Taller de Aire Acondicionado
-
Upload
joel-barcelo -
Category
Documents
-
view
220 -
download
0
Transcript of Taller de Aire Acondicionado
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
1/90
AHORRO DE ENERGÍA ENAIRE ACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
2/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CONTENIDO
1. FUNDAMENTOS DE AIRE ACONDICIONADO1.1 Definiciones 1.2 Termodinámica aplicada a la mezcla vapor aire1.3 Principios de transferencia de calor1.4 Refrigerantes1.5 Ciclo de refrigeración
2. ASPECTOS DE DISEÑO EN AIRE ACONDICIONADO2.1 Condiciones de comodidad2.2 Ganancias de calor por elementos arquitectónicos
3. AHORRO DE ENERGÍA EN AIRE ACONDICIONADO3.1 Rendimiento del equipo 3.2 Reducción de la carga de refrigeración 3.3 Estrategias de operación eficiente 3.4 Utilización de variadores de velocidad de estado sólido
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
3/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
OBJETIVO
Al finalizar el curso los asistentes aplicaran
las herramientas técnicas y metodológicaspara el ahorro de energía en los sistemas de
aire acondicionado.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
4/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS DEAIRE
ACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
5/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
Aire Acondicionado:
Mantener dentro de un espacio condiciones confort
para realizar una tarea específica
FUNDAMENTOS
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
6/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES Calor:
Es una forma de energía. Si todo el calor existente en unobjeto fuera removido de éste, su temperatura bajaría a
-273°C (- 459.6°F).La energía calorífica que se manifiesta de dos formas:
La intensidad de calor contenido en una sustancia, esmedida por su temperatura.
La cantidad de calor contenida en un objeto es diferente asu intensidad, ya que ésta tiene que ver con la masa delobjeto.
FUNDAMENTOS
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
7/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES Unidad de Medida del Calor:
La Caloría es la unidad utilizada para medir la cantidad decalor, y se define como la cantidad de energía calorífica
necesaria para elevar la temperatura de un gramo de aguaun grado Celsius.
En el sistema inglés se utiliza el BTU (Unidad TérmicaBritánica), y se define como la cantidad de energía
calorífica necesaria para elevar la temperatura de una librade agua un grado Fahrenheit.
Para producir refrigeración el calor debe ser removidotransfiriéndolo de una sustancia a otra.
FUNDAMENTOS
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
8/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES Para que el calor sea transferido de un cuerpo a otro, estos
deben encontrarse a diferente temperatura. El calor
siempre fluirá del cuerpo que se encuentere a mayor
temperatura al cuerpo que se encuentre a menortemperatura
FUNDAMENTOS
Cuerpo
calienteCuerpo
fríoCALOR
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
9/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
Calor Sensible y Calor Latente:
El calor que guarda un cuerpo se puede representarcomo la suma de un calor latente y un calor sensible.
El calor latente, es la energía relacionada con uncambio de estado, ya sea de sólido a líquido o delíquido a vapor. No puede ser censado por untermómetro o detectada por el tacto, ya que el cambio
de fase se realiza a temperatura constante.En contraste, el calor sensible causa un unasustancia un cambio de temperatura medible.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
10/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
Flujo Térmico:
Se refiere a la cantidad de calor que fluye de unasustancia a otra por unidad de tiempo.
Existen tres mecanismos básicos a través de los cualesel calor es transmitido de una sustancia a otra:
conducción
convección yradiación.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
11/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
Conducción, Convección y Radiación
Tomemos como ejemplo un radiador de calefacción. En él setransfiere calor por los tres métodos: El calor fluye porconducción del agua caliente que circula por el tubo central, através de la pared del tubo y hacia las altas del radiador. De lasaletas el calor es conducido hacia el aire que las rodea.Conforme el aire es calentado, se expande volviéndose menosdenso, lo que provoca que este se eleve, arrastrando consigo elcalor de las aletas. Este movimiento de aire se conoce como
corriente de convección.
El calor también es radiado de la superficie caliente de las aletashacia los objetos fríos del cuarto.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
12/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
Flujo Térmico:
En refrigeración lo que nos interesa es la variación delflujo térmico, es decir, la cantidad de calor que fluye de
una sustancia a otra en un período de tiempo dado. Lavariación de este flujo es expresada en kcal por hora(kcal/h), o BTU/h. Este término describe la cantidad decalor que fluye de una sustancia a otra en una hora.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
13/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
Tonelada de Refrigeración:
En refrigeración existe una unidad más grande y
conveniente de la variación del flujo térmico, llamadaTonelada de refrigeración. Ésta produce el mismo efectode enfriamiento que derretir una tonelada de hielo en unperíodo de 24 horas.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
14/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
Calor Específico:
El calor específico de una sustancia se define por lacantidad de calor que entra o sale de una unidad de masa
cuando en ésta varía un grado su temperatura.
El calor específico del aire no es constante, sino quedepende de la temperatura. Para fines prácticos se usa:
Calor específico a presión constante:Cp = 0.2415 Btu/lb°F
Para fines que requieren más precisión:Cp = 0.24112 + 0.000009 t
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
15/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
DEFINICIONES
FUNDAMENTOS
UNIDADES DE ENERGÍA, POTENCIA Y CALOR:
• 1 Joule = 1 W/s
• 1 Kcal = 4.1868 kJ
•
1 Btu = 0.252 kcal
• 1 Btu = 1.055 kJ
•
1 kcal/kg = 1.8 Btu/lb
• 1 kWh = 860.4 kcal
• 1 kWh = 3,412.2 Btu
• 1 kg-m = 9.801 J
•
1 Ton de Refrigeración = 12,000 Btu/h
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
16/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
EL AIRE
FUNDAMENTOS
En aire acondicionado el calor a retirar pasa al aire y delaire a la máquina de acondicionamiento ambiental.
Fuentes
de calor Máquina deacondicionamiento
ambiental
Aire frío
Air e c alient e
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
17/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Lo que conocemos como “el aire” del medio ambiente, enrealidad no es solo aire, sino una mezcla de aire y vaporde agua.
El aire tiene cierta capacidad para mezclarse con el vaporde agua, hasta un determinado punto, en el que decimosque el aire se encuentra saturado. Esto es, ya no escapaz de poder absorber más vapor de agua.
Decimos que el aire está seco cuando no se encuentravapor de agua en él.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
18/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Aire Saturado Aire Seco
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
19/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Peso Específico:
Peso del aire seco:
0.07496 lb/pie3 (a 70°F y 29.92 pulgadas de Hg)
Peso de aire seco contenido en un pie3 de aire saturado:
0.07309 lb/pie3 (a 70°F y 29.92 pulgadas de Hg)
Peso de la mezcla saturada:
0.074239 lb/pie3 (a 70°F y 29.92 pulgadas de Hg)
El peso del aire a cualquier presión y temperatura, puede determinarse apartir de las tablas de propiedades de la mezcla de vapor de agua conaire. En las columnas de volumen específico de la mezcla, el recíproco deestos valores son los pesos específicos a cualquier temperatura.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
20/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS DE REFRIGERACIÓN
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
21/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Humedad absoluta o densidad (d v ):
El peso de vapor de agua expresado en libras o
granos por pie cúbico de espacio se llama“humedad absoluta” o “densidad del vapor deagua” y se representa como d v cuando el aire noestá saturado y como d d cuando sí lo está; eneste caso se halla en las columnas 4 y 5 de lastablas de aire-vapor. (1 libra = 7,000 granos).
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
22/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
FUNDAMENTOS
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Humedad específica o relación de humedad (Wv):
El peso de vapor de agua expresado en libras o
granos por libra de aire seco se llama humedadespecífica; se representa como Wv cuando la mezclano está saturada, y como Wd cuando sí lo está; su
valor se encuentra en las columnas 6 y 7 de las tablas
aire-vapor a diferentes presiones o temperaturas (ver
anexo 1).
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
23/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
dd Wd
""# $%&'"(" ()*+,%-(
."# $%&'"(" '*/'0120(
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
24/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Aire con vapor de agua
a presión atmosféricaVapor de agua sin aire(presión parcial del vapor)
Si a un volumen determinado de aire seco + vapor se le retiraaire, la presión descenderá dentro del volumen. La presión a laque se llegue una vez que se haya retirado todo el aire, se lellama presión parcial de vapor
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
25/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Humedad relativa (
):
La humedad relativa se define como la relación de la presiónparcial de vapor en el aire con la presión de saturación delvapor correspondiente a la temperatura existente. O bien, es
la relación de la densidad del vapor de agua en el aire con ladensidad de saturación a la temperatura correspondiente.
= ( Pv / Pd ) x 100 = ( dv / dd ) x 100
donde: Pv = presión parcial del vapor de agua
Pd = presión de saturación del vapor de aguadv = densidad existente del vapor de agua
dd = densidad del vapor saturado
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
26/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Humedad relativa (
):
Caso: Calcular la humedad relativa a 75°F, si el airecontiene 6 granos/pie3 ?
= ( dv / dd ) x 100
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
27/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Temperatura de rocío (tw):
La temperatura de rocío indica la cantidad de humedad contenida enel aire. Es la temperatura a la cual el aire se satura cuando se enfría.
La temperatura de rocío no se puede cambiar, si no se aumenta o
disminuye la humedad del aire, aunque se aumente o disminuya elcalor.
La temperatura de rocío se puede disminuir, substrayendo humedaddel aire, o sea, substrayendo vapor de agua de un peso dado de aire,y se puede aumentar añadiendo vapor de agua a un peso dado deaire.
Si un aire saturado a 70°F se enfría a 65°F, se dice que hay 5°F deprecipitación y quedara aire a una temperatura de rocío de 65°F,saturado también. Si ese mismo aire se calienta a 70 °F, el punto derocío permanece en 65 °F.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
28/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Temperatura de rocío (tw):
La temperatura de rocío de cualquier mezcla de aire y
vapor de agua se puede determinar de la siguiente
manera:1.Enfriando poco a poco un recipiente que contenga
aire, la temperatura a la que la condensación empieza a
aparecer en las paredes del recipiente es la temperatura
de rocío.
2.La temperatura de rocío se puede encontrar
psicrométricamente partiendo de la temperatura de
bulbo húmedo y de bulbo seco.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
29/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo:
Temperatura de bulbo seco. La temperatura de bulbo seco es la
que se mide con un termómetro ordinario, y es la medida del
calor sensible del aire expresado en grados Fahrenheit o
Centígrados.
Temperatura de bulbo húmedo. La temperatura de bulbo
húmedo indica la cantidad de calor total contenido en el aire y
está expresado en grados Fahrenheit o Centígrados. Sedetermina cubriendo el bulbo de un termómetro con franela o con
un trapo húmedo y haciendo pasar aire rápidamente; en estaforma la humedad comienza a evaporarse. La temperatura del
agua y del aire circundante baja proporcionalmente a la
evaporación ocurrida.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
30/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Entalpía:
La entalpía es una magnitud de termodinámicasimbolizada con la letra H. La variación de entalpía
expresa una medida de la cantidad de energía
absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o lo
que es lo mismo, la cantidad de energía que talsistema puede intercambiar con su entorno.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
31/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Entalpía del aire:
La entalpía total del aire húmedo es igual a la suma de
la entalpía del aire seco, más la entalpía del vapor de
agua contenido en la mezcla.
ht = hs + hL
donde: ht = entalpía total del aire (Btu/lba)
hs = entalpía del aire seco (Btu/lba)hL = entalpía del vapor de agua (Btu/lba)
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
32/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Entalpía del aire:
El cambio de entalpía de una libra de aire seco al variar la
temperatura de t1 a t2 tiene un valor de:
hs = Cp (t2 – t1)
A la entalpía del aire seco se le llama también calorsensible del aire y se suele representar por la letra qs;
para M lb/h de aire se tiene:
qs = M Cp (t2 – t1)
qs = M hs
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
33/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Entalpía del aire:
La entalpía del vapor de agua contenido en la mezcla multiplicada
por la cantidad de vapor da el calor total del vapor de agua o calor
latente
hL = Wv hv
donde: Wv = libras de vapor contenidas en una libra de aire seco
hv = entalpía del vapor de agua en Btu/lbv, tomado de las
tablas de propiedades de la mezcla aire-vapor deagua (columna 11).
O bien, hL = Wd ! hv
El calor latente total de M libras por hora de aire será de:
qL = M hL = M Wd ! hv
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
34/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
dd Wd hv
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
35/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Entalpía del aire:
La entalpía total entonces tendrá el valor de:
ht = Cp t + Wd ! hv
El calor total de M lb/h de aire será de:
Qt = qs + qL
Qt = M ( Cp t + Wd ! hv )
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
36/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
Entalpía del aire:
Ejemplo: Encuentre el calor removido de un flujo
másico de aire M = 1,150 lb/h, si las condiciones desucción y descarga son las siguientes:
Succión Descarga
Temperatura 74 °F 60 °F
Humedad Relativa 73% 83%
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
37/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA VAPOR-AIRE
345647 87935:;
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
38/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
39/90
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
40/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
REFRIGERANTES
DEFINICIÓN:
Un refrigerante es un producto químico líquido o
gaseoso, fácilmente licuable, que es utilizadocomo medio transmisor de calor entre otros dos en
una máquina térmica. Los principales usos son los
refrigeradores y los acondicionadores de aire.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
41/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
REFRIGERANTES
EFECTO REFRIGERACIÓN:
El efecto refrigeración de un refrigerante se mide por lacantidad de calor que es capaz de absorber desde que
entra al evaporador como líquido, hasta que sale comovapor. Por lo tanto, los líquidos que poseen un alto calorlatente de evaporación, poseen un buen efecto derefrigeración.
Se puede decir, por lo anterior, que el efecto derefrigeración es la diferencia entre el calor que contieneel líquido y el calor contenido en el vapor después depasar por el evaporador.
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
42/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
43/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
44/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
45/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
=>%?/+# @A?"(" "' /(>%'-' ;(B0(# C+BD 3(/(0?"(" EF-%G$H# IJKL KKK 8B+/?'-(B?+# ;M7 5("?+ N'0$(# J "' O')B'B+ "' JKKK
3+A"?0?+A'* "' +/'B(0?PA# N5=:Q 5JJ R9S5:345F:Q4S: "#$%#&'()&' '$*+#,(# -. " '$* / 01233 " '$* / 01233 "#$%#&'()&' +,(#&+4& -. " +,( / 50233 " +,( / 50233 6+8, 9# 9#7:'&;' 2> T 0 / 5@B2CC MU#:(4 9# U&+;#&':+8, 3
Z'7(4 $'7+:4 251 .'%':+9'9 9 # U&+;#&':+8, ]()=T& .& / [ \ VT / 55BJC?5210 .& / [ \ VT / 55FJB502@@ ^#,9+$+#,(4 ]()=I K T& MM^ / .&=I / 12>5 MM^ / .&=I / ?2@5
.4#_:+#,(# 9# :4$%4&('$+#,(4 ../ VT= " / >2>C ../ VT= " / C20@
4$+BB+* 'A# =A'BT1( D.$ VWXKY
S'& (A"( D. IJWXZY N(0-%B(0?PA ',[0-B?0( \ IKWXJY
DIAGRAMA P - h Refrigerante R22
Entalpía
P r e s i ó n
1 2
3 4
DIAGRAMA P - h Refrigerante HC22
Entalpía
P r e s i ó n
1 2
3 4
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
46/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
RESULTADO DE LAS EVALUACIONES
Equipo Condiciones de Operación Ahorros (%)
MrcaCapac.
(Ton)
Refrig.
tipoP. máx
(kg/cm2)
Pot.
(W)
Carga
(Ton)
EER
Btu/WhEnergía Demanda Factura
R-22 15.10 13,833 9.81 5.56York 10
HC-22 12.29 12,083 9.48 6.249.60 12.65 10.62
R-22 16.20 3,280 2.39 3.87Freyven 3
HC-22 13.00 2,540 2.47 5.0325.08 22.56 24.24
R-22 24.84 760 0.51 3.03Tecumseh 0.92HC-22 17.37 505 0.39 3.15
12.66 33.55 19.63
R-22 16.20 3,280 2.59 9.49Carrier 3
HC-22 13.00 2,540 2.79 13.1728.00 22.60 26.20
R-22 14.00 1,320 0.57 5.16Freyven 1.2
HC-22 11.20 990 0.49 6.0214.30 25.00 17.90
R-22 11.70 1,500 0.50 4.00York 0.85
HC-22 9.80 1,100 0.43 4.7315.40 26.70 19.20
R-22 15.60 1,860 1.12 7.24Fast-Brisa 1.5 HC-22 13.00 1,300 0.93 8.63 16.10 30.10 20.20
R-22 17.00 3,569 2.32 7.81Trane 3.0
HC-22 15.20 2,600 1.87 8.629.40 27.20 15.30
REFRIGERANTES
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
47/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CICLOS DE REFRIGERACIÓN
•
Refrigeración por compresión
•
Refrigeración por absorción
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
48/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CICLOS DE REFRIGERACIÓN
Refrigeración por Compresión
Compresor
CondensadorEvalorador
Válvula de
expansión
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
49/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
.4$%+8,
.4,9#,7':+8,
MN%',7+8,
MO'%4&':+8,
hvhl
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
50/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Vapor Condensado
Solución concentrada
de Bromuro de Litio Vapor de agua a
alta presión
Refrigerante (agua) Solución diluida de
Bromuro de Litio
Líquido enfriado
Agua deCondensación
Agua de
Condensación
Vapor de aguaa baja presión
Refrigeración por
Absorción
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
51/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
ASPECTOS DE DISEÑO
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
52/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
ASPECTOS DE DISEÑO
CONDICIONAES DE COMODIDAD
N436:5=7 ]@= 9QN^@C=Q =Q ^4 3:;:S9S4S
'S "#$%#&'()&' 9#G '+
*S `)$#9'9 9#G '+
:S a4O+$+#,(4 9#G '+
9S 6)Y' 9#G '+
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
53/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
Factores que determinan la temperatura efectiva:
! Aclimatación diferente
! Duración de la ocupación
! Ropa
! Edad y Sexo
! Efectos de choque
! Actividad
! Calor radiado! Máximas condiciones tolerables
ASPECTOS DE DISEÑO
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
54/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
ASPECTOS DE DISEÑO
Sensación de Comodidad
Para establecer “estándares” de temperatura, humedad, movimiento ypureza del aire, es indispensable encontrar los valores óptimos paraque el cuerpo humano tenga la sensación de comodidad.
EL PROBLEMA: Las diferencias fisiológicas y psicológicas de losindividuos.
LA SOLUCIÓN: La carta de “temperatura efectiva”. Ésta intentaencontrar una relación entre temperatura, humedad y velocidad delaire, a fin de que produzcan la mayor comodidad posible en el mayornúmero de personas.
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
55/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
ASPECTOS DE DISEÑO
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
56/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
ASPECTOS DE DISEÑO
GANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
ESTIMACIÓN DE LA CARGA TÉRMICA.
Generalmente, es imposible medir la carga real máxima o
parcial en un local, por lo que es preciso hacer una estimaciónde dicha carga. En un espacio a refrigerar o a acondicionar, lacantidad de calor que debe removerse con el equipo derefrigeración, se llama carga de refrigeración o carga térmica.La ganancia o pérdida de calor es la cantidad instantánea de
calor que entra o sale del espacio a acondicionar.
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
57/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
ASPECTOS DE DISEÑO
GANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
CARACTERÍSTICAS DEL LOCAL A CONSIDERAR
1. Orientación del edificio.- Situación del local a acondicionar con respecto a:2. Destino del local: oficina, hospital, local de ventanas, fábrica, taller de montaje, etc.
3. Dimensiones del local: largo, ancho y alto.
4. Altura de techo: de suelo a suelo, de suelo a techo, espacio entre el cielo raso y las vigas.
5. Materiales de construcción: Materiales y espesor de paredes, techos, suelos y tabique.
6. Condiciones de circunambiente: Color exterior de las paredes, sombra proyectada por edificios
adyacentes y luz solar.7. Ventanas: dimensiones y situación, marcos, tipo de cristal y persiana, dimensiones de lossalientes, etc.
8. Puertas: situación, tipo, dimensiones y frecuencia de empleo.
9. Escaleras, ascensores y escaleras mecánicas: situación, temperatura del espacio adyacente,potencia de los motores.
10. Ocupantes: número, tiempo de ocupación, naturaleza de su actividad, alguna concentraciónespecial.
11. Alumbrado: potencia en la hora punta. Tipo: incandescente, fluorescente, directo o indirecto.
12. Motores: situación, potencia nominal y empleo.
13. Utensilios, maquinaria comercial, equipo electrónico: Situación, potencia, consumo de vapor ogas, cantidad de aire extraído
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
58/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
ASPECTOS DE DISEÑO
GANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
PRINCIPALES GANACIAS DE CALOR QUE ORIGINAN LA CARGATÉRMICA
1. Ganancia de calor debida a la transmisión de calor a través de las barreras
2. Ganancia de calor debida al efecto solar (radiación):
3. Ganancia de calor debida al aire de infiltración.
4. Ganancia de calor debido a los ocupantes.
5. Ganancia de calor debida a máquinas, alumbrado o cualquier otro equipo
que genere calor.
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
59/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDAD
ASPECTOS DE DISEÑO
GANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
Ganancia de calor debida a la transmisión a través de barreras.
Q1 = UA (ti – te)
donde: Q1 = Pérdida de calor en Btu / h
A = Area neta en pies2
U = Coeficiente de transmisión de calor en Btu / h-pie2-ºF
ti = temperatura de diseño interior en ºF
te = temperatura de diseño exterior en ºF
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
60/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDADGANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
Coeficiente combinado de transmisión de calor U.
U = 1 / R
R = 1/fe + x1/k1 + ...... + 1/fi
donde: f e = coeficiente de la película exterior en Btu / h-pie2- ºF
f i = coeficiente de la película interior en Btu / h-pie2-ºF
x1 = espesor del material en plg.
k1 = Factor de conductividad térmica Btu-plg / h-pie2-ºF
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
61/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDADGANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
Coeficiente combinado de transmisión de calor U.
Para cálculos de ingeniería en aire acondicionado se pueden suponerlos siguientes valores de los coeficientes de película:
Para interiores f i
= 1.65 Btu / h-pie2-ºF
Para exteriores f e = 6.0 Btu / h-pie2-ºF
ASPECTOS DE DISEÑO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
62/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
CARTA DE COMODIDADGANACIAS DE CALOR POR ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
Carga de Refrigeración por Radiación Solar
Tiempo (horas
k c a l / h o r a
Ganancia Instantánea de Calor Carga real de refrigeración
Almacenamiento de calor en la estructura del edificio
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
63/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
AHORRO DE ENERGÍA EN
AIRE ACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
64/90
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
65/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
ACONDICIONADO
Rendimiento de los equipos
El rendimiento se determina como la cantidad
de calor removido por unidad de energíasuministrada
(Btu/W-h)
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
66/90
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
67/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
ACONDICIONADO
Rendimiento de los equipos
Determinación del rendimiento de los equipos
•
Lado aire• Lado agua• Lado refrigerante
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
68/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Rendimiento de los equipos
Determinación del rendimiento de los equipos
•
Lado aire:
Q = Maire x (he – hs)aire
Rendimiento = Q/Pe
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
69/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Rendimiento de los equipos
Determinación del rendimiento de los equipos
•
Lado agua:
Q = Magua x CPagua x (Te – Ts)agua
Rendimiento = Q/Pe
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
70/90
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
71/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
EJEMPLO:Para calcular el rendimiento del equipo actual, se llevaron acabo mediciones sobre el circuito de agua helada:
Potencia eléctrica demandada: P = 121.51 kW
Flujo de la bomba: Q = 408 GPM
Carga de la bomba: H = 3.10 kg/cm2
Temperatura del agua de salida: Ts = 7.1 °C
Temperatura del agua de retorno: Tr = 9.3 °C
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
72/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Rendimiento de los equipos
Determinación del rendimiento de los equipos
•
Lado refrigerante:
Q = Mrefrigerante x (he – hs)refrigerante
Rendimiento = Q/Pe
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
73/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
• Administración de la Demanda
• Uso de Variadores de Frecuencia
• Métodos de Enfriamiento
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
74/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA
Los equipos de aire acondicionado, por sus características derequerimientos variables de carga, y con frecuencia de operación
intermitente de los compresores, hacen que éstos sean objeto deun buen programa de Administración de la Demanda.
En esencia se trata de achatar los picos de demanda provocadospor la operación simultánea de varias cargas (en este casocompresores de los equipos de aire acondicionado)
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
75/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
76/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA.- Ejemplo
Variación de la demanda por más de 50 kW
Máximo registrado por 280kW.
Carga nocturna, entre 70 y90 kW
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
77/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA.- Ejemplo
Perfil de Carga: La carga no es continua por las siguientes razones:
• En la noche después del último vuelo baja la actividad en el aeropuerto, con loque disminuye la carga a un mínimo de entre 70 y 90 Kw.
• Al ocultarse el sol la carga por iluminación se incrementa considerablemente yes cuando se suelen presentar los valores más altos; hasta 280 kW.
• En el Aeropuerto se tienen muchos equipos de aire acondicionado, cada uno delos cuales trabajando con un control de temperatura independiente, por lo quelos compresores entran y salen de acuerdo a su propio control. Lo anterior
ocasiona variaciones de carga hasta por más de 50 kW
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
78/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA.- Ejemplo
Propuesta:
La propuesta de ahorro consiste en la implantación de unsistema de control automático de la demanda, que monitoreeel valor de la demanda del equipo de medición de CFE, quereciba la señal de los termostatos para el control de latemperatura en el edificio terminal, y que como función deestos parámetros permita o inhiba la operación de cada unode los compresores de los equipos paquete.
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
79/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA.- Ejemplo
CONTROLADORT
E
R
M
O
S
TA
T
O
S
CO
M
P
R
E
S
O
R
ES
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
80/90
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
81/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
ADMINISTRACIÓN DE LA DEMANDA.- Ejemplo
Inversión: $ 219,738.00
Ahorros: $ 222,492 / año
Pay-Back: 0.99 años
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
82/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
USO DE VARIADORES DE VELOCIDAD
Los variadores de frecuencia en los sistemas de aireacondicionado tienen varias aplicaciones:
•
En compresores centrífugos• En ventiladores de manejadoras de caja de volumen
variable
• En bombas de agua helada de sistemas tipo chiller.
• Ventiladores en torres de enfriamiento.
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
83/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
USO DE VARIADORES DE VELOCIDAD
bP,#' 9# 4%#&':+8, '%+8, :4,7(',(#
% de
velocidad
100%
80%
60%
40%
Gasto (%)
Presión de
descarga
20 40 60 80 100
A
B
Curvas Características de Operación de
Compresores Centrífugos
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
84/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
USO DE VARIADORES DE VELOCIDAD
La potencia eléctrica demandada por el motor delcompresor, se comporta de acuerdo a las leyes de
afinidad, por lo que la reducción de la velocidaddel 100% al 80%, significará una reducción de lapotencia demandada de:
HP80% / HP100% = (N80%)/ N100% )3 = 51.2 %
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
85/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
USO DE VARIADORES DE VELOCIDAD
manejadora
Zona
A
Zona
B
Zona
C
Zona
D
10,000 cfm 10,000 cfm 10,000 cfm 10,000 cfm
40,000 cfm
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
86/90
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
87/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
Ejemplo de Aplicación al Caso de un Hotel.
Características del Sistema: El sistema de bombeo de aguahelada cuenta con dos bombas de 20 HP (una en operación y otraen reserva) con motor marca US, 60 Hz, 3525 RPM, 230/460 V,durante 8760 horas al año.
Costo de la Energía
•
Cargo por demanda = 172.44 $/kW• Cargo por consumo = 1.4562 $/kWh
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
88/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
Propuesta de ahorro:
Se propone instalar un sistema de velocidad variable en elmotor de la bomba, que controle la presión en la descarga,de tal manera que cuando esté parado un fan & coil, deje depasar el agua helada hacia la habitación correspondiente o lacafetería. Esto presurizará la línea y el controlador hará que
baje la velocidad del motor y con ello la potencia demanda.
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
89/90
Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico
Estrategias de operación eficiente
Situación Hrs/año P. Eléctrica
kW
Al 100% 876 15.0
Al 75% 3,504 6.76
Al 50% 4,380 2.44
Situación esperada
AHORRO DE ENERGÍA EN AIREACONDICIONADO
-
8/18/2019 Taller de Aire Acondicionado
90/90
Disminución de la carga térmica
• Aislamiento de techos y paredes• Aplicar recubrimientos reflectivos
•
Pintar con colores claros los exteriores• Evitar infiltraciones• Colocar elementos sombreadores sobre
techos, paredes y ventanas