INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE

SAN MARTIN TEXMELUCAN

Organismo Publico Des centralizado del Gobierno del Estado

DIVISIÓN DE INGENIERÍA EN

ELECTROMECÁNICA

“Enfriamiento y

Calentamiento”

PRESENTA:

JHOVANY PÉREZ FLORES

ASESOR:

JOEL CORTES QUIROZ

Proceso de Enfriamiento Sensible

El término «cambio de calor sensible», se refiere a un cambio en calor que provocará un cambio en la temperatura del aire. Con frecuencia, al enfriar el aire seco y caliente del desierto, o al calentar aire helado, se requerir tan sólo un cambio en el calor sensible del aire. Puesto que un cambio en el calor sensible del aire no afectará la cantidad de humedad de éste. Esto significa que el punto de rocío del aire, no cambiará mientras sea solamente calor sensible el que se agrega o se quita. Por otra parte, el peso total del aire en kg permanece constante, pero su volumen (m³/kg) sí cambia, puesto que el aire se contrae al ser enfriado.

Veamos un ejemplo de enfriamiento sensible de aire. Si originalmente está a 43oC de bs, y 21oC de bh, y se quiere enfriarlo a 17oC de bs y 12o de bh. Comparando las propiedades de la condición inicial (1), con las de la condición final (2), podemos ver que hemos aumentado la hr del aire de aproximadamente 13%, a aproximadamente 56%, aunque no se ha cambiado el contenido de humedad del aire. Esto es porque al enfriar el aire, se le reduce su capacidad de retención de humedad en saturación, y consecuentemente, se aumenta la relación de humedad en el aire, con la máxima que podría retener a esa temperatura de bs. Esta línea de enfriamiento sensible (1-2), es casi paralela a las líneas constantes de contenido de humedad, que son las mismas de la temperatura de punto de rocío; por lo que estos dos valores son constantes y no cambian durante el enfriamiento sensible. También podemos ver que al enfriar el aire, se ha disminuido su volumen específico de aproximadamente 0.905 m³/kg, que tenía en el punto 1, a aproximadamente 0.835 m³/kg en el punto 2. Consecuentemente, al disminuir su volumen específico, aumenta su densidad. Como es lógico, el aire con un cierto contenido de humedad, mientras más frío está es más denso.

Proceso de Enfriamiento - Deshumidificación La combinación de enfriamiento y deshumidificación, se encuentra en prácticamente todos los sistemas de aire acondicionado. La deshumidificación misma, no puede llevarse a cabo por la refrigeración mecánica, sin remover también el calor sensible. Si solamente se desea deshumidificar individualmente, entonces deben utilizarse desecantes químicos. La deshumidificación es la remoción del vapor de agua presente en el aire. La cantidad del vapor de agua, presente dentro de una zona ocupada, variará dependiendo del número de personas presentes y de su actividad, la condición del aire exterior, la estructura del edificio y la cantidad de infiltración. Al enfriamiento y deshumidificación del aire para conforthumano, se le conoce comúnmente como aire acondicionado.

Proceso de Calentamiento Sensible Se trata de una operación muy sencilla que consiste en calentar el aire hasta alcanzar la temperatura que se desee, sin modificar el contenido de humedad, es decir, sin quitar ni añadir agua. La forma más generalizada de calentar el aire es mediante resistencias eléctricas, o bien mediante un quemador de gas. En esta operación sólo nos interesa saber cuánto calor se necesita para calentar el aire desde unas condiciones hasta otras.

�̇� = 𝑚𝑎̇ (ℎ2 − ℎ1) Donde:

Q=Calor Aportado (kW) ma=Caudal másico del aire (kga/s)

h1=Entalpia de aire en la entrada (kJ/kga) h2=Entalpia del aire a la salida (kJ/kga)

Proceso de calentamiento - Deshumidificación La deshumidificación es una reducción de la humedad específica, del agua, en el aire; en general para proporcionar una condición más confortable. El método físico más común para eliminar agua del aire es enfriarlo, hasta el punto de rocío, y después seguir enfriando ese aire hasta haber alcanzado la humedad especifica adecuada. En la figura 13-12 este proceso se indica en la carta psicrométrica. El proceso comienza en el estado 1, avanza hasta la etapa 4, que es el punto de rocío, continua hacia el estado 3, donde se ha llegado a la humedad especifica final. Si el aire está demasiado frio en el estado 3 se puede incluir un proceso de calentamiento, para regresar la temperatura hasta el valor que se desee. El proceso 3-2seria ese calentamiento. Vemos un sistema con que es posible efectuar un proceso de deshumidificación-calentamiento.

Proceso de Humidificación Existen diferentes métodos por medio de los cuales se puede humidificar el aire. En la mayoría de los casos, la masa de aire se pone en contacto sea con líquidos, sólidos húmedos o con masas de aire húmedo. La mayoría de los métodos son simples, a excepción de la humidificación adiabática la cual requiere de condiciones adiabáticas. Mezclado de masas de gases húmedos Este método consiste en mezclar adiabaticamente masas de gases húmedos, los cuales tienen humedades diferentes. Las condiciones finales de la masa gaseosa resultante se pueden evaluar en función del estado inicial de las corrientes gaseosas. En el caso de la mezcla de dos masas de gases húmedos (A y B) las condiciones son: YA,

YB;HA, HB;TA,TB y MA, MB. Las condiciones finales de la mezcla están dadas por YC, HC,TC

y MC y las podemos calcular apartir del establecimiento de un balance de materia y energía

aplicando tanto a toda la masa y al vapor.

Balance de Materia

Balance de Humedad

Balance de energía o entalpia

Las condiciones de aire húmedo resultante se pueden encontrar sobre el diagrama psicrométrico.

El punto A representa la condición de una masa gaseosa y el punto B la de la otra masa gaseosa en contacto. Estos dos puntos se unen por medio de una línea recta. El punto C sobre la línea representa la condición final de la mezcla. La posición del punto C, depende del porcentaje de cada masa gaseosa presente en la mezcla. Mientras mayor sea A, más cerca estará C a B y más cercano estará B si ocurriese lo contrario.