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RETERRETER E.I.R.L.E.I.R.L.REFRIGERACION TERMODINAMICA

CAPACITACION A NIVEL NACIONAL

REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO-A Empresas de Lima y Provincias con sus mismos equipos

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REFRIGERACION TERMODINAMICA

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CURSO DE AIRE ACONDICIONADO

CAPITULO 2 : PSICROMETRIA DEL AIRE

Expositor: Ing. Willian Morales QuispeIngeniero Mecánico-Electricista, Universidad Nacional de IngenieríaEstudios de Especialización “Refrigeración y Aire Acondicionado”, en ColombiaEstudios de Especialización “Ventilación Localizada“, CubaEstudios de especialización en Aire Acondicionado Multi “V” en Mexico Miembro de ACAIRE (Asociación Colombiana de Refrigeración y Aire Acondicionado)Profesor de “Refrigeración y Aire Acondicionado” de TECSUP (1990 – 1995)Gerente General de la empresa RETER EIRL“Refrigeración y Termodinamica”Catedrático de la Universidad Nacional del Callao (Facultad de Mecánica y Energía)



CONCEPTOS PREVIOS

EL AIRE

1ra. LEY DE TERMODINÁMICALa energía no puede incrementarse, disminuirse, crearse o destruirse en el cosmos. Sólo es susceptible a sufrir una transformación a otra forma de Energía.

2da. LEY DE TERMODINÁMICAEs imposible que una máquina que actuando por si sola , transporte calor de un cuerpo a otro que tenga mayor temperatura que el primero, para esto tenemos que suministrarle algún tipo de energía.

LEY DE CHARLESCuando un gas perfecto recibe calor a volumen constante, la presión absoluta varía en forma directamente proporcional a la temperatura.



LEY DE BOYLEA una temperatura constante el volumen de un peso dado de un gas perfecto, varíainversamente a la presión absoluta.

LEY DE AVOGADROIguales volúmenes de cualquier gas a la misma presión y temperatura, tiene el mismo número de moléculas.

GAS PERFECTOTodo aquel gas que obedezca las leyes de BOYLE, CHARLES y AVOGADRO, es un gas perfecto, entonces:



LEY DE GIBBS - DALTON

En una mezcla de gases y vapores, cada gas o vapor ejerce la misma presión en el mismo espacio total, como si la ejerciera por si solo, a la misma temperatura de la mezcla. Las mezclas de vapor - aire se rigen por la Ley de GIBBS - DALTON

Corolario: Cualquier mezcla de gases ejerce una presión total igual a la suma de laspresiones parciales ejercidas independientemente por cada gas.

FORMULAS APLICATIVAS

P = P1 + P2 + P3 + ...+ Pn

PPPPPP ArCOONatm 222

Para un gas simple

PPP aatm Pa = Presión parcial de aire seco

Pv = Presión parcial de vapor de agua





El aire a condiciones normales tiene las siguientes características cuando está a 68ºF y29.92 pulg. de Hg. Volumen específico , v = 13.3 pie³ /lb Densidad , = 0.075 lb / pie³Como en el aire acondicionado no se realizan cambios sustanciales en estos valores nose comete error grande al considerarlos como constantes, la relación entre el flujo deaire expresado en lb/hr y el expresado en CFM es:



EL AIRE

b) En variación de calor latente

Además 1 lb. = 7000 granos, entonces

a) En variación de calor sensible

FORMULA CONOCIDA DE EL CALOR SENSIBLE

FORMULA CONOCIDA DE EL CALOR LATENTE




EL AIRE

c) En variación de calor sensible y latente, PROCESO MIXTO O REAL

EN LA EVENTUALIDAD DE QUE EXISTAN LOS DOS CALORES EN EL PROCESO. PRODUCIENDOSE EFECTOS DE ENFRIAMIENTO , CALENTAMIENTO, HUMIDIFICACIÓN, DESH UMIDIFICACION.

LATENTESENSIBLETOTAL QQQ

CARTA PSICROMETRICACARTA PSICROMETRICA




La carta psicrometríca es la representación grafica de las tablas, muestra básicamente , la relación entre las seis siguientes propiedades del aire.

a) Temperatura del bulbo húmedo Punto de Rocío

b) Temperatura del bulbo seco.

c) Humedad Específica

d) Humedad relativa

e) Factor de Calor Sensible




f) Valores de entalpía del aire

CARTA PSICROMETRICACARTA PSICROMETRICARETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.



Temperatura del bulbo húmedo, Punto de Rocío o

de Saturación

CARTA PSICROMETRICACARTA PSICROMETRICARETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.



Temperatura del bulbo seco




Humedad Especifica oRelación de humedad

CARTA PSICROMETRICA

CARTA PSICROMETRICARETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.



Humedad Relativa




Factor Calor SensibleF.C.S.

CARTA PSICROMETRICA




FORMAS DE EMPLEO DE LA CARTA PSICROMETRICA

1.- Ubicando la temperatura del Bulbo Seco

2.- Ubicando la Temperatura del Bulbo Húmedo

3.- Ubicando la Humedad Relativa

4.- Ubicando líneas de granos de Humedad

5.- Ubicando las líneas de Calor en BTU/libra

6.- Escala de Velocidad del Aire en pies3/min





1.- Ubicando la temperatura del Bulbo Seco





2.- Ubicando la Temperatura del Bulbo Húmedo





3.- Ubicando la Humedad Relativa





4.- Ubicando líneas de granos de Humedad





5.- Ubicando las líneas de Calor en BTU/libra





6.-Escala de Volumen específico del Aire en pies3/min

R del aire seco y del vapor de agua a 80 ° F

KKgJ

287Rlbm.

pies.lb.f53.352

MR

R 00a

a

Constante Universal

KmolKgJ

8.31434Rmollb

pies.lbf1545.32R 00

_

KKgJ

462Rlbm.

pies.lbf85.78R 00v




CARACTERISTICAS DEL AIRE ESTANDAR

AIRE

AGUA

Aire Estándar (70ºF y 29.92” de Hg)

)mKg

(1.2pielbm

0.07496Peso.esp.γ 33

)(101.32Kpapulg

lbf14.696P 2atm

Relación de Humedad o Humedad Específica “W”

vb

v

a

vv pp

p0.6219

mm

W




lbpies

13.340.07496

1Vol.esp.v

3

Wv= Humedad especifica o relación de humedadPv= presion parcial del vapor de aguaPb= presión barométrica o atmosféricaWd= Humedad especifica o relación de humedad de la mezcla saturada.

lb

pies)

4,360

W(1

Pb

460)0.754(Tbsv

3v

'

Pb = presión barométrica en pulg. Hg, Tbs = en ºF, W”v = Humedad especifica engranos

Humedad Relativa “”

d

v

pp

φ

Relación entre y W

d

a

20.6219p

W.pφ




Pa = Presión parcial de aire seco (Pb-Pv)

Pd = Presión saturada del vapor de agua

Pv = Presión parcial de vapor de aguaPd = Presión de saturación del vapor de agua

CONDENSADO DEL SERPENTIN

1556)WCFM(W

m!1

!2

W

W : granosmw : libras de agua por hora

Entalpía de la mezcla = Entalpía de sus componentes “h”

va W.hhh Si h = f(t)

)t(tCph 12aa

Entalpía del aire

TCphh vgv

Entalpía del vapor de agua

CKgKJ

1.0Flbm

BTU0.24Cp 0a

CKg

KJ1.86

FlbmBTU

0.44Cp 0v




aguahvapor.de.hh asmezcla

Si se toma como referencia 0ºF

tCph aa

F)0.00009T(*0.24112Cpa

Sistema Ingles

albmBTU

0.444t)W(1,061.20.24th

aKgKJ

1.86t)W(2,501.31.0th

Sistema Internacional




T en ºF W en lb/lbCpa= 0.24 BTU/lbm ºFCva= 0.444 BTU/lbm ºF

T en ºC W en gr./KgCpw=1.0 Kj/Kg ºCXCvw= 1.86 Kj/Kg ºC

FORMULAS DE LA MEZCLA DE AIRE

F)(ºCFM

TCFMTCFMT

T

2211M

(granos)CFM

WCFMWCFMW

T

!2

!11!

M

AIRE INTERIOR

AIRE EXTERIOR

AIRE RECIRCULADO

AIRE DE MEZCLA AIRE DE SUMINISTRO

!111 ,T,CFM W

!222 ,T,CFM W Tm Ts



Ejemplo.Calcule la entalpía del aire4 saturado a 60ºSolución:Aplicando la fórmula :

vb

v

a

vv pp

p0.6219

mm

W

De las tablas de psicrometricas del vapor y aire Pv = 0.2563 psia

lbmalbmv

0.011020.2563-14.696

0.25610.6219Wv

lbmaBTU

26.388(0.444)601061.20.01102(0.24)60ht

•Los valores de presión parcial del vapor se obtienen de tablas de textos

DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES DEL AIRE DE

SUMINISTRO




LA IMPORTANTÍSIMA TEMPERATURA Y HUMEDAD DEL AIRE DE SUMINISTRO

Cuando se acondiciona el aire de un local, el aire suministrado por el equipo debe de estar a una temperatura y humedad menor a las del aire del local, este aire de suministro debe de tener un contenido menor en calor sensible y latente que el aire del local, y se debe de evitar que varíen la temperatura y la humedad relativa del local por lo tanto un balance de energía seria:

Entrada de Energía = Salida de Energía




AMBIENTE INTERIOR

1

2

AIRE SUMINISTRADO

AIRE RECIRCULADO

22 ,WT

CFM SUM

11,WT

CFM REC 11,WT

L

S

Q

Q




Ganancia de calor sensible )T(TCFM1.1Q 12SUMS

Ganancia de calor latente )W(WCFM0.68Q `1

`2SUML

Se acostumbra determinar la condición de aire de suministro necesario para manejar en primer lugar la ganancia de calor sensible y a continuación la condición de ganancia de calor latente.

Se observa que en las ecuaciones de calor sensible QS , quedan dos variables los CFM y (T2 –T1), se debe

de tomar una de ellas a partir de la cual se calcula la otra.(a veces se escoge las CFM)





Ejemplo

Un ambiente tiene una ganancia de calor sensible de 55 000Hr

BTU

y de 22 000Hr

BTU de calor latente, las condiciones del recinto

deben de mantenerse a 78 ° F de bulbo seco y 50% de H.R., si se suministra 2 000cfm de aire

¿Cuáles son las TBSa.s. y TBHa.s. de aire de suministro?



De la fórmula de calor sensible

* Hallando diferencia de temperatura de Calor sensible

F53T

2578T

F2520001.1

55000TT

01

1

012




Solución

)T(TCFM1.1Q 12SUMS

72g

56g

78 ° FT local

53 ° FT sum. De aire

95% HR..

1

250% H.R.

62% H.R.


RETERRETER E.I.R.LE.I.R.L..

REFRI TERMO

Determinando la humedad especifica, tomando de la carta Psicrométrica, La inclinación de la recta 1-2 se obtiene con el factor de calor sensible que es la relación entre el cociente FCS = cs/cs +cl

!2W

TBS

La relación de calor sensible




C.L. C.S.C.S.

F.C.S.

Si se evalúan otros valores de CFM, se obtendrían otros valores de TBS y TBH del aire de suministro, sin embargo estos nuevos puntos forman una recta única que pasa también por el punto de condiciones interiores del local, esta no es una coincidencia, cualquier condición de suministro de aire que elimine en forma satisfactoria la cantidad adecuada de calor latente y sensible del local, que dará sobre esta recta, otra condición de aire de suministro diferente a las obtenidas variando los CFM, no compensará la carga de QS y Ql del local

La relación de calor sensible




FCS = Factor de calor sensible de la habitaciónQS = ganancia de calor sensible de la habitaciónQL = ganancia de calor sensible de la habitación

LS

S

QQ

QFCS

Para todos los puntos sobre esta recta la relación entre el calor sensible al calor total es la misma y se puede demostrar geométricamente que




Se define a la línea que se traza por el punto de las condiciones interiores del local en TBS y TBH, y que tiene la pendiente igual al FCS.

La línea de condiciones

PROCEDIMIENTO

1.- Se calcula el FCS 2.- Se ubica el punto guía (80° F y 50% H.R.), con este punto guía se traza a una recta guía que tiene como pendiente el FCS.3.- Por el punto de condiciones interiores del local se traza una paralela a la recta guía, esta es la recta que identifica a los puntos que eliminaran los calores indeseables. 4.- sobre esta recta estarán todos los puntos que satisfacen las condiciones de QS y QL del local acondicionado.




TDI

FCS

Recta de condiciones

TBS

1 – Primero se encuentra el FCS, se une mediante una recta con el punto guia (80F y 50% de HR), esta recta se llama recta guia, luego se traza una paraella a la recta guia que pase por el punto de TDI, llamada recta de condiciones , en el punto donde corta a la temperatura de suministro estaran las condiciones del aire de suministro que satisfacen a el ambiente estudiado


80F

T.S.

TDE

Recta guía

TDE = Temperatura de diseño exterior

TDI = Temperatura de diseño interior

TDI

CUALQUIER PUNTO SOBRE LARECTA ENTRE TDI Y TS HACIA LA IZQUIERDA SATISFACE LA DEMANDATERMICA DEL LOCAL



PROBLEMA:La señora Lourdes comensal asidua del Restaurante “La Rosa Náutica”se queja un día de Julio de que se siente muy “pegajosa” el gerente en su afán de darle comodidad baja más la temperatura en el termostato del equipo de acondicionamiento de aire. La señora Lourdes se enfría tanto que Se coloca su abrigo de Mink. Finalmente decide irse del Restaurante. Pronto se marchan todos los adinerados clientes . El gerente llama al servicio técnico, al venir el encargado del servicio técnico del equipo busca los datos de diseño del equipo que son: Qs = 150,000 BTUH, Ql = 53,000 BTUH, TDI = 78ºF de Bulbo seco y a 50% de HR.SOLUCION:Lo primero que hace es encontrar el F.C.S. 74.0

203,000150,000

F.C.S.

Mide las condiciones del aire de suministro y encuentra que son TBS = 61ºF y TBH = 60ºFluego de esto realiza el proceso en la carta psicrometrica

TDI

FCS=0.74

TBS


T.S.

TDE

Recta guía

78ºF

PUNTO GUIA ( 80ºf, 50% HR)T.S. medida TBS = 61ºF , TBH = 60ºFEstán fuera de la recta del proceso.

61ºF 62ºF

TBH = 60ºF



SE DEMUESTRA QUE EL EQUIPO NO ESTA ELIMINANDO EL SUFICIENTE CALOR LATENTE Y QUE LA HUMEDAD DELRECINTO ES DEMASIADO ALTA AUNQUE LA TEMPERATURASEA LA CORRECTA EL GERENTE BAJO MAS AUN LA TEMPERATURA DEL LOCAL PARA BAJAR LA HUMEDAD PERO ESTO RESULTO EN UNA HUMEDAD ALTA Y UNATEMPERATURA MUY BAJA DEL LOCAL.

POSIBLES SOLUCIONES:1.- Cambio de serpentín por otro mas adecuado a la carga sensible y latente del local 2.- Variar la velocidad del ventilador del evaporador, es decir variar las CFM3.- Variar la presión de baja del sistema, es decir la temperatura de evaporación4.- En este caso, como el sistema trabajo bien inicialmente, posiblemente

con sólo realizar el mantenimiento del equipo se solucione el problema.

CONCLUSIONES FINALES

Para seleccionar un equipo de acondicionamiento de aire, la práctica normal es graficar la línea de condiciones y a continuación escoger una condición de aire de suministro que esta sobre esa línea generalmente la TBS de suministro está entre 8ºC a 12ºC. (46.4ºF a 53.6ºF)Por lo general se escogen valores de temperatura de aire de suministro de modo que la diferencia de temperatura entre el ingreso al evaporador (T. de diseño interior) y a la salida del evaporador (T. de suministro) queda entre 15° F a 30° F

NOTASRETER RETER E.I.R.L.E.I.R.L.



RECOMENDACIONES PARA TOMAR LA RECOMENDACIONES PARA TOMAR LA TEMPERATURA DE SUMINISTROTEMPERATURA DE SUMINISTRO

A) La temperatura de entrada del aire frío esta de 5ºF a 20ºF por debajo de temperatura interior de diseño B) Una recomendación general es de que la temperatura de suministro depende de la altura del ambiente a climatizar, por cada pie de altura del

ambiente se resta 2ºF de la temperatura de diseño interior

C) Por ejemplo si la altura del ambiente es de 3m. aproximadamente 9 pies, y si la temperatura de diseño interior es de 70F, la temperatura de

suministro seria 9 x 2 = 18ºF, es decir 70ºF – 18ºF = 52ºF

La línea de proceso de serpentín

Si se traza una línea en el diagrama psicrometríco que representa los cambios de las condiciones del aire a medida que esta atraviesa al serpentín de enfriamiento y des humidificación.

A esta línea se le llama del proceso del serpentín, depende de la configuración del serpentín de la velocidad del aire y la temperatura del refrigerante en el evaporador, que a su vez depende de la presión de baja del sistema aunque en realidad es una curva difícil de dibujar debido a la imprecisión de los valores tomados a través del serpentín, sin embargo posible localizar una recta a la cual , así no sea la verdadera de proceso del serpentín a verificar, puede ser aceptada como el correcto funcionamiento de el serpentín analizado, a esta línea se le llama , “linea de proceso de serpentin”.

“Se define entonces como una recta que se traza entre las condiciones del aire que entra al serpentín y las que el aire sale del serpentín”




Línea real de proceso del serpentín

Aire que entra

Línea de proceso del serpentín

Aire que sale

Línea de proceso del serpentín


.I.I

A

B

Humedad Especifica

Cuando el aire pasa por un serpentín es lógico pensar que todo el tubo no es tocado por el aire por la misma configuración física del serpentín, tomando en cuenta esto sólo una parte del aire toca la superficie del tubo y se enfría, se define como la parte del aire que no toca la superficie de enfriamiento en el serpentín y por lo tanto no se enfría por este mecanismo.Los valores de BF, usados normalmente son 0.06, 0.08, 0.10, estos dependen de la velocidad del aire que entrega el siroco, a más velocidad el aire tocará menos el tubo frío.

Factor de By Pass (BP)




Cuando el aire pasa por un serpentín, parte de este aire no toca el serpentín ya que hay espaciamiento entre tubos fríos del serpentín. A este aire se le denomina factor de BY PASS, al aire que si toca la superficie de los tubos se le llama factor de contacto, entonces

F.C Factor de contactoF.B.P. Factor de BY PASS

F.C. + F.B.P. = 1




FACTOR DE CONTACTO

Temperatura superficial efectiva

Es de suponer por el mismo proceso de evaporación que la temperatura no es la misma en todo el serpentín, es necesario para simular los cálculos proponer una temperatura superficial efectiva única T.S.E. ,se llama también como temperatura de punto de roció del aparato.Se deduce que si el F.C. =1 F.B.P. = 0 todo el aire tocaría el serpentín a la T.S.E. y saldría a esta temperatura T.S.E. este aire estaría saturado cuando dicha temperatura fuera menor que la del punto de roció del aire es decir se esta eliminando humedad




Aire que salesaturado

Aire queentra

T.S.E. (DEW POINT)

F.C. = 1

Temperatura Superficial Efectiva



REFRI TERMO

Temperatura superficial efectiva

Es claro que el F.C. = 1 no se puede obtener, el F.C. en el grafico siguiente es la relación de la longitud de la línea del proceso del serpentín, a la longitud total prolongada hacia la temperatura superficial electiva, es decir hasta que corta a la humedad relativa de 100%




Aire que salesaturado

Aire queentra

T.S.E.

Temperatura Superficial Efectiva

ab

TSETDITSTDI

ab

F.C.Línea de proceso de serpentín




TDI

TS

TDITSTSE

Recalentamiento

Algunos sistemas de acondicionamiento de aire tienen un serpentín de calentamiento, después del serpentín de enfriamiento o en su defecto tienen una batería de resistencias eléctricas de calefacción, los cuales recalientan el aire frió antes de que ingrese a el local acondicionado esto es necesario a veces para dar al aire suministrado las condiciones satisfactorias





CASOS ESPECIALES DE F.C.S.

Existen dos casos en los que las líneas de F.C.S. no cortan la curva de H:R: = 100% y estos son cuando se requieren humedades bajas o también cuando el F.C.S. es muy bajo, Esto puede ocurrir en Gym, restaurantes o también en centros comerciales muy concurridosPor lo general los aparatos de aire acondicionado proporcionan aire a humedades relativas bien altas, por lo que se hace necesario el recalentamiento del aire que sale del acondicionador. El primero de los dos casos no es muy común, más bien el segundo se presenta con frecuencia en lugares donde se realiza algún tipo de actividad física. El recalentamiento se hace con el gas caliente del condensador u otra fuente de calor o también con resistencias eléctricas, luego que el aire sale del serpentín

5

2

3

Recalentamiento

1 – 2 , no intersecta a la H.R. =100%, no hay cambinación de serpentín y T.S.E. que cumpla con las necesidades de combatir las Qs y QL del local

Este problema se puede solucionar con un serpentín cuya línea de proceso sea 2 – 3 y recalentamiento de 3 – 4, con ello se obtienen las condiciones satisfactorias 2



FCS

1

4

VEREMOS MÁS ADELANTE QUE SE PUEDE USAR EL MÉTODO DE LA TANGENTE PARA SALVAR ESTA DIFICULTAD




Existen dos casos en los que la líneas de F.C.S. no cortan a las curvas de altas humedades, y esto es cuando se quieren mantener humedades muy bajas, o bien cuando F.C.S. es muy bajo.

Por lo general, los serpentines de aire acondicionado, proporcionan el aire con H.R. muy altas, aunque las W sean bajas , por esta razón es que en los casos antes mencionados se requieren que se recaliente el aire que sale del serpentín de enfriamiento.

OBSERVACION


1.- La línea 1 – 2, F.C.S. = 0.7, trazada a 78°F y ø = 25%, al prolongarla, no cortara nunca a la curva de H.R. = 100%2.- De la misma manera la línea 3 – 4 trazada a 80° F y 50% H.R. y F.C.S. = 0.5 tampoco cortará, la curva de H.R. = 100%

1

2

3

4

0.5 F.C.S.

0.7 F.C.S.

78° F 80° F

25%

50%




El caso de la línea 1 – 2 es poco común en lugares donde se juntan muchas personas que tiene que realizar alguna actividad física o donde hay vapores de agua en el agua circundante.Ej. Ginmasios, cocinas, lavanderias.

Existe un método práctico para encontrar la temperatura final a la cual debe de enfriarse el aire con objeto de que el calor sensible de calentamiento sea el mínimo.

El método consiste en trazar una tangente a la curva de humedad relativa de 90% a partir del punto que representa las condiciones interiores del local, El punto de tangencia representa las condiciones a las cuales debe de salir el aire del serpentín para ser recalentado posteriormente

Método de la tangente




Ejemplo:

Un salón de teatro debe de mantener e 80° F y 50% de Humedad Relativa, la ganancia de calor sensible es de 300 000 BTU/HORA, y la de calor latente es de 320,000 BTU/HORA , si el aire sale del acondicionador a 90 de H.R. encontrar.

1.- Las condiciones que debe de tener el aire a la salida del serpentín de enfriamiento, para tener un mínimo calor de recalentamiento.

2.- El aire necesario.

3.- El calor necesario para calentar el aire.

4.- El calor necesario para calentar el aire cuando las condiciones del aire a la salida del serpentín son TBS =50° F Y = 90%.



REFRI TERMO

1

2 3

4

50% H.R.

90% H.R.

0.48 F.C.S.

33° FTBS

48.6° FTBS

TBH

32.240.8

54

Tangente de Humedad Relativa 90%

TBH

TBH

5

50° F 62.6° F 80° F

TBS de aire suministrado será 48.6° FTBH de aire suministrado será 40.8° F

TBS

1

0.48320,000300,000

300,000FCS

CONDICIONES DEL AIRE DE SUMINISTROEN EL PUNTO DE TANGENCIA, tbs=33ºF, tbh=32.2ºF

El punto 3 hace las veces de Ts. Y con este valor se obtiene el caudal de aire Para todo el proceso. El segmento 2 – 3 es el recalentamiento requerido.




El aire suministrado se obtiene con el CALOR SENSIBLE (Respuesta 1)

En este caso :T int = Temperatura interiorT sum = Temperatura de suministro

minpies

8685.58CFM

48.6)(80CFM1.1300000HR

BTU)T(TCFM1.1Q

3

sumintS

en.220V198Amp,

43.67KwHR

BTU149044.55Q

33)(48.68685.581.1QHR

BTU)T(TCFM1.1Q

S

S

23S

El calor sensible suministrado en el proceso de 2 – 3 valdra:(respuesta 2)




Si el aire debe de salir del acondicionador por alguna circunstancia a 50° F de TBS y 90% H.R., punto 4, el calor sensible debe de suministrarse desde 4 – 5 en este caso el punto 5 representa las condiciones de entrada del aire que entra al espacio, y la cantidad de aire en CFM suministrada tendará un nuevo valor.

Comentario: Al variar la temperatura de suministro lógicamente variara el caudal de aire en CFMmin

pies15673.98CFM

62.6)(80CFM1.1300000HR

BTU)T(TCFM1.1Q

3

sumintS




HRBTU

217241.37Q

50)(62.615673.981.1QHR

BTU)T(TCFM1.1Q

S

S

45S

El calor sensible de recalentamiento será

COROLARIO

HRBTU

149,044.55HR

BTU217,241.37

* Quedando demostrado que el calor de recalentamiento es menor en la tangente a la H.R. de 90%




CONTROL DE AIRE PARCIAL CON AIRE DE RETORNO ANTES DEL SERPENTIN

La operación del sistema cuando las ganancias de calor del local son menores a las cargas de diseño a carga plena, implica que el equipo sólo trabaja a una carga parcial , una manera económica de este control es haciendo el recalentamiento, la ganancia de calor sensible del local disminuye , debido a las menores temperaturas exteriores (media estación e invierno) mientras que la ganancia de calor latente permanece alta, esto aumenta la pendiente de la recta de condiciones y el F.C.S. ,para lograr que el aire ingrese al local en las condiciones adecuadas se recalienta el aire con una porción después del acondicionador , todo esto controlado automáticamente por el termostato del local.




Ejemplo:

La ganancia de calor sensible de un auditórium es de 100,000 BTU/HR y la de calor latente de 30,000 BTU/HR, las condiciones interiores son TBS = 80° F y 50% H.R. , la humedad relativa del aire que sale del acondicionador es de 90%. Se pide:

1.- Representar gráficamente la TBS y TBH del aire que sale del acondicionador.

2.- Volumen del aire de suministro.

3.- Volumen del aire de retorno para que la temperatura en los difusores sea 68° F.

4.- Comprobar que la mezcla de aire acondicionado, más el aire de retorno pueden absorber la carga de calor sensible, latente y total.



REFRI TERMO

50% H.R.

90% H.R.

0.77 F.C.S.

TBH

24.8

27.54

31.3

TBH

TBH

59.5° F 68° F 80° F

TBS de aire suministrado será 59.5° FTBH de aire suministrado será 57.7° F

TBS

0.77130,000100,000

F.C.S.

57.7°F

PUNTO GUIA

W1 = 71 g

W2 = 77 g

7000 granos = 1 libra




2.- Caudal de aire de suministro

En este caso :T int = Temperatura interiorT sum = Temperatura de suministro

minpies

4434.58CFM

59.5)(80CFM1.1100000HR

BTU)T(TCFM1.1Q

3

sumintS

3.- Volumen necesario del aire de retorno

223311 TCFMTCFMTCFM




Serpentín

CFM 3 = 4434.58TBS 3 = 59.5° F

CFM 2 = ?TBS 3 = 80° F

CFM 1 = ?TBS 1 = 68° F

Difusores

.....α....................CFM4,434.58CFM

CFMCFMCFM

β..........1.1764xCFM3,880.25TCFM

80CFM9.54,434.58x5x68CFM

21

231

211

21

VEREMOS:

SE TOMA ESTE VOLUMEN COMO SI FUERA EL TOTAL DE CAUDAL




De β y :

min

pies7,577CFM

CFM4,434.58CFMminpies

3,142.46CFM

0.1764xCFM554.33

1.1764xCFM3,880.25CFM4,434.58

3

1

21

3

2

2

22

ENTONCES PARA QUE LA TEMPERATURA EN LOS DIFUSORESSEA DE 68ºF SE REQUIERE RETORNAR POR EL BY PASS 3142.46 CFM



DEBEMOS COMPROBAR SI LA MEZCLA DE AIRE MAS EL AIRE DE RETORNO POR EL BY PASS PUEDEN SATISFACER LA DEMENDA TÉRMICA

H100,016BTU68)7,577(801.1Qs

30,914BTUH71)-7,577(770.68Ql

BTUH 130,930 30,914100,016Qt

SE DEMUESTRA QUE AUN CON EL AIRE DEL BY PASS SE PUEDE SOSTENER LA DEMANDA TÉRMICA REQUERIDA POR EL RECINTO



RETER E.I.R.L.RETER E.I.R.L.HR

BTU30,914.16Q

HRBTU

71)(7775770.68Q

71gW77g,W

HRBTU

)W(WCFM0.68Q

HRBTU

100,016.4Q

68)(807,5771.1QHR

BTU)T(TCFM1.1Q

L

L

!1

!2

!1

!2L

S

S

12S

DATOS OBTENIDOS DEL DIAGRAMAPSICROMETRICO




Serpentín

CFM 3 = 4434.58TBS 3 = 59.5° F

CFM 2 = ?TBS 3 = 80° F

CFM 1 =7577TBS 1 = 68° F

CFM 2 = 3142.46TBS 3 = 80° F

Local AI

80° F,50% H.R.

AR 1

AR 2

AR T

AE

•Si hubiera VENTILACIÓN EXTERIOR, lo que entra de AE, sale como infiltración• por las puertas y ventanas del local, ESTA DEBE DE SER CALCULADA y la•Suma de esta ventilación más el aire de retorno CFM 2 debe ser igual al caudal inicial •Que debe pasar por el serpentín o sea de 4434.58 CFM, lógicamente esto aumentará •la demanda térmica y por esta razón también la potencia frigorífica del equipo•De aire acondicionado.



PROBLEMA

En un equipo de ventana de marca York modelo Y*USC**- 6Rde 12,000 BTUH, cuyo caudal es de 330 CFM y el consumo de potencia es igual a 1,210 W, para 220 V, 60 Hz. monofásico, si la máquina fue construida para combatir una relación de calor sensible igual a 0.75, encontrar las condiciones de el aire de suministro , la potencia frigorífica cuando no hay renovación deaire , cuando hay un 50% de aire de ventilación y cuando hay Total ventilación, se considera que la TDE = 25ºC (77ºF) , hr = 80%y la TDI = 21.1ºC (70ºF), HR = 50%la oficina a acondicionar tiene 3m de altura (9 pies).

CÁLCULOS PREVIOS “W”se obtienen del diagrama psicrometrico

hrBTU

27,695.2517.35)330(364.5CasoCQ

hrBTU

19,824.7517.35)330(30.74.5CasoBQ

hrBTU

11,954.2517.35)330(25.44.5QCasoA

82.9g330

165111.616554.2W

F73.5º330

1657716570T

F45.2ºT

)T-330(701.1 9,000

BTUH 3,000 C.L.

BTUH 9,000 C.S.

0.75 F.C.S.

:Solución

T

T

T

!M

M

s

s

TDI

TBS T.S=45.2ºF.

TDE

70ºF 77ºF

W17.35 BTU/lb

25.4 BTU/lb

36 BTU/lb

30.7 BTU/lb

111.6g

82.9g

54.2g

42g

TM

TS

(TDI-TS)= SÓLO RECIRCULACIÓN(TM-TS)= RECIRCULACIÓN +50% VENTILACIÓN(TDE-TS)= TOTAL VENTILACIÓN

INTERPRETACIONES

82.9g400

6.1112002.54220W

73.5º400

2007720070T

82.9g454.54

6.11127.2272.54227.27W

F73.5º454.54

27.2277727.22770T

82.9g330

165111.616554.2W

F73.5º330

1657716570T

!M

M

!M

M

!M

M

CON CAUDAL = 330 CFM y Ts = 45.2ºF

CON CAUDAL = 454.54 CFM y Ts = 52ºF


Se puede notar que en todos los casosVariando el caudal , la temperatura de Suministro y con una ventilación del 50%Las condiciones de la mezcla no varían

INTERPRETACIONES

hrBTU

Q

hrBTU

Q

yQQconBhrBTU

Q

hrBTU

Q

yQQconAhrBTU

B

hrBTU

L

S

LS

L

S

LS

689,2)5.452.54(54.45468.0

999,8)5270(54.4541.1

:)

4.774,2)442.54(40068.0

020,9)5.4970(4001.1

:)

060,12)5.194.25(54.4545.4Q)....

068,12)7.184.25(4005.4A)....Q

M

M

CON CAUDAL = 454.54 CFM y Ts = 52ºF


VARIANDO LA TEMPERATURA DESUMINISTRO Y EL CAUDAL, MANTENIENDO EL F.C.S. CONSTANTE LA POTENCIA DE REFRIGERACION NO SE ALTERA.




Gracias por su atención....

PROGRAMA DE CÁLCULO DE PSICROMETRÍA

POR FAVOR IR A LA SECCIÓN ANEXOS YABRIR EN LA CARPETA DE CARTA

PSICROMETRICA. GRACIAS

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