TESIS AIRE ACONDICIONADO.pdf

8/10/2019 TESIS AIRE ACONDICIONADO.pdf

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ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE TESIS PROFESIONAL

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESIME-UA

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

PROYECTO DE UN SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE PARA UN

QUIROFANO PERTENECIENTE A UN HOSPITAL, LOCALIZADO EN LACIUDAD DE TOLUCA; ESTADO DE MEXICO

TESIS PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DEINGENIERO MECANICO

P R E S E N T A:

LUIS RAMIREZ ESPINOZA


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A MIS HERMANOS:

Sergio Yovani Ramrez Espinoza.

Augusto Ramrez Espinoza.

Alejandro Ramrez Espinoza.

Juan Carlos Ramrez Espinoza.

MI FAMILIA:

Por el amor e instruccin que me han compartido.

Yoselin Asuncin Torres Espinoza.

A MI ASESOR

Ing. Agustn Lpez Maldonado.

Por haberme siempre alentado a titularnos, reciba especial agradecimiento por la gran ayuda que

me ha brindado.

A MIS AMIGOS

Por su amistad y apoyo que me han brindado.

Roci Snchez Milln.

A todos muchas gracias por estar a mi lado acompandome.

A la Escuela Superior De Ingeniera Mecnica y Elctrica del IPN por haberme permitido estar ensus instalaciones durante mi formacin y el haber formado parte de esta gran institucin.


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INDICE.

OBJETIVO: ........................................................................................................................................ 1

INTRODUCCION. .................................................................................................................................. 2

HIPOTESIS. ......................................................................................................................................... 3

CAPITULO 1. ........................................................................................................................................ 4

GENERALIDADES. ................................................................................................................................. 4

1.1 HISTORIA DEL AIRE ACONDICIONADO. ............................................................................... 4

1.2 ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE. ....................................................................................... 8

1.3 APLICACIONES DEL AIRE ACONDICIONADO. ........................................................................... 11

1.3.1 CASOS TIPICOS DE COMODIDAD HUMANA................................................... 11

1.3.2 CASOS TIPICOS DE CONSERVACION Y PROCESO INDUSTRIAL................ 12

1.4 CASOS TIPICOS DE LOS COMPONENTES DEL ESPACIO BAJO TRATAMIENTO. ....................... 12

1.5 CLASIFICACION A LAS INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO............ 14

1.5.1 INSTALACIONES CENTRALES INDIVIDUALES.............................................. 14

1.5.2 INSTALACIONES DIRECTOS E INDIRECTOS................................................... 15

1.6 CONCEPTOS DE AIRE ACONDICIONADO.................................................................................. 15

1.6 CICLO INVERSO DE CARNOT. .................................................................................... 28

1.7 CICLO DE REFRIGERACION........................................................................................ 30

1.8

TRATAMIENTO DE AIRE Y VENTILACION PARA UNIDADES MDICAS Y DEPRESTACIONES SOCIALES. .................................................................................................... 33

1.9 CRITERIOS GENERALES PARA ACONDICIONAMIENTO DE AIRE YVENTILACION EN EL SECTOR SALUD. ................................................................................ 34

1.10 DESCRIPCION DEL SERVICIO DE CIRUGIA............................................................. 36

1.11 SOLUCIN DE ESTA NECESIDAD.............................................................................. 37

CAPITULO 2. ................................................................................................................................... 39

BALANCE TERMICO ..................................................................................................................... 39

2.1 INTRODUCCION ....................................................................................................................... 39

2.2 QUE ES EL BALANCE TERMICO?............................................................................................. 40

2.3 PARA QUE SIRVE EL BALANCE TERMICO? ............................................................................ 41

2.4 COMO SE CALCULA EL BALANCE TERMICO? ......................................................................... 44

2.4.1 CARGA TERMICA GENERADA A TRAVES DE LAS PAREDES. .............................................. 45

2.4.1.1 CALOR TRANSFERIDO A TRAVES DEL PISO. ............................................................... 47


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2.4.2 CARGA TERMICA GENERADA POR OCUPANTES. .............................................................. 48

2.4.3 CARGA TERMICA GENERADA POR ALUMBRADO Y EQUIPO. ........................................... 49

2.4.4 CARGA TERMICA GENERADA POR INFILTRACION. ........................................................... 50

2.5 CONDICIONES DE DISEO INTERIORES PARA DIVERSAS AREAS DE UN HOSPITAL. ................ 53

2.6 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO. ................................................ 54

2.7 DATOS DE LEVANTAMIENTO. .................................................................................................. 55

2.8 DESCRIPCION DEL AREA A ACONDICIONAR. ........................................................................... 60

2.9 MATERIALES UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCION DEL ESPACIO. ............................................ 64

2.10 PROPIEDADES TERMICAS DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Y AISLAMIENTOS. ....... 65

2.11 BALANCE TERMICO PARA VERANO. ...................................................................................... 68

2.11.1 CARGA TERMICA GLOBAL GENERADA A TRAVES DE LAS PAREDES. .............................. 68

2.11.2 CARGA TERMICA GENERADA POR OCUPANTES. ............................................................ 792.11.3 CARGA TERMICA GENERADA POR ALUMBRADO Y EQUIPO. ......................................... 81

2.11.4 CARGA TERMICA GENERADA POR INFILTRACION. ......................................................... 83

2.11.5 CARGA TERMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR. ........................................................ 83

2.12 RESUMEN, CARGA TERMICA TOTAL PARA VERANO. ............................................................ 85

2.13 BALANCE TERMICO PARA INVIERNO. .................................................................................... 86

2.13.1 CARGA TERMICA GENERADA A TRAVES DE LAS PAREDES.......................... 86

2.13.2 CARGA TERMICA GENERADA POR OCUPANTES............................................... 88

2.13.3 CARGA TERMICA GENERADA POR ALUMBRADO Y EQUIPO. ......................................... 88

2.13.4 CARGA TERMICA GENERADA POR INFILTRACION. ......................................................... 88

2.13.5 CARGA TERMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR. ........................................................ 89

2.14 RESUMEN, CARGA TERMICA TOTAL PARA INVIERNO. .......................................................... 89

CAPITULO 3. ...................................................................................................................................... 90

ESTUDIO PSICROMETRICO DEL AIRE. ................................................................................................ 90

3.1 INTRODUCCION. ...................................................................................................................... 90

3.2 AIRE ATMOSFERICO. ................................................................................................................ 903.3 CARTAS PSICROMETRICAS. ...................................................................................................... 92

3.4 PROPIEDADES TERMODINAMICAS DEL AIRE HUMEDO. ......................................................... 93

3.5 HUMIDIFICACION Y DESHUMIDIFICACION DEL AIRE. ....................................................... 93

3.6 CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO SENSIBLE DEL AIRE. ................................................. 94

3.7 ENFRIAMIENTO CON DESHUMEDECIMIENTO. .................................................................. 94


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3.8 SECADO Y HUMEDECIMIENTO ADIABATICO DEL AIRE. ..................................................... 94

3.9 HUMEDAD RELATIVA Y DEFICIT DE PRESION DE VAPOR................................................... 94

3.10 CLCULO Y TRAZO DE LINEA DE ACONDICIONAMIENTO. ................................................. 95

3.11 USO DE FACTOR DE CALOR SENSIBLE PARA TRAZAR UNA LINEA DE

ACONDICIONAMIENTO. ................................................................................................................ 97

3.12 SISTEMAS DE ACONDICIONADO DE AIRE ABIERTO.................................................. 100

3.13 CALCULO DEL CICLO PSICROMETRICO PARA VERANO. ........................................... 102

3.14 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LA MANEJADORA DE AIRE CORREGIDA.............. 105

3.15 CONDICIONES PSICROMETRICAS PARA VERANO...................................................... 106

3.16 TRAZO DEL CICLO PSICROMETRICO PARA VERANO................................................. 107

3.17 CALCULO DEL CICLO PSICROMETRICO PARA INVIERNO.......................................... 108

3.18 CONDICIONES PSICROMETRICAS PARA INVIERNO................................................... 110

3.19 TRAZO DEL CICLO PSICROMETRICO PARA INVIERNO. ..................................................... 111

3.20 TRAZO PSICROMETRICO PARA LAS CONDICIONES DE VERANO E INVIERNO.. ................ 112

CAPITULO 4. .................................................................................................................................... 113

CALCULO Y SELECCIN DE EQUIPO. ................................................................................................ 113

4.1 INTRODUCCION. .................................................................................................................... 113

4.2 CLASIFICACION DE ALGUNOS DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO POR SU

INSTALACION. .............................................................................................................................. 113

4.3 ANALISIS Y SELECCIN DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO. ........................................ 1144.4 EL ACODICIONADOR DE VENTANA. ...................................................................................... 115

4.5 EL ACONDICIONADOR MINISPLIT. ......................................................................................... 115

4.6 LOS ACONDICIONADORES AUTONOMOS COMPACTOS. ...................................................... 116

4.7 ACONDICIONADORES AUTNOMOS SPLITS. ........................................................................ 117

4.8 SISTEMAS CENTRALES. .......................................................................................................... 118

4.9 SISTEMAS DE CONDENSACIN DE REFRIGERANTE. .............................................................. 120

4.10 SELECCIN DEL EQUIPO. ..................................................................................................... 120

4.11 CALCULO DEL EQUIPO PARA VERANO. ............................................................................... 121

4.12 CALCULO DEL SERPENTIN DE ENFRIAMIENTO. ................................................................... 121

4.13 CALCULO DEL DESHUMIDIFICADOR. ................................................................................... 121

4.13 CALCULO DEL EQUIPO PARA INVIERNO. ............................................................................. 121

4.14 CALCULO DEL SERPENTN DE CALEFACCIN. ...................................................................... 121


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4.15 CALCULO DEL HUMIDIFICADOR. ......................................................................................... 122

4.16 CALCULO DEL EXTRACTOR DE AIRE. .................................................................................... 122

4.17 SELECCIN DEFINITIVA DE LOS EQUIPOS. ........................................................................... 122

4.18 SELECCIN DEL EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO. ......................................................... 123

4.19 SELECCIN DE LOS EQUIPOS. .......................................................................................... 126

4.20 SELECCIN DEL EXTRACTOR DE AIRE. .......................................................................... 129

4.21 CALCULO DE LA CADA DE PRESIN EN LOS DUCTOS DE EXTRACCIN.................... 131

4.22 FACTOR DE CORRECCION DE DENSIDAD DEL AIRE POR ALTITUD Y TEMPERATURA. ..................................................................................................................................................... 136

4.23 CORRECCION DE PRESION ESTATICA Y POTENCIA AL FRENO.................................... 136

4.24 SISTEMA DE FILTROS PARA AIRE ACONDICIONADO.................................................... 138

4.25 FUENTES DE PARTICULAS EN ESPACIOS LIMPIOS........................................................ 138

4.26 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE FILTROS PARA QUIROFANOS........................... 139

CAPITULO 5. ................................................................................................................................... 144

DISTRIBUCION DE AIRE. ............................................................................................................... 144

5.1 INTRODUCCION. .................................................................................................................. 144

5.2 PERDIDAS DE PRESIONES EN SISTEMAS DE CONDUCTOS............................................. 144

5.3 CONEXIONES DE CONDUCTOS. .......................................................................................... 145

5.4 DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTOS POR EL MTODO DE IGUAL FRICCIN........... 146

5.5DIMENSIONAMIENTO DE DUCTOS DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO............. 150

5.6DIMENSIONAMIENTO DE DUCTOS DEL SISTEMA DE EXTRACCION.............................. 151

5.7DISPOSITIVOS DE DIFUSION DE AIRE. .............................................................................. 152

5.8SELECCIN DE DIFUSORE Y REJILLAS PARA EL AREA DE QUIROFANO........................ 159

PARA SALA DE OPERACIONES 1. ............................................................................................. 159

5.9 DIBUJO DEL SISTEMA DE INYECCION Y EXTRACCION DE AIRE EN EL INTERIOR DEL

AREA DE QUIROFANOS. ............................................................................................................ 161

5.10 DIBUJO DEL SISTEMA DE DUCTOS DE INYECCION, EXTRACCION, EQUIPOS DE AIRE

ACONDICIONADO Y EXTRACTOR EN AZOTEA. ............................................................................ 162

5.11CUANTIFICACION DE LMINA EN EL SISTEMA DE DUCTOS........................................ 163

5.12TABLA GENERADORA DEL IMSS PARA CUANTIFICACION DE LMINA Y AISLAMIENTOTERMICO DE DUCTOS. .............................................................................................................. 167

COTIZACION. .................................................................................................................................. 170


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CONCLUSIN:................................................................................................................................. 175

BIBLIOGRAFIA. .............................................................................................................................. 177


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OBJETIVO:

General

Contar con una gua para el clculo y la seleccin de los equipos y accesorios que ayuden

en el acondicionamiento de las salas de quirfanos, para que este proyecto sea rentable,seguro y ecolgico.

Especficos:

1. Definir los mtodos termodinmicos utilizados para el clculo del sistema deacondicionamiento de aire.

2. Poder calcular los equipos y accesorios ms adecuados para la construccin del sistemade acondicionamiento de aire.

3. Determinar los filtros a utilizar para el aire a introducir al interior de las salas y seencuentre libre de partculas contaminantes segn la norma del seguro social y su debidadistribucin

4. Proporcionar una adecuada temperatura y humedad como la norma lo exige.


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INTRODUCCION.

El propsito del presente proyecto es la de acondicionar con aire el rea de Quirfanosdonde se practican cirugas, en las cuales se requiere cierta calidad en el aire, este proyectose localiza en la ciudad de Toluca Estado de Mxico, la finalidad es cumplir laNormatividad vigente del IMSS y as poder ofrecer un servicio eficiente y de calidad paralos pacientes.

Toluca de Lerdo es una ciudad mexicana, capital del estado de Mxico, y cabecera delmunicipio homnimo, ubicada en el centro del pas, est situada a 2.680 (metros sobre elnivel del mar) siendo la ciudad ms alta de Mxico y de Norteamrica, lo cual la hacetemplada durante todo el ao con temperaturas que oscilan en promedio de 6 a 25 C

durante la primavera y el verano, y de 1 a 22 C en invierno. Su clima es templadosubhmedo con lluvias en verano. Su altitud favorece la prctica del deporte de altorendimiento.

El balance trmico y el estudio psicromtrico que aqu se realiza, servir para el clculo yla seleccin de los equipos con los cuales se equiparan estos espacios especiales, razn porla cual es uno de los motivos que debe cumplir Normas establecidas para este tipo deaplicaciones del aire acondicionado.

Las aplicaciones para el aire acondicionado es bastante amplio, entre las cuales una de lasimportantes y destacadas es para el sector salud, de aqu la importancia de la aplicacin delpresente proyecto.
http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_M%C3%A9xicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Ciudades_m%C3%A1s_altas_de_M%C3%A9xicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Norteam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Norteam%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Ciudades_m%C3%A1s_altas_de_M%C3%A9xicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_M%C3%A9xico


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HIPOTESIS.

La presente tesis presenta un proyecto de aire acondicionado en la ciudad de Toluca

Estado de Mxico el cual presenta en una de las ciudades con ms altitud esto es a2500 msnm, en la cual las se presentan tres tipos de clima, predominando el templadosubhmedo, con una temperatura promedio de 13.7 C. La temperatura mxima es de30 C y la mnima de 1.7 C, su temperatura oscila entre 12 C y 13.7 C. Lastemperaturas medias mensuales ms bajas se han registrado en los meses dediciembre, febrero y en enero, con un rango que va de 9C en enero a 11.3.Normalmente, las temperaturas mximas se presentan en el mes de mayo y la mnimaen enero.

El factor climtico es extremadamente frio en los meses de diciembre, enero, febrerocon lo cual nos basaremos en los datos de estos meses para hacer un balance trmico

para un espacio que en este proyecto son Quirfanos en los cuales se requiere unnivel de asepsia muy alto ya que de esto depende en gran parte el xito de las cirugasque aqu se practiquen a los pacientes.

La ciudad de Toluca se caracteriza por ser una ciudad industrial ya que alberga grancantidad de industrias por lo cual la calidad de aire a llevar a nuestro espacio poracondicionar debe estar libre de cualquier partcula, la solucin adecuada para limpiarel aire es incorporar un sistema de filtrado de aire de alta calidad.

Para acondicionar este tipo de espacios se requerir un sistema de calentamiento parael aire y un sistema para enfriar el aire en das crticos, la mquina que proporcionara

el aire ser una manejadora con la cual se complementara el filtrado del aire,humidificacin, calentamiento y enfriamiento.

Con este proyecto se cumplirn los requerimientos que establece con las normas yespecificaciones para acondicionar con aire este tipo de espacios que se considerancon aplicacin especial.


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CAPITULO 1.

GENERALIDADES.

1.1HISTORIA DEL AIRE ACONDICIONADO.

En la antigedad, los egipcios ya utilizaban sistemas y mtodos para reducir el calor. Seutilizaba principalmente en el palacio del faran, cuyas paredes estaban formadas porenormes bloques de piedra, con un peso superior a mil toneladas.

Durante la noche, tres mil esclavos desmantelaban las paredes y acarreaban las piedras alDesierto del Sahara. Como el clima desrtico es extremoso y la temperatura disminuye aniveles muy bajos durante las horas nocturnas, las piedras se enfriaban notablemente.

Justo antes de que amaneciera, los esclavos acarreaban de regreso las piedras al palacio yvolvan a colocarlas en su sitio. Se supone que el faran disfrutaba de temperaturasalrededor de los 26 Celsius, mientras que afuera el calor suba hasta casi el doble.

Si entonces se necesitaban miles de esclavos para poder realizar la labor deacondicionamiento del aire, actualmente esto se efecta fcilmente.

En 1842, Lord Kelvin invent el principio del aire acondicionado. Con el objetivo deconseguir un ambiente agradable y sano, el cientfico cre un circuito frigorfico hermticobasado en la absorcin del calor a travs de un gas refrigerante. Para ello, se bas en 3principios:

El calor se transmite de la temperatura ms alta a la ms baja, como cuandoenfriamos un caf introduciendo una cuchara de metal a la taza y sta absorbe elcalor.

El cambio de estado del lquido a gas absorbe calor. Por ejemplo, si humedecemosla mano en alcohol, sentimos fro en el momento en que ste se evapora, puesto queabsorbe el calor de nuestra mano.

La presin y la temperatura estn directamente relacionadas. En un recipientecerrado, como una olla, necesitamos proporcionar menor cantidad de calor parallegar a la misma temperatura que en uno abierto.

Un aparato de aire acondicionado sirve, tal y como indica su nombre, para elacondicionamiento del aire. ste es el proceso ms completo de tratamiento del ambienteen un local cerrado y consiste en regular la temperatura, ya sea calefaccin o refrigeracin,el grado de humedad, la renovacin o circulacin del aire y su limpieza, es decir, su filtradoo purificacin.


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En 1902, el estadounidense Willis Haviland Carrier sent las bases del aire acondicionado,aunque no lo parezca hay mucho ms de lo que pensamos detrs de esa comodidad que sedisfruta en un da clido de verano o en un da frio de invierno.

Cuando el Dr. Willis Carrier diseo el primer sistema de aire acondicionado en 1902, sucliente era un frustrado empresario de Brooklyn, NY. Que no lograba imprimir una imagendecente a color debido a que los cambios de temperatura y humedad afectaban lasdimensiones y alineacin de las tintas.

Por casi dos dcadas, la invencin de Carrier, que nos permiti controlar cientficamente latemperatura y la humedad dentro de nuestros hogares, estaba dirigida a las mquinas, o a laindustria ms que a las personas.

No fue hasta 1906 que Carrier, siendo empleado de la Buffalo Forge Compay, patento su

primer equipo como un aparato para tratar el aire.Las industrias textiles del sur de los Estados Unidos fueron los primeros usuarios del nuevosistema Carrier. La falta de humedad en el aire de la Chronicle Cotton Mill en Belmont,NC. Causaba exceso de electricidad esttica provocando que las fibras de algodn sedeshilacharan y fueran difciles de tejerlas. El sistema Carrier elevo y estabilizo el nivel dehumedad para eliminar este problema. Acondiciono las fibras. La primera venta al exteriorde un sistema Carrier fue para una fbrica de seda en Yokohama, Japn en 1907.

En 1915 se form la compaa Carrier Engenering e inicio la fabricacin de productos en1922 despus del logro ms significativo en la industria, el equipo refrigerante centrfugo(chiller). El refrigerante centrifugado fue el primer mtodo prctico de aire acondicionadopara espacios amplios. Este logro por si solo preparo el camino para el desarrollo deequipos que ofrecieron comodidad a escuelas, hospitales, oficinas, aeropuertos, hoteles ytiendas departamentales.

En 1924 acondicionar con frio hizo su debut en la tienda departamental J.L. Hudson enDetroit Michigan. Los asistentes a la popular venta de stano se sentan mareados por elcalor debido a que el sistema de ventilacin estaba obstruido. Estas ventas de stano sehicieron ms populares a partir de la instalacin de tres refrigerantes centrifugados Carriery tiempo despus fueron instalados en toda la tienda.

Muchos norteamericanos disfrutaron la experiencia en los cines por primera ocasin, yaque los propietarios instalaron los equipos para aumentar la asistencia durante los clidos yhmedos das de verano.


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La industria creci rpidamente y cinco aos despus, alrededor de 300 salas de cine tenaninstalado ya el aire acondicionado. El xito fue tal, que inmediatamente se instalaron estetipo de mquinas en hospitales, oficinas, aeropuertos y hoteles.

En 1928, Willis Haviland Carrier desarroll el primer equipo que enfriaba, calentaba,

limpiaba y haca circular el aire para casas y departamentos, pero la Gran Depresin en losEstados Unidos puso punto final al aire acondicionado en los hogares. Las ventas deaparatos para uso residencial no empezaron hasta despus de la Segunda Guerra Mundial .A partir de entonces, el confort del aire acondicionado se extendi a todo el mundo.

El calor y el fro que sienten las personas no slo dependen de la temperatura ambiental,sino tambin de la humedad y de la apropiada distribucin del aire.

La climatizacin es el proceso de tratamiento del aire que controla simultneamente sutemperatura, humedad, limpieza y distribucin para responder a las exigencias del espacioclimatizado.

El calor es una forma de energa relacionada directamente con la vibracin molecular.Cuando calentamos una sustancia, sus molculas se mueven rpidamente, generando asuna energa, el calor. Si la enfriamos, el movimiento molecular se detiene, bajando latemperatura.

La humedad se refiere a la cantidad del vapor de agua contenida en el aire y estdirectamente relacionada con la sensacin de bienestar. El aire ambiente se controla paramantener la humedad relativa preestablecida mediante la humidificacin odeshumidificacin del aire ambiente.Actualmente en nuestra sociedad muchos productos y servicios vitales dependen del controldel clima interno; la comida para nuestra mesa, la ropa que vestimos y la biotecnologa dedonde obtenemos qumicos, plsticos y fertilizantes.

Para obtener la comodidad deseada, es necesario que el aire sea distribuido y circuleuniformemente por todo el recinto, sin producir corrientes desagradables.

El aire acondicionado juega un papel importante en la medicina moderna, desde sus aplicacionesen cuidados de bebes y las salas de ciruga hasta sus usos en laboratorios de investigacin.

Sin el control exacto de temperatura y humedad, los microprocesadores, circuitosintegrados y la electrnica de alta tecnologa no podran ser producidos. Los centroscomputacionales dejaran de funcionar. Muchos procesos de fabricacin precisa no seranposibles. El vuelo de aviones y de naves espaciales seria solo un sueo. Minerales valiososno podran ser extrados desde la profundidad de la tierra y los arquitectos no podran haberdiseado los enormes edificios que han cambiado la cara de las ciudades ms grandes delmundo.


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El aire acondicionado ha hecho posible el crecimiento y desarrollo de las reas tropicales,proporcionando los medios para ms y mejores vidas productivas. Docenas de ciudadesdesrticas, desde el Ecuador hasta Arabia Saudita no existiran aun hoy, sin la habilidad delhombre para controlar su medio ambiente.


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1.2ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE.

Al empezar el estudio del tema acondicionamiento del aire, ser conveniente saber qu eslo que se entiende por tal expresin. Muchos consideran el acondicionamiento del airecomo una de nuestras industrias nuevas ms importantes. Una industria que se desarrolla

con una rapidez extraordinaria y que proporciona trabajo a miles de hombres con lainstruccin adecuada y ms comodidad y mejor salud a muchas personas en sus hogares yen sus lugares de trabajo.

Omos hablar de teatros, restaurantes, hoteles, almacenes, oficinas, casas, fabricas, trenes,barcos y hospitales con aire acondicionado. Pero son muy pocas las personas que sabenexactamente que es el acondicionamiento del aire.

El acondicionamiento de aire es el proceso que se considera ms completo de tratamientodel aire ambiente de los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a latemperatura (calefaccin o refrigeracin), humedad, limpieza (renovacin, filtrado) y elmovimiento del aire adentro de los locales.

Correctamente empleado, el termino acondicionamiento de aire significa controlar latemperatura, la circulacin, la humedad y la pureza del aire que respiramos y en el quevivimos o, hablando en trminos ms generales, el acondicionamiento del aire completo delaire significa calentar el aire en invierno, enfriarlo en verano, circular el aire y renovarlo enestas dos estaciones del ao, humedecerlo aadirle humedad) cuando es demasiado seco yfiltrar o lavar el aire para privarle el polvo y los posibles microbios que contengan tanto enel verano como en el invierno, cualquier sistema que solo realiza una o dos funciones, perono todas ellas, no es un sistema completo de acondicionamiento del aire.

Entre los sistemas de acondicionamiento se cuentan los autnomos y los centralizados. Losprimeros producen el calor o el fro y tratan el aire (aunque a menudo no del todo). Lossegundos tienen un/unos acondicionador/es que solamente tratan el aire y obtienen laenerga trmica (calor o fro) de un sistema centralizado. En este ltimo caso, la produccinde calor suele confiarse a calderas que funcionan con combustibles. La de fro a mquinasfrigorficas, que funcionan por compresin (se logra evaporando un gas refrigerante enestado lquido a travs de un dispositivo de expansin dentro de un intercambiador de calor,denominado evaporador) o por absorcin (es un medio de producir fro que, al igual que enel sistema de refrigeracin por compresin, aprovecha que las sustancias absorben calor alcambiar de estado lquido a gaseoso) y llevan el fro producido mediante sistemas derefrigeracin.

Si reflexionamos sobre las posibilidades del acondicionamiento del aire, es fcil de ver elenorme efecto que puede tener sobre nuestra comodidad, nuestra eficiencia y nuestra saluden la vida diaria del hogar y del trabajo, si lo realizamos dentro de locales cerrados. Es fcilver porque el acondicionamiento del aire ha interesado a gentes de todos los pases yporque tiene ante s un porvenir tan extraordinario.


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Para que un sistema de acondicionamiento lleve a cabo su funcin en forma adecuada debeoperar en forma simultnea y continua sobre las magnitudes siguientes:

Calefaccin

a)

Temperatura:Refrigeracin

Humidificacin

b) Humedad

Deshumidificacin

Distribucin del aire

c) Velocidad

Nivel de ruido

Filtracin

d) Pureza

Esterilizado

Las instalaciones de calefaccin y refrigeracin modernas tienen la temperatura controladaautomticamente por medio de interruptores termostticos elctricos que abren y cierran elcircuito elctrico de los motores del quemador de petrleo, del solenoide que acciona unavlvula que controla el paso del gas o, en algunos casos, de los motores que se mueven laparrilla automtica para carbn o el control del tiro.

Al planear un sistema de calefaccin o refrigeracin para una casa o un edificio de otrotipo, hay que tener en cuenta el tamao del edificio, la superficie total de las paredes y lasventanas, el aislamiento, la diferencia mxima de temperatura entre el exterior y el interior,la importancia de las prdidas y ganancias de calor, para as calcular mejor la carga total decalor o enfriamiento y el tamao de la unidad de calefaccin o refrigeracin que se necesita.

La proporcin de humedad del aire se denomina humedad relativa, significando estetrmino el porcentaje de humedad en proporcin a la cantidad total que el aire puederetener cuando est saturado. El punto de saturacin depender de su temperatura. Cuandoms caliente este el aire, tanto ms humedad contendr antes de estar saturado o de alcanzarel punto de roci, en el cual la humedad empieza a caer o desprenderse del aire.


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El aire es principalmente una mezcla de oxgeno y nitrgeno. Aunque tambin contienevarios otros gases, estos se encuentran en tan pequeas cantidades que no vale la penaconsiderarlos en este estudio.

Durante los meses de invierno cuando el aire exterior esta frio y seco, esto es, tiene una

humedad relativa baja, y seca an ms a consecuencia del funcionamiento de lasinstalaciones de calefaccin de los edificios, la humedad del aire interior es a menudodemasiado baja para que resulte confortable, saludable o eficiente en la fabricacin diversosartculos. Es un hecho bastante sorprendente que el aire, en el promedio de las casas,durante los meses de invierno est a menudo ms seco que el aire del desierto llamadoValle de la Muerte. La humedad relativa de este valle, situado en california, es

aproximadamente 23%, en tanto que el aire interior de las casas baja a menudo hasta el 18 o20%. Una cantidad dada de aire exterior en invierno a la temperatura de -18 C y con unahumedad relativa tpica de un 40% tendr, cuando se caliente a 21 C, una humedadrelativa de solamente 5% a 6%.

Ese aire seco, o sediento absorbe con gran rapidez humedad de los tejidos de la boca, lagarganta, la nariz, los pulmones y hace que sus superficies se sequen y se irriten, quedandoen un estado muy susceptible para que penetren en el organismo los microbios queproducen las enfermedades. Muchos casos de resfriados gripe, bronquitis, y otrasenfermedades por el estilo pueden evitarse humedeciendo correctamente el aire de losedificios durante los meses de invierno.

El humedecimiento, o sea, la adicin de humedad al aire, puede realizarse hacindolo pasara travs de chorros muy finos de agua o a travs de chorros de vapor, en algunos casos, se

realiza haciendo pasar el aire sobre telas e almohadillas empapadas en agua. El aire calienteque circula por encima y alrededor de esas bandejas absorber as bastante humedad.

Como se ha dicho antes, una buena parte de la suciedad, el polvo y los microbios quecontiene normalmente el aire, sobre todo en las grandes ciudades y los centros industriales,puede eliminarse haciendo pasar el aire a travs de filtros o almohadillas de diferentestipos.

Uno de los tipos ms empleados de filtros para el aire en los sistemas de acondicionamientoestn hechos con lana de vidrio revestida con una delgada pelcula de aceite. Estos filtrosson muy eficaces y pueden quitar el aire el 99% del polvo y muchos de los microbios quecontiene normalmente.

Filtro metlico 30% de eficiencia segn la norma ASHRAE 52-1-92

Filtro de bolsa 60% de eficiencia segn norma ASHRAE 52-1-92


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Filtro absoluto 99.997% de eficiencia segn NORMA ASHRAE 52-1-92

1.3 APLICACIONES DEL AIRE ACONDICIONADO.

El uso del aire acondicionado tiene dos aplicaciones:

Mantener la comodidad del ser humano.

Controlar un proceso industrial.

Las condiciones que deben mantenerse en un proceso industrial dependen de la naturalezadel mismo o de los materiales que se manejan, mientras que en un sistema para lacomodidad humana, las condiciones son dictadas por las demandas del cuerpo y por lotanto. Es necesario conocer las funciones esenciales de este para saber lo que es requeridode un sistema para el acondicionamiento del aire.

El acondicionamiento de aire en casas particulares, que antiguamente se consideraba unlujo exorbitante, es hoy una necesidad en todos los lugares con climas extremos.

Las necesidades bsicas para una instalacin de aire acondicionado son pues, equipofcilmente accesible, simplicidad de diseo y facilidad de instalacin.

1.3.1 CASOS TIPICOS DE COMODIDAD HUMANA.

En residencias

Edificios de oficinas

Hospitales (reas generales)

Hoteles

Bancos, restaurantes

Supermercados

Iglesias

Teatros y auditorios

Salas de espectculos y cines

Etc.


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5) Columnas y trabes: tamao, peralte, distribucin y desarrollo.

6) Materiales de construccin: material, espesor y conductividad trmica de muros,losas, plafones, muros diversos y posicin relativa en la estructura.

7) Condiciones de medio circundante: color exterior de muros y losas, sombreadopor edificio adyacentes y marquesinas, espacios de ticos con ventilacin o sinella, ventilacin forzada o natural, espacios adyacentes, acondicionados, pisosobre tierra, cimentacin, etc.

8) Ventanas: tamao y localizacin, marcos de madera o metal, cristal simple omltiple, tipo de persiana, dimensiones de los salientes de las ventanas ydistancia de la ventana al marco exterior de la pared.

9) Puertas: situacin, tipo, dimensiones, y frecuencia de uso.

10)Escaleras, elevadores y escaleras mecnicas: localizacin, temperatura delespacio adyacente si no est acondicionado, potencia de los motores, conventilacin o sencilla.

11)Ocupantes: numero, tiempo de ocupacin, naturaleza de su actividad, algunaconcentracin especial. Algunas veces es preciso estimar los ocupantes a basede metros cuadrados por persona o promedio de circulacin.

12)Alumbrado o iluminacin: carga mxima, tipo; incandescente, fluorescente,empotrada o expuesta. Si las lmparas son empotradas el flujo de aire sobreellas, inyeccin, retorno o extraccin deber preverse.

13)Motores: situacin, potencia nominal y empleo. Este ltimo dato es muyimportante y deber valorarse cuidadosamente.

La potencia de entrada de los motores elctricos no es necesariamente igual a lapotencia til, dividida por el rendimiento, frecuentemente los motores trabajancon una permanente sobrecarga o bien por debajo de su capacidad nominal. Essiempre medir la potencia consumida, cuando sea posible. Esto es muyimportante, en instalaciones industriales en la que la mayor parte de la cargatrmica se debe a la maquinaria.

14)Utensilios, maquinaria comercial, equipo elctrico: potencia indicada, consumode vapor o gas, cantidad de aire extrado o necesario y su empleo. Puedeobtenerse ms precisin midiendo los consumos de energa elctrica o gasdurante las horas pico.


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15)Ventilacin: metros cubico por persona o por metro cuadrado.

16)Funcionamiento continuo o intermitente: si el sistema debe funcionar cada dalaborable, durante la temporada de refrigeracin o solamente en ocasiones, comoocurre en las iglesias o salas de baile. Si el funcionamiento es intermitente hay

que determinar el tiempo disponible para la refrigeracin previa opreenfriamiento.

1.5CLASIFICACION A LAS INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO.1.5.1 INSTALACIONES CENTRALES INDIVIDUALES.

Las instalaciones para el acondicionamiento del aire son de dos tipos generales, a saber:instalaciones de acondicionamiento centrales y refrigeradores individuales de habitaciones.

Las centrales de acondicionamiento del aire en las casas, las oficinas, las fbricas, losteatros, etc., tienen las unidades calentadoras, refrigerantes, filtrantes, el humidificador y el

ventilador para la circulacin en un grupo compacto en el stano o en una habitacinapropiada de la que parten conductos que llevan el aire acondicionado a las diferenteshabitaciones o a los distintos departamentos.

Este tipo de instalaciones responden a diseos donde deben servirse a grandes superficiescomo por ejemplo centros comerciales, grandes tiendas, etc.

Las plantas exteriores tienen las unidades evaporadoras y condensadoras integradas, desdedonde parte un entramado de tubos, los conductos de fluido trmico (aire, agua o gas).

Esta es una instalacin que requiere un estudio donde deber considerarse: Peso de la Instalacin:

Las unidades exteriores pueden superar los 300 kg, deben ser aisladas de las superficies delas cubiertas, instaladas sobre bancadas con una estructura que no transmita las vibraciones.

Vibraciones y Ruidos:

De no ser modelos que cuenten con correccin acstica de fbrica, debe preverse unapantallamiento para aislar del ruido a las viviendas aledaas.

Aspecto Esttico:

La ubicacin del equipo en la cubierta debe ser contemplada por su impacto esttico.Pueden instalarse pantallas decorativas que oculten dichos equipos.


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El acondicionamiento del aire como proceso consiste en tratar de modo que quedenreguladas simultneamente su temperatura, su humedad, su pureza y su distribucin, a finde que cumplan las condiciones exigidas por el espacio acondicionado en cualquier pocadel ao.

Obtener una carga de enfriamiento es por lo general, ms costoso que una de calentamiento.El tamao de la unidad necesaria se determina con exactitud calculando la ganancia oprdida de calos del rea que se ha de acondicionar.

El aire acondicionado comprende calefaccin, refrigeracin, humidificacin,deshumidificacion, ventilacin, limpieza de impurezas y circulacin del aire.

La composicin volumtrica del aire puro se establece dentro de los siguientes parmetros:

Oxgeno.............................. 20,99%

Anhdrido Carbnico... 0,44%Nitrgeno........................... 78,03%

Vapor de Agua................... variable

Otros Gases......................... 0,04%

Impurezas: humos de sulfuros, cidos, polvos, cenizas, minerales, microorganismos, etc.

La cantidad de vapor de agua en el aire vara de lugar y de acuerdo a las condicionesatmosfricas locales, siendo normalmente de 1% a 3% de la masa de la mezcla.

EL CALOR.-El calos es una forma de energa, transferida en virtud de una diferencia detemperatura. El calor existe en todos los cuerpos, en cualquier parte, en mayor o menorgrado. Como cualquier forma de energa no puede ser creada ni destruida, aunque otraforma de energa pueda convertirse en calor y viceversa. Cuanto ms se calienta un materialcualquiera, tanto ms rpido es el movimiento de las molculas de las que toda sustancia omateria est compuesta. Si se aplica suficiente cantidad de calor, el lquido hervir y seconvertir en vapor. De manera natural, el calor viaja en una sola direccin de un objeto orea ms caliente a una ms fra.

EL FRIO.- Es simplemente la ausencia de calor, o, ms bien, una ausencia parcial delmismo, porque, aunque extraigamos la mayor parte del calor que contiene un cuerpo o unespacio, no es posible quitarle por ninguno de los medios conocidos el calor natural.


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La temperatura cero, en la escala centgrada, es la de congelacin del agua, y la temperaturacero de la escala Fahrenheit es un punto que est a 32 F. Sin embargo, el cero absolutoterico est a -273 C, o aproximadamente 460F por debajo de los ceros de las escalascorrespondiente. Esta es la temperatura a la cual ya no existir ningn movimiento de lasmolculas de cualquier cuerpo o materia.

MEDICION DE CALOR.- La unidad de calor es la calora o kilocalora, que es lacantidad de calor necesario para elevar un grado centgrado la temperatura de un kilogramode agua, y los pases que utilizan el Sistema Ingles emplean la Britsh Thermal United, osea, la BTU., que es la cantidad de calor necesario para elevar un grado Fahrenheit latemperatura de una libra masa de agua.

CALOR SENSIBLE.-Es el calor que podemos sentir o medir con algn instrumento. Esel calor que causa un cambio en la temperatura de la sustancia, pero no un cambio en elestado. Por ejemplo, si se calienta agua sobre una llama, podemos sentir la elevacin de la

temperatura sumergiendo un dedo en el agua. Cuando la temperatura de un lquido o de unasustancia cualquiera se eleva, est absorbiendo calor sensible y, por el contrario, cuandobaja la temperatura de una sustancia, est desprendiendo calor sensible.

CALOR LATENTE.-El termino calor latente se refiere a la cantidad de calor necesariapara cambiar el estado fsico de una sustancia sin variar su temperatura, de solido a liquidoo de lquido a vapor. La palabra latente significa oculto, no es percibido por los sentidos.

Para hacer que una sustancia sufra un cambio fsico, y pase del estado slido al lquido, odel estado lquido al de vapor, hay que aadirle una cantidad considerable de calor. Estecalor latente es almacenado en la sustancia y lo devuelve de nuevo cuando la sustanciaretorna a su estado inicial cuando se enfra.

CALOR LATENTE DE FUSION.-Bajo un cambio de estado, la mayora de las sustanciatendr un punto de fusin en el cual cambiaran de un slido a un lquido sin ningnincremento en la temperatura. En este punto, si la sustancia est en un estado lquido y elcalor se retira de ella, la sustancia se solidificara sin un cambio en su temperatura. El calorenvuelto en uno u otro de estos (cambio de un slido a un lquido, de un lquido a unslido), sin un cambio en temperatura se conoce como el calor latente de fusin.

CALOR LATENTE DE EVAPORACION.-Para cambiar una sustancia de lquido a

vapor y de vapor a lquido se requiere calor latente de evaporacin. Puesto que la ebullicines solo un proceso acelerado de evaporacin, este calor tambin puede llamarse calorlatente de ebullicin, calor latente de evaporacin, o para el proceso contrario, calor latentede condensacin.


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Cuando un kilogramo (una libra) de agua hierve, absorbe 539 kilocaloras (970 BTU) a unatemperatura constante de 100 C (121 F) al nivel del mar, igualmente, para condensar unkilogramo (una libra) de vapor deben substraerse 539 kilocaloras (970 BTU).

Debido a la gran cantidad de calor latente que interviene en la evaporacin y en la

condensacin, la cantidad de calor puede ser muy eficiente mediante el proceso. Losmismos cambios de estado que afectan el agua se aplican tambin a cualquier liquidoaunque a diferentes presiones y temperaturas.

La absorcin de calor para cambiar un lquido a vapor y la substraccin de este calor paracondensar nuevamente el vapor, es la clave para todo el proceso de la refrigeracinmecnica y la transmisin del calor latente requerido es el instrumento bsico de larefrigeracin.

CALOR TOTAL.-Es la suma del calor latente y el calor sensible.

TEMPERATURA.-Cuanto ms se concentre sobre un punto de un cuerpo una cantidad deenerga calorfica dada, tanto ms elevada ser la temperatura de dicho punto. Latemperatura se mide en grados.

TEMPERATURA DE SATURACION.- La temperatura a la cual cambia un lquido avapor, se llama temperatura de saturacin. Algunas veces se le llama tambin punto de

ebullicin. Un lquido cuya temperatura ha sido elevada a la temperatura de saturacin, sellama liquido saturado.

TEMPERATURA DE ROCIO.-Es la temperatura debajo de la cual el vapor de agua enel aire, comienza a condensarse. Tambin es el punto de 100% de humedad. La humedad

relativa de una muestra de aire, puede determinarse por su punto de roco. Existen variosmtodos para determinar la temperatura del punto de roco.Esta es la temperatura a la cual se condensar la humedad sobre una superficie. La escalapara las temperaturas de punto de roco es idntica que la escala para las temperaturas debulbo hmedo; es decir, es la misma escala para ambas propiedades. Sin embargo, laslneas de la temperatura de punto de roco, corren horizontalmente de izquierda a derecha.Cualquier punto sobre una lnea de punto de roco constante, corresponde a la temperaturade punto de roco sobre la escala, en la lnea curva de la carta.


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Fig. 1.1 Lneas de temperatura de punto de roco C.

TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO (TBH).-La temperatura de bulbo hmedo del

aire es la temperatura medida por un termmetro cuyo bulbo se encuentra encerrado en unamecha o saco de tela humedad.

Bsicamente, un termmetro de bulbo hmedo no es diferente de un termmetro ordinario,excepto que tiene una pequea mecha o pedazo de tela alrededor del bulbo. Si esta mechase humedece con agua limpia, la evaporacin de esta agua disminuir la lectura(temperatura) del termmetro. Esta temperatura se conoce como de bulbo hmedo (bh).Si el aire estuviese saturado con humedad (100% hr), la lectura de la temperatura en eltermmetro de bulbo hmedo, sera la misma que la del termmetro de bulbo seco. Sinembargo, la hr normalmente es menor de 100% y el aire est parcialmente seco, por lo quealgo de la humedad de la mecha se evapora hacia el aire. Esta evaporacin de la humedadde la mecha, provoca que la mecha y el bulbo del termmetro se enfren, provocando unatemperatura ms baja que la del bulbo seco. Mientras ms seco est el aire, ms rpida serla evaporacin de la humedad de la mecha. As que, la lectura de la temperatura del bulbohmedo, vara de acuerdo a qu tan seco est el aire. La precisin de la lectura del bulbohmedo, depende de qu tan rpido pase el aire sobre el bulbo. Las velocidades hasta de1,500 m/min (90 km/hr), son mejores pero peligrosas, si el termmetro se mueve a estavelocidad. Tambin, el bulbo hmedo deber protegerse de superficies que radien calor(sol, radiadores, calentadores elctricos, calderas, etc.). Se pueden tener errores hasta del15% si el movimiento de aire es muy lento, o si hay mucha radiacin presente. Cuando lahr es de 100% (saturacin), las temperaturas de bulbo seco, bulbo hmedo y del punto deroco son todas la misma. Abajo de 100% de hr, la temperatura del bulbo hmedo es

siempre algo menor que la del bulbo seco y mayor que el punto de roco.En la figura 13.7, se ilustran los termmetros de bulbo seco y bulbo hmedo. "A"representa la temperatura de bulbo seco, "B" la temperatura de bulbo hmedo y "C" lamecha que envuelve al bulbo hmedo. Ntese que la temperatura mostrada en eltermmetro de bulbo hmedo, es considerablemente menor que la del termmetro de bulboseco.


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Tambin, la temperatura de bulbo hmedo vara de acuerdo a la temperatura del cuarto; asque, es afectada tanto por el calor sensible del aire en el cuarto, como por el calor latente dela humedad del aire. Por lo tanto, la temperatura de bulbo hmedo, es una indicacin delcalor total en el aire y la humedad.

Fig. 1.2 Termmetros de bulbo seco y bulbo hmedo.En la carta psicomtrica las lneas de temperatura de bulbo hmedo constantes o lneas debulbo hmedo, corren diagonalmente de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, en unngulo de aproximadamente 30de la horizontal. Tambin se les dice constantes, porquetodos los puntos a lo largo de una de estas lneas, estn a la misma temperatura de bulbohmedo.

Fig. 1.3 Lneas de temperatura de bulbo hmedo C.

Psicrmetro:


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Para asegurarse que la temperatura del bulbo hmedo registrada sea precisa, el flujo de airesobre el bulbo hmedo debe ser bastante rpido. El dispositivo diseado para girar un parde termmetros, uno de bulbo seco y otro de bulbo hmedo, se conoce como psicrmetrode onda. El instrumento consiste de dos termmetros, el de bulbo seco y el de bulbohmedo. Para operarlo, la mecha se satura sobre el bulbo hmedo con agua limpia, o de

preferencia, con agua destilada y se gira. Para tomar las lecturas con el psicrmetro deonda, se recomiendan los siguientes pasos:

1. Sumerja la mecha sobre el bulbo hmedo en el agua. Slo una vez por cadadeterminacin de la hr, pero nunca entre una lectura y otra. La evaporacin progresiva de lahumedad en la mecha, hasta que alcanza el equilibrio con la humedad en el aire, es el factorque determina la lectura de bulbo hmedo.

2. Gire el psicrmetro durante 30 segundos. Rpidamente tome las lecturas, primero en eltermmetro de bulbo hmedo y luego en el de bulbo seco y antelas. Gire de nuevo elpsicrmetro, tomando lecturas a intervalos de 30 segundos durante cinco lecturas sucesivas,y anote las temperaturas en cada ocasin, o hasta que se haya obtenido la lectura ms baja yque la ltima lectura revele una nivelacin o curva de retorno. (Dos o ms lecturassucesivas casi idnticas).

3. Utilice las tablas o la carta psicomtrica para obtener la hr. Normalmente, lospsicrmetros de onda vienen acompaados de una regla deslizable con las dos escalas detemperaturas (bulbo hmedo y bulbo seco) y su hr correspondiente.

TEMPERATURA DE BULBO SECO (TBS): Es la temperatura medida por untermmetro ordinario de bulbo seco y es la medida del calor sensible del aire en C o F.El confort humano y la salud, dependen grandemente de la temperatura del aire. En elacondicionamiento de aire, la temperatura del aire indicada es normalmente la temperaturade bulbo seco (bs), tomada con el elemento sensor del termmetro en una condicin seca.Es la temperatura medida por termmetros ordinarios en casa. Hasta este punto, todas lastemperaturas a que nos hemos referido han sido temperaturas de bulbo seco, tal como seleen en un termmetro ordinario, excepto donde nos hemos referido especficamente a latemperatura del punto de roco.Esta escala es la horizontal (abcisa), en la parte baja de la carta, segn se muestra.Las lneas que se extienden verticalmente, desde la parte baja hasta la parte alta de la carta,se llaman lneas de temperatura de bulbo seco constantes, o simplemente lneas de bulboseco. Son constantes porque cualquier punto a lo largo de una de estas lneas, correspondea la misma temperatura de bulbo seco indicada en la escala de la parte baja. Por ejemplo, enla lnea de 40C, cualquier punto a lo largo de la misma, corresponde a la temperatura debulbo seco de 40C.


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ENTALPIA (h).-Es la suma del trabajo del flujo ms la energa interna. Es la cantidad decalor contenida en el aire. La entalpia del aire es igual a la suma de la entalpia del aire seco,ms la entalpia del vapor de agua contenido en la mezcla, su punto de referencia esgeneralmente 0 C (32 F).

Las lneas de entalpa constantes en una carta psicomtrica, son las que se muestran en lafigura. Debe notarse que estas lneas, son meramente extensiones de las lneas de bulbohmedo; puesto que el calor total del aire, depende de la temperatura de bulbo hmedo. Laescala del lado izquierdo lejana a la lnea curva, da el calor total del aire en kJ/kg(kilojoules por kilogramo) de aire seco, en el sistema internacional o en btu/lb de aire seco,en el sistema ingls. Esta escala aumenta de -6 kJ/kg a la temperatura de -10oC de bulbohmedo, hasta aproximadamente 115 kJ/kg a 33oC de bulbo hmedo.

Fig. 1.8 Lneas de entalpa en kJ/kg de aire seco.

VOLUMEN ESPECFICO ().-Es el volumen ocupado por la unidad de masa de unasustancia en condiciones especficas de presin y temperatura.Las lneas del volumen especfico constante en una carta psicomtrica. Estas lneas estn enun ngulo aproximado de 60o con la horizontal, y van aumentando de valor de izquierda aderecha. Por lo general, el espacio entre cada lnea, representa un cambio de volumenespecfico de 0.05 m/kg. Cualquier punto que caiga entre dos de estas lneas, naturalmentedebe ser un valor estimado. Si se desea saber la densidad del aire a cualquier condicin,como ya sabemos, se debe dividir uno entre el volumen especfico, puesto que la densidades la inversa del volumen especfico y viceversa. Debido a que la mayora de los clculosen trabajos de aire acondicionado, se basan en el peso del aire en lugar del volumen de aire,

se recomienda el uso del volumen especfico (m/kg de aire) en vez de la densidad (kg/mde aire).


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Fig. 1.9 Lneas de volumen especfico en m/kg de aire seco.

REFRIGERACION:Es la tcnica para la remocin de calor de un cuerpo o sustancia parallevarlo a una temperatura menor, por debajo de la temperatura del medio ambiente.

REFRIGERACION MECANICA: Es la utilizacin de componentes mecnicosarreglados en un sistema de refrigeracin, con el propsito de extraer calor.

REFRIGERANTES: Son compuestos qumicos que nos permiten remover calorclasificados en directos, indirectos o primarios y secundarios.

TONELADA DE REFRIGERACION:Es un trmino del sistema ingles de unidades quese usa para definir y medir la produccin de frio, la cual se define como la cantidad decalor suministrada para fundir una tonelada de hielo (2000 lb) en 24 horas, esto es basadoen el concepto de calor latente de fusin (144 Btu/lb).2,000 lb. X 144 Btu/lb. X da/24 hrs.= 1 T.R.

Esto equivaldra a una potencia capaz de extraer 12.000 BTU por hora, lo que en el SistemaInternacional de Unidades (SI) equivale a 3517 W (3,517 Kw).

POTENCIA:Es el trabajo realizado por unidad de tiempo.

PRESION:Es el impacto de un gran nmero de molculas sobre una superficie. Fuerza oempuje ejercido sobre una superficie.

PRESION ATMOSFERICA:la atmosfera alrededor de la Tierra, que est compuesta degases como el oxgeno y nitrgeno, se extiende muchos kilmetros sobre la superficie. Elpeso de esta atmosfera sobre la Tierra crea la presin atmosfrica. En un punto dado, lapresin atmosfrica es relativamente constante excepto por pequeos cambios debidos alas diferentes condiciones atmosfricas. Con el objeto de estandarizar y como referencia


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bsica para su comparacin, la presin atmosfrica al nivel del mar ha sido universalmenteaceptada y establecida a 1.03 kilogramos fuerza por centmetro cuadrado (14.7 libras porpulgada cuadrada), lo cual equivale ala presin causada por una columna de mercurio de760 milmetros de alto (92.92 pulgadas). En lugares ms altos del nivel del mar, la altitudde la capa atmosfrica que existe sobre la Tierra es menor y por lo tanto la presin

atmosfrica disminuye.ENERGIA INTERNA:Tambin se llama calor sensible. Absolutamente todos los cuerpostienen energa o calor sensible. Su variacin depende exclusivamente de la temperatura,para cada cuerpo se define una propiedad termodinmica que se denomina calor especfico,y puede a presin constante o a volumen constante. Desde luego que tambin depender dela cantidad de materia (masa).

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA:Dos cuerpos que guardan equilibrio con untercero mantienen un equilibrio trmico entre s.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA:La primera ley de la termodinmica (larama de la ciencia que trata con la accin del calor) establece que:

La energa no se crea ni se destruye, solo se transforma

La energa en si misma se define como la habilidad de producir un trabajo, y el calor es unaforma de energa.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA Q: Es la cantidad de calor fluyendodespus de considerar todos los factores que intervienen en un balance trmico ya descritosanteriormente.

La ecuacin bsica de transmisin de calor a travs de una barra es:

= U x A X TCOEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR U.-Es definidocomo la cantidad de calor transmitido a travs de un material o miembro estructuralcompuesto de paredes paralelas. El factor U como se llama comnmente, es el coeficientede transferencia de calor que resulta de considerar los efectos de conductividad,conductancia, y coeficientes peculiares superficiales, y se expresa en trminos de (BTU / hx pie2 x 0F) y se aplica a estructuras compuestas tales como paredes, techos, etc.


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Fig. 1.10 Ciclo Inverso de Carnot

Este forma de funcionamiento del ciclo sirve para generar calor mediante la denominadabomba de calor y fundamentalmente como sistema de extraccin de calor o, lo que es lo

mismo, generacin de fro. Para el anlisis del funcionamiento vamos a suponer larealizacin del ciclo inverso de Carnot para el caso de vapor. Se propone este en vez delciclo para gas, por ser el ms similar al utilizado realmente y por el paralelismo existentecon el ciclo inverso de Rankine, mucho ms cercano al real y que analizaremos msadelante.

Fig. 1.11 Ciclo Inverso de Carnot.

En este esquema tenemos que tener en cuente que dentro de la campana comprendida entrevapor recalentado y lquido subenfriado las isotermas coinciden con isbaras. a-dExpansin isentrpica en la turbina o vlvula de expansin. d-c Agua vaporiza a P y Tconstantes en el evaporador. c-b Compresin isentrpica en el compresor. b-aCondensacin a P y T constantes en el condensador. Licua el vapor En los procesos b-a y d-c se producen cambios de estado en el fluido. El proceso d-c se producira en el evaporador


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de la hipottica mquina de fro y el proceso b-a en el condensador de nuestra mquina.Para realizar el proceso bomba de calor el proceso es idntico solo cambiando la posicin

del evaporador y el condensador (dentro o fuera del lugar que queremos refrigerar ocalentar). El proceso de compresin c-b se realizara mediante una bomba que impulsara yamentara la presin del sistema, con la particularidad en el ciclo de Carnot para agua, que

este compresor debera tener que trabajar con el fluido en fase gaseosa y lquida. Laexpansin isentrpica a-d se realizara en una vlvula de expansin, siendo posible tambinrealizarse esta en una turbina de la que se podra aprovechar su trabajo mecnico. Estaltima opcin es poco utilizada debido fundamentalmente al escaso trabajo mecnico quese obtendra de esta turbina.

Como antes se apunt este ciclo es terico y sera el agua el fluido encargado de realizar elproceso, pudiendo encontrar est en estado lquido o gaseoso. Los inconvenientesprincipales que presenta este ciclo para su realizacin prctica son el bajo rendimientoenergtico que se obtiene de l, la necesidad de utilizar para el proceso un compresor quetrabaje tanto con agua en estado vapor como en estado lquido, con alto coste que implica yla dificultad me manejar agua a presiones muy altas en una parte del circuito yextremadamente baja en otra.

1.7CICLO DE REFRIGERACION.

Para nuestro estudio y para efectos prcticos se analizara el sistema de refrigeracin porcompresin de vapor.

El sistema consiste bsicamente en cuatro dispositivos indispensables para conseguir unciclo termodinmico cerrado y varios equipos auxiliares sin ser absolutamente necesarios.

La figura representa el diagrama de flujo de todos los componentes del sistema, as comotambin ilustra el proceso de condensacin y el reciclado total de la sustancia de trabajo,llamado refrigerante.

Vamos a explicar de la forma ms sencilla y breve y sin entrar en detalles de precisin y elrecorrido que realiza a lo largo de un ciclo completo en una mquina de refrigeracin.

Comenzaremos cuando el refrigerante es aspirado por el compresor. En ese instante losgases son comprimidos a alta presin recibiendo una energa mecnica y pasando a la

cmara de descarga. El gas recalentado pasa as al condensador donde se enfra al cedercalor al medio que lo rodea, normalmente agua y/o aire, hasta llegar a la temperatura a lacual se condensa pasando as al estado lquido. La temperatura a la cual se produce estecambio depende de la precisin existente en esos momentos en el condensador y de lanaturaleza del refrigerante que utilice el sistema.


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El refrigerante en estado lquido sale del condensador y se dirige a la vlvula de expansin.Dicha vlvula de expansin hace pasar el refrigerante a una presin y temperatura inferiorentrando en ese estado en el evaporador. Una vez que se encuentra en el interior delevaporador el refrigerante comienza a hervir debido al calor que absorbe del mediocirculante, normalmente aire/agua, hasta pasar todo a estado gaseoso. Todo este proceso se

debe a que la temperatura a la cual se evapora el refrigerante es muy baja. El gas se dirigeentonces al compresor donde es aspirado de nuevo por este y dando comienzo un nuevociclo. El siguiente diagrama muestra el recorrido que realiza el refrigerante a travs delsistema.

Fig. 1.12 Ubicacin de las partes principales del sistema de refrigeracin.


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B-C Evaporador

B-C Compresor

D-A Condensador

A-B Vlvula de

Expansin.

Fig. 1.13 Diagrama Presin (P) Entalpia (h)

B.- Vlvula de Expansin

Es un dispositivo de diseo especial que dosifica y controla automticamente el flujo delrefrigerante en la lnea del lquido al evaporador, haciendo que la presin del refrigerantedisminuya.

C.- Evaporador

La forma y el modelo de serpentn dependen del tipo de enfriamiento deseado, ya que en suinterior circula el refrigerante el cual mediante la absorcin del calor del medio que lorodea se transforma del estado lquido al estado de vapor.

D.- Compresor

El compresor puede ser de tipo reciprocarte, centrifugo o rotatorio, el cual tiene porobjetivo elevar la temperatura del gas refrigerante a un valor tal que su punto decondensacin sea superior a la temperatura de los medios disponibles para que se realice lacondensacin.

A.- Condensador


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Consta de un serpentn destinado a transformar el vapor refrigerante de alta presin, queproporciona el compresor, en lquido refrigerante a la misma presin, mediante el contactocon aire y/o agua del medio ambiente. El igual que los otros dispositivos tambin existendiferentes tipos de condensadores.

Los elementos auxiliares que requieren en estos sistemas son:

1. Separadores de aceite.2. Filtro deshidratador3. Indicadores de Fluido4. Manmetros5. Sensores Elctricos6. Vlvula de Seccionamiento o de servicio7. Controles para proteccin de equipo

Los siguientes pasos pueden hacer ms compresibles el ciclo y el fuljo del refrigerante.

1. Por aspecto prctico del ciclo del refrigerante empieza en orificio del dispositivode control.

2. El lquido de alta temperatura y de alta presin reduce los parmetros cuandoentra en la vlvula de expansin (dispositivo de control)

3. El dispositivo de control gobierna el flujo del refrigerante y separa el lado dealta y el lado de baja presin del sistema.

4. El refrigerante se evapora al absorber el calor del evaporador.5. La cantidad de evaporacin se controla con el compresor.6. El vapor refrigerante sale del evaporador con un sobre calentamiento de

aproximadamente 10 oF ms que la temperatura de evaporacin.7. El compresor aumenta la temperatura del vapor hasta superar la del medio de

condensacin, de manera que el calor se transmita al medio (aire y/o agua) porlo cual el vapor se condensa y queda en su forma lquida a usarse.

1.8TRATAMIENTO DE AIRE Y VENTILACION PARA UNIDADES MDICAS YDE PRESTACIONES SOCIALES.

La ingeniera electromecnica tiene entre sus especialidades la inferencia alacondicionamiento de aire, misma que para su implementacin, requiere de personaltcnico especializado con el conocimiento y experiencia en la aplicacin de criteriosnormativos con tecnologa de punta y ahorro de energa en sistemas y equipos


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electromecnicos, que en esta disciplina requiere el sector salud para atender a los derechohabientes con calidad y excelencia.

Este punto tiene como objetivo proporcionar al especialista de la rama de la ingenieraelectromecnica los lineamientos generales y criterios normativos de observacin

obligatoria para los proyectos de acondicionamiento de aire y ventilacin en las reas queintegran las unidades mdicas y no mdicas (administrativas, y de prestaciones sociales) delsector salud.

El campo de aplicacin son las acciones de anteproyecto para los inmuebles y unidadesmdicas, no mdicas, administrativas y de prestaciones sociales nuevas y existentes, que elsector salud proyecta, construye, remodela, amplia, opera y conserva.

1.9CRITERIOS GENERALES PARA ACONDICIONAMIENTO DE AIRE Y

VENTILACION EN EL SECTOR SALUD.

El acondicionamiento de aire en unidades mdicas y no mdicas del sector salud tienecomo finalidad cumplir con los siguientes objetivos especficos:

1. Control de temperatura.2. Control de humedad.3. Transportacin y distribucin de aire.4. Calidad del aire (eliminacin de polvos, olores, holln, humos, hongos,

gases, virus, patolgicos, bacterias, ventilacin).

5. Control del nivel de ruido.De los cinco factores enunciados los tres primeros infieren directamente en el cuerpohumano, el cual experimenta la sensacin de calor o frio cuando actan de una maneradirecta sobre el mismo, especialmente cuando un organismo tiene una alteracin causadapor alguna enfermedad y se encuentra postrado en los diferentes servicios del hospital.Segn el tipo de enfermedad, las condiciones ambientales interiores de los locales de lasunidades mdicas, debern tener diferentes combinaciones de temperatura y humedad parael tratamiento y proporcionar una pronta recuperacin del paciente; esos razonamientos hanobligado a que el acondicionamiento del aire entre las dems disciplinas de la ingeniera

electromecnica tengan especial importancia, y en esta Tesis se indiquen los criterios ylineamientos que requiere el proyectista de esta especialidad para ubicacin y acomodo desus equipos, sistemas y accesorios.


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llegan a prolongar la estancia de los pacientes, con la consecuente carga moral de losmismos, e incremento en el costo de operacin de unidad.

Por lo anterior, en todos los servicios mdicos que requieran acondicionamiento de aire, seinstalan bancos de filtros de baja, media y alta eficiencia, segn el o los locales que se

trate.

Complementariamente, se debera vigilar el diseo y el balanceo de los sistemas deacondicionamiento de aire para crear y mantener presiones positivas y negativas en un readeterminada con respecto a las adyacentes a ella, porque lo anterior constituye un medioefectivo para controlar el movimiento y direccin del aire. Por ejemplo, en reas altamentecontaminadas se debe mantener una presin negativa con respecto a las reascircunvecinas; esta condicin se logra extrayendo aire para inducir una corriente siempre alinterior, evitando que el aire viaje en direccin opuesta a la requerida. En las salas deoperaciones se requiere el efecto contrario al mencionado, en otras palabras, habr que

mantener una sobrepresin en el interior de este local con respecto a rea gris, extrayendomenos aire del que se inyecta.

En esta tesis se establece el criterio normativo de que las inyecciones de aire en reas ultrasensitivas (sala de operaciones, saleas de expulsin, etc.), se realicen en las partes altas ylas extracciones en la partes bajas y opuestas a las anteriores, con objeto de inducir unacorriente descendente de aire limpio y/o estril, manteniendo a la altura del rea de trabajo.

1.10 DESCRIPCION DEL SERVICIO DE CIRUGIA.

Es el servicio destinado a la realizacin de procedimientos e intervenciones quirrgicas,que requieren total asepsia; se relaciona fundamentalmente con los siguientes servicios:obsttrico, esterilizacin, urgencias y hospitalizacin. En este servicio funcionarn enforma independiente.

Este servicio debe cumplir como mnimo con los siguientes requisitos:

Contar con un rea exclusiva y con circulacin restringida

Contar con un rea de registro de los pacientes que ingresan al servicio Disponer de servicios de apoyo diagnstico y teraputico Disponibilidad del servicio las 24 horas


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Estos espacios requieren de una atmosfera interior totalmente estril, por lo que lascondiciones de dselo tanto de temperatura, humedad, calidad del aire de distribucin ygradientes de presin, contenidos bajo la norma debern obligatoriamente ser mantenidosantes, durante y despus de cada operacin. El personal mdico y paramdico queinterviene en estos servicios, deber seguir los lineamientos que para circulacin y hacia y

de los diferentes locales se debe implantar, con el objeto de no crear alteraciones en lasreas estriles, utilizar la ropa, proteccin instrumental y medicamentos que de la centralde esterilizacin y equipos que les entreguen.

Para esta necesidad se ha realizado a travs de los aos muchos estudios, investigaciones yexperimentos para dar a este tipo de locales las condiciones tan especficas para la cual va aser utilizada, que en este caso son la realizacin de partos y diferentes tipos de cirugas queinvolucra lo ms importante de las unidades mdicas que son las vidas humanas.

1.11 SOLUCIN DE ESTA NECESIDAD.

Para dar solucin a esta necesidad y hacer un diseo de un sistema de acondicionamientode aire, la primera etapa consiste en realizar un estudio llamado Balance Trmico,entendindose como tal al anlisis de todos aquellos conceptos que pueden modificar latemperatura de un local. Este Balance Trmico debe verificarse durante el invierno y elverano, considerando los elementos que concurran a la hora ms desfavorable por lo querespecta a las condiciones del medio ambiente exterior.

Los conceptos que deben analizarse en este Balance trmico son las siguientes:

1.- Carga Trmica generada a travs de paredes, ventanas, pisos y techos.

2.- Carga Trmica generada por ocupantes.

3.- Carga Trmica generada por el alumbrado.

4.- Carga Trmica Generada por equipos.

5.- Perdidas por infiltracin de aire.

Despus de haber realizado el clculo de balance trmico se tiene que realizar el clculo yseleccin del equipo que cubra todas las necesidades del local, esta debe ser una UnidadManejadora De Aire tipo Multizona dotados de un sistema de filtros para dar al aire la


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pureza requerida de la cual se hablara ms profundamente en captulos posteriores. Ya queel equipo este seleccionado se diseara el sistema de ductos para la distribucin del airedentro del local con velocidades adecuadas para mantener un flujo laminar siguiendo lanormatividad y seleccionando los accesorios necesarios para su difusin entre ellos rejas deinyeccin y extraccin de aire que produzcan un nivel de ruido aceptable para este tipo de

hospitales.

Adems del equipo de aire acondicionado se tiene que calcular y disear un sistema deextraccin de aire que brinde al local el nmero de renovaciones por hora que dicta lanorma y que logra mantener una presin positiva del 20% de este local con respecto a lasreas anexas.


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CAPITULO 2.

BALANCE TERMICO

2.1 INTRODUCCION

Las aplicaciones del aire acondicionado a la comodidad de las personas alcanzanprcticamente todos los casos posibles de lugares. Desde luego, los distintos usos de estoscondicionan los diferentes sistemas de acondicionamiento a emplear y los tipos de equiposa emplear.

Los factores que ms influyen sobre las instalaciones de aire acondicionado son; el uso queva a tener el local, las condiciones ambientales (temperatura y humedad relativa del aireexterior) la radiacin solar, la iluminacin elctrica ambiental del interior del lugar, elnmero de personas que ocupan el local y algo que es muy relevante, la actividad

desarrollada por los ocupantes dentro del rea acondicionada.Por todo ello suele establecerse ciertas diferencias en cuanto a diseo entre los lugaresideados y las aplicaciones que van a tener: para este caso el presente proyecto trata sobre unlugar donde se realizan diversos estudios de tomografa para el paciente y diversosintervenciones quirrgicas, un rea de quirfanos de un hospital. Es un espacio destinado

a acoger por tiempo limitado a un grupo de personas, profesionales en el rea de lamedicina, durante el tiempo que realiza la labor antes mencionada, que desarrollan por logeneral escasa actividad fsica, pero con un nivel de estrs que hace que sus cuerpos tiendana liberar mucho calor.

Caractersticas peculiares a este tipo de reas son que deben ser habitaciones en las cualesel aire de inyeccin debe ser completamente limpio, con un nivel de pureza muy alto,donde se permite solamente la inyeccin de aire y no existe retorno del mismo, sino laextraccin de este un cierto nmero de veces por hora, manteniendo dentro del local unapresin positiva para as evitar infiltraciones, y lograr que agentes externos puedancontaminarla. Aunado a todo esto se debe mantener un nivel alto de ruido muy bajo quedebe compatibilizarse con la ausencia total de corrientes de aire en nivel de ocupacinnormal, donde la forma de inyectar y extraer el aire tiene ciertas especificaciones que sedebe seguir.


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2.2 QUE ES EL BALANCE TERMICO?

El balance trmico es la cuantificacin de la cantidad de calor que se necesita absorber osuministrar a un espacio a acondicionar, es la relacin entre entradas y salidas de energatrmica para mantener el ambiente interior del lugar unas condiciones de temperatura y

humedad definidas para dar comodidad o para un proceso industrial.

Desde el punto de vista de Balance Trmico del lugar, las condiciones interiores que tienenimportancia son las que hacen referencia a la temperatura del aire, es decir, temperatura deltermmetro seco y de la temperatura del termmetro hmedo que, es un ndice relacionadocon la humedad del aire.

En el lugar donde se desarrollan diversas actividades se produce la ganancia y prdida deenerga trmica debida a las causas siguientes:

A)La radiacin solar que en todos los casos (invierno y verano) setraduce en un flujo de calor entrante (entrada de energa trmica).

B) La transferencia de calor entre el interior y el exterior, que eninvierno, (climatolgica considerado) constituir una salida deenerga trmica, mientras que en verano constituir una entrada deenerga trmica.

C) La infiltracin del aire del exterior, que en invierno, estando ms frioque el aire interior, significa una prdida (salida) de energa trmica.En verano, el aire exterior ms caliente y hmedo, representa unaentrada de energa trmica.

D)La iluminacin artificial significa una entrada de energa elctricaconsumida en las iluminarias y sus equipos auxiliares, la cual setransforma en energa trmica y de modo parcial o total entra allugar. Constituye pues, una entrada neta de energa trmicaindependiente de la estacin climatolgica.

E) Los equipos, procesos o maquinaria que forma parte de la actividad

desarrollada en el lugar acondicionado, consumen energa elctrica,trmica o de otro tipo, que en ltima instancia se convierte en calor.Este calor o energa trmica final, en mayor o menor parte, pasa alambiente acondicionado de tal modo que constituye tambin unaentrada energtica al lugar.


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F) Finalmente la ocupacin personal, es decir, la [presencia de personasen el ambiente acondicionado, constituye en todos los caso unaganancia de energa trmica que es variable segn el grado deactividad de los individuos.

2.3 PARA QUE SIRVE EL BALANCE TERMICO?

El balance de ganancias y prdidas de energa trmica en un lugar acondicionado puedeestablecerse de modo esquemtico segn lo siguiente:

Radiacin solar.

Intercambio trmico, por conduccin y conveccin, por diferencia entre latemperatura interior y la exterior.

Efecto de las infiltraciones de aire controladas o incontroladas.

Iluminacin artificial.

Equipos, procesos y maquinaria.

Ocupacin personal.

El balance trmico sirve para calcular cada uno de estos factores anteriores y de esta formase suman para cuantificar la cantidad de calor que es necesaria disipar o agregar al espacioacondicionado, a esta cantidad de calor se le conoce como carga trmica, y se refiere a lacantidad de calor expresada en Btu/hr, dicha carga determina la potencia deacondicionamiento de un equipo.

A la vista de esto se comprende que, con mucha frecuencia, los lugares tienen un balancetrmico global desplazado hacia al lado de una entrada neta de energa trmica. Es decir, enel lugar, para mantener, para mantener en el ambiente una temperatura definida, debe serrefrigerado. Hay que extraer del local la energa trmica ganada neta.

Segn lo expuesto, si el balance total es negativo, resulta que el lugar se produce unaprdida neta de energa trmica que, naturalmente, para el mantenimiento de lascondiciones prefijadas exigir un suministro de aire caliente o, lo que es lo mismo, lacalefaccin del espacio.


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Puesto que la ganancia y prdida neta de la energa trmica afecta a la temperatura y lahumedad del aire ambiente del espacio, la calefaccin o la refrigeracin debe atender eltratar dicho aire ambiente para mantener las condiciones deseadas. El sistema de

tratamiento del aire se encarga de transmitir y distribuir al ambiente la energa trmica decalefaccin o de extraer del mismo la energa ganada.

En general existir, pues, un caudal de aire, manipulado por el sistema de tratamiento deaire, que sera impulsado o distribuido por el ambiente en condiciones tales que sirvierapara compensar el balance trmico neto del lugar.

Por ejemplo, en el caso de un balance trmico positivo (lugar a refrigerar) habr queimpulsar aire a temperatura inferior a la del espacio a acondicionar.

Este aire se calentara al absorber la energa trmica ganada de tal modo que al final delproceso tendr la temperatura a mantener en el espacio.

Naturalmente, si se hace entrar en el lugar un caudal o masa de aire enfriada, para mantener

la continuidad del proceso habr que extraer una cantidad igual de aire a la temperatura delespacio. Este caudal o masa de aire extrae del espacio la energa trmica ganada.


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Fig. 2.1 Flujo energtico en el lugar acondicionado.

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