27;; 3,:>3843 i 1,270 . 3,79229 1,26;; 4,02574 1,261 4,31792 1,256 4,55045 1.251 4,9U065 1.246 5,19124 l,2·n 5.54026 ; 1.2.17 5.S29;~ 1.2.12 6.23639 1 .,',-.-, 6.64223 : 1.222 7.04737 1,218 7,31042 1,213 7 .. \1,262 1.208 8,46323 1,2'-'4 8,99392 ! 1,199 . 9,51193 I 1,194 10.04650 ! 1,189 10,66180 , 1,18." • 11,28175 1,180 : l1,9-U37 I 1,175 12,628.'\6 1,171 13,31504 ! 1,166 14,058(17 1.161 14,1\376:> i 1,156 . 15,71383 1 1,151 16,56827 1,147 . 17,46752 I 1,142 18,3S8ú9 1,137 19,38214 1,132 20,43189 ; 1,090 21,5lJs.&~ l,u83 22,68701 : 1,076 23,88624 1,069 23,12890 ; l,n61 26,42,00

, I 1,054 27,í9j52

t,(H6 29,18144 i 1,038 30,4-t8.'2 I

'1,030 31,99403 1,022 3.1,6;,1)43 i 1,011 35,36124 ; 1,006 37,18.'10:> , 0,997 39,001145 i O,9S8 40,89979 0,9,9 42,8.>.108 ! 0,9711 44.88702 0.960 46.98027

i Hume- I Cal ... I

Calor I Calor total dad, 'P" total ICtlIiblc I del m' de porK¡ cal por

cal/m' i aire hú- de aire K¡dc

lD.do, cal ICCO aire , seco I

-1,57380 0.4:>694 2,59

1

0,348 -1,25393 ! 0.89438 ¡ 2,76 0,68 -0.93660 1,38868

I 3,00 I 1,07 :

-0,62186 I

1,88009 3,24 I 1,4:> -0.30968 2,36862 ! 3,49 i 1,84

O i 2,91378 ,

3,

82

1

2.-'>1 0.30711

i 3,396;;5 4.07 2,67 , 0.6JJ73 , 3,93:>87 4.39 3.09 0.91377 4,-17220 4,n 3,53 1.2J331

i 5,H036O 5.(16 i 3,96

l,ál0311 5,á3604 5,40 1 4,40 1,80182 6.1Z!74 &,82 i 4.88 2,09676 6.64721 6.17' 5.33 2,3S,;R9 ! 7.286.'>4 6,69 5,87 2,6i2>2 I 7.86376

7'12

1 6.36

2,95670 : 8,49696 7,64 6.!lO 3,2.18.10 9,06805 8,07 7,39 , 3,51694 , 9,7;;333 8.69 7,99 3,7935J 10,43:>76 9,30 I R,59 I 4,06704 11.11441 9,91 1 9,18 4,3.1807 : 11,848-19 ! 10.62 I 9.84 , 4,60585 ¡ 12.5i8ti j 11.33 I 10,49 4,87152 13,33475 12,10 I 11.17 5,13341 14,12733 12,!l3 11,89 5,39311 14.90504- 13,75 1 12,60 5.64926 15,69:>76 14,61 ·13,33 5,9U2i5 16,56455 15.60 14,14 6,15352 17,43:>27 16,60 14,96 6,40060 18,3U97 17,68 15.82 6,6U79 19,2736:> 18,81 16,71 6,88560 20,20064 19,9:> 17,60 7,12346 21,18153 21,20 18,5.') 7.35720

i 22,2148:> 22,55 19,57

7,58782 2.1,3016:> 24,00 20.64 7.81469 I 24,38296 2.~,47 21.72 8.03837 25,;'0:>89 27.03 22,8t 8,231110 i 26.61619 28,65 24.01 8,47380 27,85394 311,41 2.'),25 8.6.'\.')2.1

I 29,11712 32,29 26,56 ! 8,8!J236 : 30,4t)096 3-1,23 27.90 9,09377 31.78278 36,37 29,35 9,29463

'. 33,18f1l\9 38,58 • SIl,M

9,41\872 34,61762 41l,90 I 32,40 9,67796

I 36,10496 43,35 34,02 I 9,86301 I 37,6:>8.')3 45,93 35.74

10,042R.') ! 39,22-'29 48,64 I 37,49 10,21736 I 40,66.h~ 51,20 i 39.13 10.386.13 42,38036 54,2.') 41,13 10,55044 I «.200B7 57,56 i 43,2.1 I 10,70773 46,06897 61,04- 45,43 10,8599-1

, 48,04799 64,80 : 47,78

10.00666 i 50,00711 68,61 I 50,16 I 11,14599 I 52,tH578 72,66 :)2,67 11,27946 54.13254' 76,90 I 5:>;29 11,40602 I 56.2930·' 81,45 58,05 11,52540 58.50567 86,11 60.91

IJni..ersid1!'1 ~ .. JltJnomo ¡ti !)wótflfO

Q'iJ'(' ~~"o'etU ti;;;;o= ....... -= ..... -"----------.......

Anexo a página No. 39

44 ACONDICIONA.lIlEXTO DE AIRE

VOLthlENES DE AIRE HÚMEDO, EN llETROS CÚBICOS, CORRESPONDIENTES

A UN KILOGRA~IO DE .'IRE SECO

HUMEDAD RELATIVA

! É ¡ .~ '·1_. _90_%_1_-_10_%_+-70_%_'1 __ 60_0/_/°-+_'0_%_ 40 % -5 I 0,7625. -4 I 0,7656' -3 i 0,7687 -2' 0,7719 -1 1 0,7750

O: 0,7782: 1 I 0,7815'

.2; 0,71\..16 I 3\ 0,7879; 4 0,7912 I 5· 07945' 6: 0:7979 I 7 1 0,81112. 8 i O,RU..l7; 9: O,8U82

IU i 0,8117 11' 0,8153 12 0,8189 ¡ 13 I 0,822:> ¡ 14! 0,8261; 15 0,8299 : 16 1 0,8337 17 I 0,8.167 18 í O,R41.~ 19 1 0,8..155 20 O,R497 21 i 0,8.>38' ,)') O,S:k~O 23 I 0,1\621' 24' O,M61~! 25 ¡ 0.8714: 22~,' 0,8760 I 0,8808 28 o,8S.~6 29 0,891'6 311 0,89:;7 31, 0,9009; 32 0,906.1 3::1 I 0,9119 I 3-1 0,9176 I 35 I 0.92.15: 36 I 0,9296

'3837 1I

O,9M8: 0,9·123

39, 0,9..190: 40: 0,93:>9 4.1 ¡ 0,96.11 42 i 4.31 44 ' 45 i ~6 ' 47 ! 48 ,(9 50

O,9í!)'~ : 0,9781 I 0,9862 ' 0,9945 I 1,0030 . 1,0120 ! 1,0213 ; 1,0310 . 1.0412

0,7622 0,76:>2 0,7684 0,7715 11,7746 0,7777 0,7810 0,78-11 0,7874 0,7906 0.7938 0,7971 0,8(104

0,8039\ 0,8073 0,8107 0,8142 0,8177 0,8213 0,82..18 O,!Q8.; 0,8.122 0,83;;9 0,1\398 o,84:n I 0,8-177 0,8517 0,8538 0,86110 0,8612 lI,8fi86

l\8730 I O,!!7,6 0,8822 0,8870 I 0,8918 O,896.~

0,91119 0,9072 11,9126 11,9182 0,9239 0,9298 1 n,Q3:>81 0,9421 I 0,9483 U,9:>52 0,9621 0,9692 0,9766 O,91H3 0,9921 1,0004 1,0089

1 1,0178 1,0270

0,7619 0,7649 0,7681) 0,7711 0,7741 0,7773 0,7805 0,7836 O,7S68 0,7899 0,7932 0,7964 0,7996 0,8029 O,R064 0,8097 0,8131 0,8166 0,8200 O,S2.15 0,8270 O,S::I07 0,8343

0,8.181 \ 0,8418 0,8437 0,8496 IJ,833:> 0,8376 0,8617 O,S638 0,8701 0,8744

0,8789 1 11,88.'\-1 0,8880 0,8927 0,8976 0,9112;) 0,9077 0,9129 0,9182 0,92.17 0,9294 0,9352 0,9·112 n,9474 O,9~),18

O,9C,(¡'¡' 0,967;' 0,\1743 0,981;, O,989U O,99M 1,0049 1,0133

0,7615 0,7646 0,7676 0,7707 0,7737 0,7768 0,7799 0,7830 0,7862 0,7893 O,792.~

O,7K.6 0,7988 0,8022 0,80;;51 O,8lJ88 0,8121 0,81;;51

.0,8188 0,8222 0,82.;6 0,8292 0,8337 0,8364 O,lHOiI 0,8437 0,&175 0,831::1 0,8552 0,8591 n,86.11 0,1\671 0,8713 0,875.;

0,8799 f O,88·l2 0,8887 0,8932 0,8979 I O,9n28I

O,!1076j' )1,9127 0,9178 0,9231 0,9285 0,9341 0,9398 0,94:>7 0,9517 O,93S0 0,9643 0,9710 0,9779 0,91130 n,99:!.1 O,!l999

0,7612 0,7642 0,7673

O,77U3\ 0,7733 0,7763

0,7794 1 0,7825 O,7836j' 0,1887 0,7918 I

0'7949

1 0,7981 O,80t3 0,8('46 0,807í I O,811U I 0,8143 0,8176 1 0,1\209 I 0,8243 0,8277 0,8.111 n,8.147 0,8.181 ll,&118 0,8434 , O, 8491J 0,8:>28 0,1\31'5 O,S6ll4 11,8642 0,8682 0,8722 0,876.1 O,88U4 11,8847 O,&~9I1

0,8934 0,8979 1l,902:> 11,9072 0,9120 0,9169 O,9219¡ 0,9270 I O,93:!.1 I 0,9377\ 0,9433 O,94~O I

0,'1549 1 O,96n8 0,9671 I 0,9734 I O,98tlO I O,98r.s I

0,7609 0,7606 0,7639 0,76::15 0,7669 0,7663 0,7699 11,7695 0,7728 O,7i2:l 0,7759 0,77:>4 0,'7789 O,ii84 0,7819 0,7814 0,78.10 0,7841 0,7880 0,7874 0,7911 0,7904 0,7942 0,79::14 0,7973 0,7963 0,8005 0,7996 0,8036 , fl,8027 0,8068 0,1\058 0,8\011 11,1\089 0,8132 0,812\ 0,8164 0,8152 0,8196 n,8183 0,8229 0,8215 0,8262 fl,821i 0,8295 0,11279 0,8330 0,8313 O,S363 n,1\34:; 0,839& 0,8.179 0,8..133 0,8412 0,8468 n,8H6 0,S304 0,&180 O,S:;·IO 0,8:; 15 0,8377 0,83:>0 0,8613 0,8:>83 0,8651 0,8621 O,S689 0,11657 (',8728 0,8693 0,8767 I O,S73U U,8807 0,8767 0,1\847 O,8.~ll3 0,8889 0,8844 0,8931 0,888..1 O,8!l74 0,8923 (J, 9017 0,8964 O,906:? 0.91103 0,9108 O,9(l47 0,91:;3 0,91189 0,9201 0,9132 fl,9249 0,9176 (J,9299\ 0,9222 U,9349 0,9267 0,9402 0,9:115 O,9Ü5 I 0,9362 O,9:;n8 0,9411 0,936.; 0,9-161

ll9622 I 095121 0,9681 0:93&1 0,9741 O,9G26

0,7603 0,7632 0,7662 0,7691 0,7719 0,7749 O,7ií9 0,7808 0,7838 0,7868 0,7897 0,7927 0,7957 0,7988 O,801S O,8ll-t8 0,8079 0,8110 0,8140 0,8170 0,8201 0,1\233 0,8263 0,8296 0,8.127 0,83641 0,8.192 0,8424 0,8..173 0,8490 0,832.1 ll,8556 0,8390 0,8624 0,8659 u,8693 0,8728 O,S764

O,88011 I 0,8837 0,8873 0,8910 I O,894S l' 0,8987 n,9u25 0,9065 0,910;; 1l,9146 0,9187 0,9229 0,9272 0,9:113 0,93;:;9 u 9404 0,9450 n,9496

0,7600

0'7629

1 0,7660 O,7~S? ¡. O,7,1a l' 0,7744 0,777-1 I 0,7803 1 0,7832

1

0,7861 0,7891 0,7920 i 0,7949 i 0,7979 ¡ O,80u9 : O,8u39 i O,S068 0,8099 I 0,8128 O,815S 0,8187 0,8218 0,8247 0,1'\279 0,8309 0,83..10 0,8371 0,8402 O,R4::14 0,8..163 0,8..197 0,8.',28 O,K,60 0,8592 0,862:> 0,8657 O,869U 0,8723 0,87;,6 0,8790 0,8824 0,88.;8 0,8893 0,8928 0,8963 0,8998 0,9034 0,9071 O,91l18 0,9145 0,9183 0,9221 0,9260 0,9299 1l,93:i8 n,9::79 I

0,7597 0,7625 0,765. 0,7683 0,7711 0,7740 0,77119 0,7797 0,7826 0,7855 O,7liS4 n.7!H2 0,7941 0,7971 0,8000 0,8029 0,8058 0,1\087 0,8116 0,8145 0,8174 0,8203 0,8232 0,8262 O,S.~21

0,8.180 : O,~291

0,8551 O,MI0 O,8HO 0,8470 0,8:;00 0,8530 0,8560 0,8:>91 0,8621 0,86:>1 0,8682 0,8713 0,/1744 0,8775 0,8806 O,.~~

O,88iO 0,8901 0,8933 0,8965 0,8998 0,9030 0,9063 O,!lU96 0,9129 0,9163 09196 O,9:!29 0,9264

I!.,j~~iij(tli t\j',)norNI If~ Omdto't ~

l'{'li~O ~,JIIGI~·.0 'l'

l I ¡ ~ I . J

.--." , l I

~ J . --1 I

•

~.

e

I ¡'\ ol ~ ~ • :;o = e

i ~ ~: ,:;;. ~

~ F"

ÁBACO PSICROMÉTRICO Temperaturas normales

PROCESO DE ACONDICIOI~AMIENTO DEL AIRE

l. El aire de retorno desde el tociol Q) csd, miZ" clldo con el aire exterior ,¡: necesario para la ventIlación.

2. EUI mucl¡ de ¡Ire cKurlor r de retorno entra en el equipo .'f, dond. el acondidon,¡do y""",. "¡u"do al loal.

l. L •• ro se repite el ciclo perlódlcame",e.

1:; , -........ ....... "--":¡'" ". -........ j.,.,-:-.....> .

.. Tempero,.ro hlim,d • .J-p."IO 4e roclo o -.¡ d. nturac;.lón ·C

• T emp.rI,,,"'" teca ·C = -5 o 5

~ .... 1.

1

1)

\. 1. ¡

~ ';j.

\

1.

'l

s;. '" \

Gramo. d. .,.. por k¡ de aire seco

4C

1,()

~ ~a..

l~ ~

20 r 0," r 0,50 [ o.ss ::-to.6IJ ~.o.n

t:: t 0.0 " O,IPJ

1_ 0.'0 ~ J.OS LI

Factor d. calor sensible

F:rc. 33. Proce3o tip~ de acondicionamiento de aire representado $Ob", el ruagra."11a psicrométrico

.--------------___ ,........ MML2::'!t":±i!'_._ih&Eb ::3. C:::~

g. ·H O

ID

1. ~ O • W \.O

¡

.....

'- . ~ .

.. ~ ,

- 40 -

Para calcular el área de intercambio total se utiliza la expresi6n:

Q total Area"="----------------

u x LMTD

Donde: U = Coeficiente global de transferenoia. LMTD = Temperatura media 10gar1tmica. Q total = Calor total a absorber del aire

I •

a su paso por los paneles del .. 1 evaporador.

- ,Para obtener el LMTD se usa la expresi6n : , '.' \ 'l , .

¡)'t máx . - !J. t mine LM:TD = --,.-------------.. - = oC.

" I L N t Jj t maJe. og. a '. -----

.' -, l~, t mine

Donde: . ~ t max. = Temp. entrada aire - Temp.ent.gas refrig •

.. 11 t mine = Temp. entrada aire - Temp.salida. gas refrl. La disposici6n es como lo mues'tra la gíoafica:

Entro.dv.-oir€ zeoC

So/id(). a ¡re acondi r --'""+--tdjII~ e i t) na d ()

I S.S Oc

E YI t r a d ~5 .,'..,..I-"E-,-",......:;.~ 9Q .s rll{. .80Ca/ido.. gA5 yef.

Reemplazando en la expresi6n: ( 2Soe - 5°C ) - (280Q - lSoe)

LMTD = ____ • ____________ - _a ___ _____

.',

- 41 -

Para determinar el coeficiente global de temperatura , ti , .se hace la consideraci6n del tipo y tamaño de la Bleta de acuerdo al uso que se le va a dar al evaporador. En éste caso se toma una aleta plana de las dimensiones siguientes: I~"t

La expresi6n a utilizar es la siguiente:

1 u = ---------..------------

+ 1 + -----

Donde: r3= radio exterior de tuberia cobre r¿= radio interior de tuberia cobre r4= radio de la aleta estimada 0.555"

o. 312t~ 0.263"

, o o h34 =entalpia del aire a 28 C = 83 F.=

= 20BTU/lb.aire seco. hll =enta1pia del gas refrigerante a 5°C.

(42oF ) =' 79.013 1b/ pie3•

'k = 'Conductividad térmica del cobre = = 224 BTU/ Hr.pie2 °F.ver tabla anexa.

Reemplazando:

1 u=--------------~.Jz" e 0·3/2" 12 Pv,!pie yt o· 263" +--O. "312/1 +

1 --

11.01 3' ~/p¡el y. O.2b"f 224 13TU 20 llJL hr.pie'op Ib.()'(~ secO

- 41B-

1 U = ----------------------- = 14.2 BTU/HR.Pie20F.

0.015 + 0.00197 + 0.06

14.2 BTU/Hr.Pie2 °F. x 4.8.BTU/Cal. = 68.l6Cal/M2oC•Hr• Ya se puede reemplazar en la expresi6~ del Area, los datos de LMTD y U obtenidos:

. 3.680 Cal./Hr. 2 Area = --------------2----------- = 3.6 M /panel

68.16Cal/Hr.M oC. x 15 Oc

Como son 4 panels en el evaporador:

Se supone ésta área de intercambio' formada por un tubo de cobre de 1.58cms. diam. ( .625" ) con aletas de Aluminio de 2.83Cms. diam. y se busca la longitud de éste tubo equivalente al area de int;ercambio encontrada

. . ~ :de 14.4 Metros' cuadrados. Los tubos se disponen en la forma siguiente por cada panel: . ¡

El area estimada de cada aleta: 0.7854 d2 = 0.7854 (2.83 )2 = ·6.29 cms. 2 Se le resta el área ocupada por el tubo: 0.7854 d2 = 0.7854 (1.58)2 = 1.96 cms. 2

- 410-

Area neta de la aleta = Area total - Area tubo.

=.6.29cms2 - 1.96cms2 = 4.33 cms2

Como ia aleta tiene 2 caras, su área real de intercambio "será. :

4~33 cms2 x 2 = 8.66cms2 = 0.000866 M2

El No. total de aletas transversales será el área total de intercambió dividido por el área de cada aleta, o sea:

No. de aletas = .

Ahora se puede obtener la longitud total del tubo del evaporador equivalente mediante laexpresi6n:

L =(No.aletasxseparaci6n entre aletas) - ( No.aletas x espesor de cada aleta)

se toma una separaci6n entre aletas de 1.5mms la cual es la más eomun para éste tipo de evaporador.

(16.397 x 0.0015 Mts.)-(16.397 x 0.00025Mts.) =20.5 Mts.

De acuerdo a la longitud del evaporador atrás definida (50cms.) y teniendo en cuenta la longitud de los codos ( 3ems./por tubO), se. toma una longitud total por tubo de :·'50ems. + 3 ems. = 53 ems., lo que da un total de:

No. tubos: 20.5 Mts.

------ = 38.6 tubos en el evaporador. 0.53 Mts.

Estos tubos se pueden montar en el evaporador seg6n el dibujo del anexo adjunto:

3--. +--

el ."

Anexo a página rio. 410

...... -......

I

G

: . , , I

.-.

-i:::I~&------ /2 DISPOSICION DE LOS PARES DE TUBOS EN EL EVAPORADOR

MEDIDAS EN CMS. .•

¡,'

-.41D·-

5.3. l~,speci f,~,s~.i6n Comerc:tal del .J~vaporadox: ./

La construccl6n de un evaporador de este tamafío,

teniendo 103 tubos y la l~na de alwninio de las

medidas y especificaciones señaladas, es una labor

dispendiosa y costosa, pero en el comercio se co~~i

guen ya fabricadas unidades evaporadoras de capacid~

des aproxilnadas a las de nuestro diseño.

,Por ejemplo los siguientes son los datos de plac~ y

costo de una de estas unidades:

Marca ,

z-todelo :

BTu/nr.:

Refrigerante :

General Blectric

A.A.C.SS x A 26

16.000 : 4.032 Cal/Hr.

3 Lbs max. CHe t?(Preon 22)

Costo aproxiraado comercial $3.500.00

.. ~ , ,

- 42 -

CAPITULO V

6. DISEÑO Y SELECCION DEL CONDENSADOR

6.1. Descripci6n del equipo

El Condensador es un serpentín de.dbeño similar al

Evaporador, pero que desempeña la funci6n opuesta a

éste, cual es la de condensar el refrigerante com-

primido caliente que acaba de salir del compresor o

unidad sellada.

Se utiliza un condensador de aire tipo de tubo alete~

do, por ser el más apropiado)O

El condensador debe tener suficiente volumen para que

tenga amplia cabida para el refrigerante comprimido

y la necesaria superficie de radiaci6n para obtener

una rápida transferencia del calor latente de dicho

refrigerante.

La capacidad de un condensador se basa en los tres

30Vives Escuder, Op. Cit. p.82

-\.

43

factores siguientes:

1. Superficie total de radiaci6n formada por la del

tubo y aletas.

2. Temperatura del aire ambiente en que está empla-

zado el condensador.

3. Velocidad del aire a través del condensador.

La capacidad de la unidad o conjunto Compresor-Con-

densador necesaria, ha de ser superior a la carga

. 31 total de refrigeraci6n del s~stema.

Bn la práctica todas las unidades de refrigeraci6n

de 1 H.P. usan el sistema de aire soplado a través

de tubos y aletas. Esto se debe a inconvenientes eco

n6micos para utilizar enfriamiento por agua.J2

Un sistema de refrigeraci6n que use un condensador

enfriado por aire, funciona con una temperatura de

31 0jea , Op. Cit. P. 93

32Stoecke~, Op. Cit. P.106

- 44 -

condensaci6n ligeramente superior a la de'un sistema

con agua. Esto se debe a que la temperatura seca del

aire es la que controla la temperatura de condonsa-

ci~n, mientras Que la húmeda controla la temperatura

de condensac1e5n cuando se utiliza un condensador de

evaporaci6n o torta de enfriamiento.

Además el condensador enfriado por aire, no tiene

problemas de incrustacidn, cor~osi6n y congelaci6n.

En el condensador debe eliminarse tanto el calor

absorbido en el evaporador, como el calor de compre-

s16n afiadido pOI' el compresor.

6.2 Factores de Diseño El'

V8~3 a Geterminar la superficie de condensaci6n para

refI'igerante 22 t para la capacidad conocida de 2

3,07347 Cal/Rr. o sea la capacidad del Compresor.

Segdn datos del compresor tenemos:

Temperatura de evaporac16n 710

Temperatura de condensaci6n 54 to Asumimos que el aire entra al condensador a I 281C.

- 45 -

Los datos de la unidad dicen que sale del condensa-dos a : 460 0.

Por experiencia de todos los equipos vistos durante

la investigaci6n y los existentes en el comercio

local, el dis'eño y forma de los condensadores es

idéntica al de' los evaporadores, diferenciandose en

la superficie de intercambio de calor •

. Se supone un condensador de 4 hileras con 40 tubos

y se determina la longitud de los tubos para que

proporcionen la superficie necesaria. los tubos son

de cobre de 9.25 mms. de diámetro exter~or y 8 mms.

de diametro interior, provistos de aletas en la su-

perficie exterior.

Se adopta éste sistema,por ser el más conocido en

eficiencia oomercialmente y el procedimiento sigui-

ente es para comprobar o justificar teoricamente el , ,

condensador adquirido para el equipo.

6.3 Diseño segÚn Stoecker

,\

Se utiliza para el proyecto del condensador, el méto-

do utilizado por Sto'ecker 33

33Ibid , p.113-1l4

~.

34

"!"'46-

TRANSMISIOU DE CALOR POR lJNIDAD DE TIBMPO

Utilizamos la ecuaci&n para obtener el calor elunina -do por el conder~ador:

q : T (50.4 Cal/Min.Ton.

Donde:

q r calor que necesita transmitir por ~~idad de

tiempo. Cal/Hr.

T t Capacidad de la unidad sellada o c~mpresor en

toneladas de refrigeraci6n

-y ;: Relaci6n· de calor eliminado en el condensador al absorbido en el evaporador. Valor obtenido

mediante tabla. 3#

ReemplazandO en la ecuaci6n a

q • 1~250 ~on. (50.4 Cal/Min.Ton. X 60 Min/ar.) 1.25 •

= 4~125.QO Cal/HZ'.

Ibid~ Tabla, P.107

\

"~'o

35

- 47 -

Ahora obtenemos el coeficiente de transmisi&n del

calor HO. a través del vapor que se condensa sobre

la superficie exterior de un tubo cilíndrico horizon -tal mediante la f6rmula de l'1ilhelm Uusselt. 35

ho ~ 0.725 a E .....

Donde:

Kf:: Conductividad del condensado. cal.11:.!Hr.M2 2C

ff .: Densidad del condensado Kg/M3

p.725 = Constante.'.

hfgr Calor latente de vaporizaci6n. Cal/Kg.

N ; NÚInCl'O de tubos en una tila vertical

D t: Diknetro del tubo en l-1etros

g~ -:. Viscosidad del condenaado. Rg/M.Hr.·

b.t ~ Diferencia de temperaturas entre el vapor

que se condensa y la superficie exterior

del tubo. 'C.

%bid. p. 110

.a

- 48 -

Los valores correspondientes y sus fuentes son los

siguientes, a. una temperatura de 540 e para refrige-

rante 22.

g. t

-, . ••• 1

0.070 Cal/Hr.t-1QC. Tabla A6 Conductividad

térmica del condensado

1.065 Y.¡IJH3 Tabla A3 Densidad del condensado

l.27 x 108 M/ar2 Aceleraci6n de la gravedad

34\712 Cal/Kg. Tabla AA Calor latente de vaP2,

ri~aci6n

0.209 Kg~M.Rr. Viscosidad del condensado.

s. 54t C.

- " . ' • , .::. 1 .. ~

N e Ndmero de tubos en cada hilera/ # de hileras 40/4 • 10

D ~ 9.25 X 10-3 M.:Di~tro exterior del tubo de

b.t • /54°0-.32°0 == 22°0. La temperatura que entra al condensador, del aire, es de 32°0 y 54°0 es la temperatura de condensaci6n del ga,,~

~.

- 49-

Reemplazando los datos en la f'6rmula:

he: 0.725[ (0.070 cal/Hr.l-lac.~3(1.065 R:g/M3)2(1.27x10Sf.1/Hr2 ) . 10 x 9.5 x 10-JM x 0.209 l{g/H.Hr.x21~C.

(34. 712cal/Rgj

6.4 Caudal de Aire a través del Condensador

El caudal de aire que pasa a través del condensador en

una hora, la podemos obtener mediante la f6rmula: 36

Q: q

A t x 1.13 X Ji

Donde:

Q:. Caudal del Aire. M3/Rr.

q: Capacidad de enfriamiento del equipo Cal/Hr.

6. t r Diferencial de temperatura del aire Que entra y sa -le del condensador. Siendo 541 la temperatura de

condensacion y 32.~( la temperatura media del air". 1.13= Peso especifico del aire a la temperatura media.

36Alar6n Creus, Op. Cit. p.252

...

I tlnill'e:;idod AlJlonomo de Ckd6tnte I

- 50 -

. El peso especifico del aire a 320 C y 501' d.e hwnedad .' g/ 3 relativa es = 1.130 K M .~,

~'"

ft == Calor especifico del aire = 0.24 Cal/Kg oC.

Reemplazando en la expresi6n dada:

4.725 Cal/Hr. Q == ----- ... _--... ------------------

,La velocidad del aire cuando pasa por el primer

panel de 10 tubos, se puede obtener as!:

Q v-= ----~------------------------------------No.de tubos x Area media c/u de los tubos.

792 M3/Hr. v = ----~-----------------------------10 x 3.1416 x O;0925M x O.5,5M.

. 2

v = 2.75 M/seg.

== 9.912 M/Hr.

6.5 Coeficiente de Transmisi6n mediante Ecuaci6n de Nusselt

Se encuentra ahora el coeficiente de transmisi6n de

calor en la capa 11mi te, utilizando la' 'ecuaci6n de

Nusselt.

'"

... 51 -

para converci~n forzada. 3 ?

h1 ~ C,g 0.8 D (A.

( ~t.'i.)0.4 K

Tomando los valores en base a \.IDa temperatura media

de,

.Donde,

32R e + 46 Q e = 39'C

2

e t. Constante ilamada de Ratz :: 0.0264

. ca~ M. K :: Conductividad del aire~ 0.0209 Hr.l' SiC.

o t Diámetro exterior de las aletas:. 25 X lO-3M

v z:: Velocidad del aire. M/Rr.

f ;:

. C. :- Calor espec:!fico del aire: 0.244 Cal/KgRC •

R.eemplazando los valores en la ecuacic$n. queda.

hil 0.0264. ( 0.0209 • ) (,.:9,.912 x 25 x 10-:~ 1.15 )0.8. (O~244XO.OZ~·~ . 25 x 10-3 0.07 0.0209

. 37Stoecker, Op. Cit. p.111

38

- 52-

Cálculo de la Suncrficie mediante la Ecuación de Stoecker 1 r I

Ahora calculamos la superficie necesaria utilizando la

ecuaci6n dada por Stoecker. 38

1 ;

Ai + X-.Ai. - + 1 _. . + l' -Ui Ao .ho K.A,¡-n nf Hi Donde, Ai:; Re1aci6n de superficie entre aleta y

tubo interior •.

Ai ilft'r -"n2 2 - - O.64Cm - 0.1 Ao i1-ti,.: d 2 6.25Cm2

ho - Coeficiente de condensaci6n

hi. Coeficiente de transmisi6n de calor en la capa

l!mi te calculado e.nteriormente.

x - Espesor de la pared del tubo de cobre en metros t'

Am.:: Superficie media del tubo medida perpendicular-mente al flujo de calor en M2.

hf~ Coeficiente de transmisi6n de calor a través de

Ibid, p.109

"'.

.;-"

- 53 -

las inaustaciones de tubos de cobre.

K r Conductividad del metal del tubo en: Cal.M./Hr.~ac

UL: Coeficiente total de transmisi~n del calor en

Cal/HI'.a2oc.

Reemplaza.ndo en la ecuaci&n:

0.0001 + 1 -15.66'u\c '~ ... • Hy, cM· Aro:: Circunferencia de cada tubo x ::bngi tud x # de tubos ..

(9.5 x 10-3+ 8~10-3) X 0.5 }·1. 1 40 tubos Am:: 3.1416 X ' L J

2

Reemplazando en el segundo término de la f&rmula,quedaZ

1

182

~.

- 54 -

El reemplazo final Quedaría!

.l.. ui •

4.69 x 10-8 + 0.41 x 10-9 + 0.0001 + 0.063

.....L. .0.067 o sea t UO ::- 15.~ Ca1iHX'.~Rc. U~

6.7 ,Difer:enci,~ ,de .. ':f.er.1aeratura media logar! tmiCé\

Obtenemos ahora la diferencia de temperatura media

logaritmi ca , as!: ,- ¡

Las temperaturas utilizadas son las decondensaci6n

del gas a 54 2CJ o 130eF.

Temperatura del Freon 22 liquido 46 RC, 115 9 F.

Temperatura media del aire que pasa a tl'aves del con

densadol': j 2 o e •

(54 -32) - (54 - 46) Diferencia de T.H.L.' _________ • :r3 •. 12',IC.

Ln 24 - 32 54 - 46

~,

, 1

-:

56 -

más tubos con sus aletas hasta completar la mayor

área de intercambio de calor.

El anexo a ésta página contiene las especificaci-

ones generales del condensador que se consigue

localmente y que se instaló en..:.el'.equipo .. ,

Como se podrá observar el área de intercambio es

menor que la calcul~da, ésto se debe·a.q~e·no hay

comercialmente la unidad de la capacidad dada.

,j PROYECTO: LABOKATOQ;O DE A-iI2f: ACONDicíONADO PARA LI\ VNivte-

. .

$íDAD AUTOHVNJA DE=- Dccj'PENTt

55 b5.5 ¡oo.1

~: "

. ~ -i, :: . - ¡ " f. ~ .

D ~ T O O O I G G O a o o 34

6.5 . o n o D o o

~1--_?_2~ __ ... r-+-~

y í STA flCO"'TAl. 'Ji~"A LATERAL

E sp~ci F iCItCioN FS G ~ N E RALE S DG L e 01-1 O€N5I1D02 bE . . CONSEcuC/ON LOCAl COME.RCllJl ,

RREfl Dé: iN TtRCt:JMSfO: lb .. o M~ sEccioN A = f-IRE/1 Dé INTBf2CJ1Ml3ro~. 4· Q "1 2 . SfcCION 13

ARf'1 TOTfl ¿ .20. o MZ. • , 1..

•

Fig. No. .Anexo a pag. No. 56 •

, .

..

DISEÑO ___ -'--__ REVISO _____ _

FECHA _____ -,

... , E

- 57 -

CAPITULO VI

7. SEr~CCloU DE VEUTILADORES y DUCTOS

El aire requerido para pasar por el Evaporador es:

21 aire ~querido para pasar por el Condensador es!

Para este tipo de equipO por su tamail.O pequefio y con-

diciones generales, el ventilador ~ adecuado es el

axial y todos los equipos de aire acondicionado de

'9 cuarto, vienen con ventiladores ax:iatas. .

Estos ventiladores se colocan dentro del ducto lo más

39Asrahe. Siemens. Catáloflo de Productos, 1.976/77, Cap.3 P.3.2

- 58 -

cerca posible del intercambiador. La localizaci6n di

recci6n o sentido del ducto del evaporador, se hizo

teniendo en cuenta que la mejor distribución del aire

es aquella en que el aire es dirigido hacia el fren-

te de las personas,40 por tal raz6n el aire frío sa-

le del evaporador que está en la parte superior y ~-S"

dirigido hacia el centro del cuarto. En la parte in-

ferior y sobre el banco está la rejilla de succi6n del

ducto del evaporador.

Los ventiladores axiales no producen presión estática'

por fuerza centrífuga sino por los cambios en ve10ci-

dad que ocurren cuando el aire es pasado a través de,l

impeller o rotor donde adquiere presi6n estática.

Estos ventiladores axiales, tubulares, tienen espacio

muy reducido entre las puntas de las aspas y la su-

perficie interior del ducto y operan a velocidades al

tas de punta.

40 . 't 296 Carrier, Op. Cit. p. 2-65) VIlI-e.s,Op,c.t • p.

- 59 -

P~a comprobar los caudales de aire manejados por los

ventiladores seleccionados, seguimos el siguiente

procedimiento con un ventilador axial que viene den-

tro de los equipos de aire acondicionado, comercia-

les, de capacidad similar al nuestro:.

Datos del ventilador:del evaporador.

HotOl'l t 1l.P. Voltaje: 220 V

R.P.M. 1.800

Nmnero de a.letas, 5

Procedimiento pr!ctico para determinar el caudal.

Area de cada aletar 96 Cm2 aproximadamente

.Arca de las 5 aletas * 96 x 5 t 480 Cm2 r 0.048 1.(-

Bl &rea de la secci6n transversal, en ~r. por minuto,

que pasan poI' las aspas, es,

0.048 t.?- X 1.800 R.P.M. :: 86.4 m/lün. t 1.44 MlSege:: :' Velocidad

Para saber el caudal utilizaremos a

Donde

.;... 60 -

Q ; ·V x A.

Q : Caudal. !_t3 / seg.

A f Area de la secci&n frontal que atraviesa

el aire en el evaporador:

0.50 1-1. de largo X 0.20 M. de ancho = 0.1 11-

Reemplazando ::-

Como vemos este caudal coincide con los resultados

obtenidos por nosotros.

El procedimiento anterior lo utilizamos para el venti-

lador del mismo equipo que recircula el aire a trav&

del condensador.

Area de cada aleta '69. 25Cm2 Aproximadamente

- 61-

Bl área de la seeeicSn transversal en ~

Número de metros por minuto, que pasan por las

aspas eSI

O.0692tl. X 1.200 R..P.lot. :: 83.041'1/r,tln. r 1.38 g/Seg.::

: Velocidad

Bste caudal coincide tambi~n con los resultados obte-

nidos por nosotros.

Para obtener la secci6n del dueto por donde circular!a

el aire utilizamos I

Jl.. - Area' ~ V

• 0.097 t-f.

Pero el evaporador disefíado o '. ocupa una seec1c5n de

tÚ'ea del

0.50- M. de ancho X 0.20 l.f,de alto ~ 0.100 r.f