EyN.03.- Psicrometría

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EyN.03

PSICROMETRA y AIRE ACONDICIONADO

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PRINCIPIOSFISIOLGICOS

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El cuerpo humano requiere para realizar su actividad normal, que la temperatura desu organismo se mantenga alrededor de 37C. Esto implica establecer un equilibriotrmico entre la energa generada por la combustin de los alimentos (metabolismo)

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y las prdidas de calor del cuerpo que se producen a travs de 3 mecanismossimultneos; CONVECCIN, RADIACIN y EVAPORACIN.

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N CONVECCIN. La conveccin se produce cuando un cuerpo se pone en contacto conaire ms fro que l; se cede calor desde el cuerpo al aire, que al disminuir sudensidad asciende y su lugar es ocupado por aire ms fro.

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La sensacin de fro aumenta cuando la temperatura ambiente baja y cuando existeviento.

RADIACIN C d f t t d t t d

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f RADIACIN. Cuando un cuerpo se enfrenta a otro de menor temperatura se produceuna prdida de energa trmica del 1 al 2.A diferencia de las prdidas por conveccin la radiacin no precisa que los cuerposestn en contacto ni exige la presencia de aire Ejemplo es una hoguera que


estn en contacto ni exige la presencia de aire. Ejemplo es una hoguera quesolamente da calor por la cara expuesta.

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EVAPORACIN. La transformacin que se produce a travs de los poros de la piel,debido a la sudoracin, es un fenmeno anlogo a la sensacin de fro que seproduce al humedecer la piel con alcohol.El i d t i t l b i d l l t d l i l l

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s El origen de esta percepcin est en la absorcin del calor, tomado por la piel por elalcohol, para efectuar su evaporacin.

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El equilibrio trmico se produce cuando las prdidas de calor se iguala a la

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q p p ggeneracin de energa por el metabolismo.Cuando este equilibrio se rompe, el organismo humano pone en marcha mecanismosnaturales, que tienden a que las perturbaciones no sean demasiado intensas. Por

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otro lado, las prdidas de calor del cuerpo dependen, en gran medida de lascondiciones del medio ambiente.El hombre combate estas alteraciones de su equilibrio trmico, en verano por

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f ejemplo, reduciendo su capacidad de trabajo a las horas del sol, aligerando ropa,buscando sombra, con corrientes de aire, ectTodo ello tiene como objeto el establecimiento de un clima artificial que constituyenl di i d f d di l ACONDICIONAMIENTO d AIRE


las condiciones de confort, creado mediante el ACONDICIONAMIENTO de AIRE.

ACONDICIONAMIENTO d AIRE

DACInstal.lacionsACONDICIONAMIENTOdeAIRE

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Es el proceso de tratamiento del aire que controla, en un local interior,TEMPERATURA HUMEDAD y LIMPIEZA DEL AIRE

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s TEMPERATURA, HUMEDAD y LIMPIEZA DEL AIRE.Si solamente controlamos la temperatura mxima, se dice que el acondicionamientoes de verano o de refrigeracin, y si se controla la temperatura mnima,acondicionamiento de invierno o calefaccin

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a acondicionamiento de invierno o calefaccin.Los valores de temperatura, humedad, limpieza y movimiento del aire influyen muydirectamente sobre el confort y varan con la poca del ao.

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El RITE 2007 prev tambin unos parmetros iniciales en los que fundamenta elconfort trmico.Se realiza mediante la norma UNE EN ISO 7730 con la determinacin analtica e

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Se realiza mediante la norma UNE EN ISO 7730, con la determinacin analtica einterpretacin del bienestar trmico mediante el clculo de los ndices PMV y PPD ylos criterios del bienestar trmico local.

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TEMPERATURA. La temperatura recomendada como de confort, IT1.1.4.1 del RITE,se fija alrededor de un valor operativo de 23C independientemente de la estacin.Las variaciones de temperatura deben estar dentro de un lmite de +/ 1,5C.

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s Esto significa que la temperatura mxima se dar cuando la demanda sea positiva(verano) y ser de 24,5C, y la mnima se dar cuando la demanda sea negativa y serde 21,5C en invierno.

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HUMEDAD RELATIVA. Es la relacin entre el agua que contiene el aire en suspensin,a una temperatura dada y la que podra contener si estuviera saturado.

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a una temperatura dada y la que podra contener si estuviera saturado.Los valores entre los que puede oscilar segn la IT1.1.4.1 del RITE, por razonessanitarias es necesario mantenerla dentro del campo del 40 al 60%, donde elcrecimiento de microorganismos es mnimo.

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gEn fase de diseo, la humedad relativa se mantendr alrededor del 50% en verano ydel 40% en invierno.Las tolerancias en espacio y tiempo deben ser generosas, entre +/10% y +/15%.

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N El valor de mantener el 40% de HR. en invierno se debe a la necesidad de reducir elconsumo de energa.Si el aire tiene una humedad excesivamente baja, se produce un resecamiento de las

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mucosas de las vas respiratorias, y a una evaporacin demasiado rpida que producesensacin de fro.Por el contrario, una humedad excesivamente alta dificulta la evaporacin del sudord d d l

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f dando sensacin de ms calor.


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DACInstal.lacionsMOVIMIENTO del AIRE El aire dentro de una habitacin nunca est completamente

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MOVIMIENTO del AIRE. El aire dentro de una habitacin nunca est completamentequieto. Por la presencia de personas y por efectos trmicos, no se puede hablar deaire en reposo. Todo ello, trae consigo un movimiento de las masas se aire que estndentro del local

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dentro del local.Como regla general se puede establecer que la velocidad del aire no superar el valorde 0,25 m/s, en zonas de ocupacin sedentaria y a una altura del suelo inferior a 2m.Una velocidad mayor a este valor produce efectos desagradables que empeoran

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a Una velocidad mayor a este valor produce efectos desagradables, que empeorancuando el aire es ms fro.Velocidades inferiores a 0,1m/s pueden producir sensaciones de falta de aire.El RITE tambin en su apartado IT1.1.4.1 y segn los gradientes verticales de

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p y g gtemperatura, determina tambin las velocidades aceptables para el movimiento delaire.

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CALIDAD del AIRE INTERIOR. El hombre normalmente respira 15 kg de aire cada da,y al consumir oxgeno, devuelve anhdrido carbnico, otros gases diversos, vapor de

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s agua y microorganismos. Adems debemos tener en cuenta el polvo queregularmente tambin se encuentra en el aire.Por estas razones, se impone la renovacin del aire y la limpieza o necesidad defilt d

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a filtrado.

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Las exigencias impuestas por el RITE sobre calidad del aire interior proceden de lanorma UNEEN 13779, quedando excluidos los edificios de viviendas que secomplementan en el CTE, seccin HS3.

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s La calidad del aire de impulsin para edificios con ocupacin humana debe ser talque, teniendo en cuenta las emisiones esperadas desde las fuentes interiores y delpropio sistema de ventilacin, logre la calidad apropiada determinada por el RITE y

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las normas UNE.El RITE clasifica las instalaciones se aporte de aire exterior en funcin de su uso, encuatro categoras IDA.1/2/3/4 , y mediante varios sistemas de clculo determina losl i i l l l d l difi i i

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N volmenes mnimos necesarios en los locales de los edificios previamentedeterminados, en litros/segundo *persona, o bien litros/segundo * m2.

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Las exigencias impuestas por el RITE sobre calidad del aire interior proceden de lanorma UNEEN 13779, quedando excluidos los edificios de viviendas que se

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s complementan en el CTE, seccin HS3.

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HUMEDAD. Para un determinado aire hmedo existe una relacin directa entre su

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s temperatura y su humedad relativa; cuanto ms baja es la temperatura mayor es lahumedad relativa, y cuanto ms alta es la temperatura menor ser su humedadrelativa.A i ld d d i t f i t li t t l i dil t d

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a A igualdad de presin atmosfrica; cuanto ms caliente est el aire, ms dilatado seencuentra y su vapor de agua se hace menos presente; cuanto menos caliente est,ms contradas estn las molculas y ms concentrada se manifestar la humedad.

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Se entiende por CALOR SENSIBLE el calor cedido o extrado del aire para cambiar sutemperatura seca. Se entiende por CALOR LATENTE al cedido o extrado del airemediante la variacin de su contenido de vapor, pero sin modificar la temperatura

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mediante la variacin de su contenido de vapor, pero sin modificar la temperaturaseca en la operacin.

Bajo el concepto de calor sensible subyace el de CALOR ESPECFICO del AIRE que es

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j p y qel que nos muestra la capacidad calorfica que posee el propio aire sin modificacionesde la humedad, es una constante y su unidad es 1 kj/kg C (0,24 kcal/kg C).Necesitaremos un kj para elevar 1 C la temperatura de 1 Kg. de aire.


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Bajo el concepto de calor latente subyace el de CALOR de VAPORIZACIN del AGUAo calor latente de vaporizacin, con el que se determina la capacidad calorfica de lah d d i l i i difi i d l id d

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s humedad que contiene el aire sin modificacin de su temperatura. Su valor y unidades 2,5 kj/g (0,86 kcal/g). Se necesitan 2,5 kj para cambiar de estado un gramo deagua.

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La suma del calor sensible y del calor latente de un determinado aire, es el calor total

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ENTALPA. Se mide en kj de energa que contiene cada kg. de aire seco, y es undato necesario para el clculo de las instalaciones de Aire Acondicionado.

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Una de las unidades ms utilizadas en los procedimientos de clculo de energacalorfica es la calora como unidad de medida de calor. Calora = cantidad de calorque hay que aportar a un gramo de agua para elevar su temperatura 1 C desde 14,5


q y q p g g p pC a 15,5 C.

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El baco psicromtrico sirve para fijar las

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El baco psicromtrico sirve para fijar lasestrategias del procesamiento del aire enuna instalacin de aire acondicionado ypara obtener datos de clculo.

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Sobre el eje horizontal se sitan los valoresdel termmetro de la temperatura seca El

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del termmetro de la temperatura seca. Elrango de clculo del grfico est entre losvalores habituales en nuestra latitud.

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Sobre el eje vertical se emplazan losvalores humedad especfica. A

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f continuacin se trazan las curvas que unendistintas combinaciones de temperatura yhumedad especfica y que consiguen lai h d d l i


misma humedad relativa.

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El propio eje detemperaturas secasconstituye la curva recta

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constituye la curva, rectaen este caso, de unahumedad relativa de 0%.A partir de aqu se

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a A partir de aqu serepresentan las curvas dehumedad relativa con unintervalo del 10%. La

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intervalo del 10%. Laltima, que correspondeal 100%, es por definicinla curva que une los

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qdistintos puntos de ROCOo curva de saturacin y esa la vez donde se ubican

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los valores detemperatura hmeda.


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La coincidencia de losvalores de referenciade las temperaturas

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de las temperaturasseca y hmeda sobre lamisma vertical no es unhecho casual. Las

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temperaturas hmedasestn situadas en lacurva de saturacin y

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N cuando el aire llega aella es cuando seigualan sus valores

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En la superficie delimitada por los ejes y la curva de saturacin estn representadas

termomtricos.

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todas las posibles combinaciones de temperatura seca y humedad relativa,parmetros del Aire Acondicionado.La zona de mayor bienestar ambiental se encuentra aproximadamente entre los 20 y

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25 C y entre 30 y 70 % de HR.

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Otra forma, quizs ms prxima a la reaccin del cuerpo humano, es la que fija elbienestar como los ambientes cuyos puntos forman una lnea de entalpa constante .

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Con independencia de la posible y orientativa zona de confortabilidad, cabe aadir algrfico un conjunto de lneas que representan los conceptos ms importantes.

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Toda traza vertical, llamada lnea de temperatura seca, secorresponde con los distintos puntos que mantienen el calor sensible

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corresponde con los distintos puntos que mantienen el calor sensibledel aire constante.

Toda traza horizontal llamada lnea de humedad constante denota

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Toda traza horizontal, llamada lnea de humedad constante, denotaen todos sus puntos un calor latente del aire

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f Tambin se pueden trazar lneas rectas paralelas con unadeterminada inclinacin, llamadas lneas de temperatura hmedaconstante, que une los distintos puntos que a la vez representan unat l l t t l t t


entalpa o calor total constante

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Cualquier cambio en las condiciones ambientales que suponga un desplazamientodentro de una lnea de temperatura seca, de una lnea de humedad constante, o deuna lnea de humedad relativa, implica una variacin energtica del calor total del

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s aire.

Sin embargo cualquier desplazamiento de las condiciones a lo largo de una lnea de

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entalpa constante no se necesitara aadir ni sustraer calor. En ocasiones se empleala expresin transformacin adiabtica para indicar un cambio en las condiciones detemperatura y humedad relativa sin cambio energtico, es decir, con entalpa

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N constante.

El baco se complementa con el factor de calor sensible, tambin llamado factort i i i dibl l di i d d d t d A A

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trmico, imprescindible para el dimensionado de conductos de A.A.Su definicin es el cociente entre el calor sensible y el total.

Si el enfriamiento (sensible) se combina

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F.C.S. = Q s / ( Q s + Q l )

Si el enfriamiento (sensible) se combinacon la deshumectacin (latente) elproceso aparecer sobre el baco comouna lnea inclinada hacia la izquierda. El


una lnea inclinada hacia la izquierda. Elngulo que forma con la horizontal es elfactor de calor sensible

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El valor del factor de calor sensible indica la inclinacin de la lnea. Este proceso deenfriamiento y deshumectacin simultneo ocurre frecuentemente en elacondicionamiento del aire

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acondicionamiento del aire.

Si el valor del F.C.S. de un proceso es de 0,8, est indicando poca inclinacin de lalnea con el 80 % del cambio total por calor sensible y el 20 % por el calor latente Si

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a lnea, con el 80 % del cambio total por calor sensible y el 20 % por el calor latente. Sila carga total de refrigeracin es de 10 T., 8 provienen del sensible y 2 del latente.Este sera el valor tpico del acondicionamiento de una tienda bastante amplia.

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Si el valor es de 0,7, la lnea ser ms inclinada. En este caso el calor latenterepresenta un porcentaje mayor del calor total. Valor tpico en sistemas para teatros,iglesias restaurantes ect

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iglesias, restaurantes, ect

Si el proceso anterior es invertido, calentamiento y humectacin, proceso tambin A A d i f i i t ti El i i

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f comn en A.A, se denomina enfriamiento evaporativo. El aire primero pasa por unserpentn de calentamiento y luego por un pulverizador de agua que le aadehumedad o calor latente.


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El baco psicromtrico tambin nos sirve para representar la mezcla de dos aires condiferentes condiciones, por ejemplo el de retorno de una instalacin y el derenovacin

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renovacin.Las propiedades de la mezcla dependen de las propiedades y de la cantidad de cadauna de las corrientes. En el baco las propiedades de la mezcla aparecern sobre lalnea que une los puntos que representan las propiedades de cada una de las

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a lnea que une los puntos que representan las propiedades de cada una de lascorrientes que constituyen la mezcla.

Si la cantidad es la misma las propiedades aparecern en el centro de la lnea de

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Si la cantidad es la misma, las propiedades aparecern en el centro de la lnea deunin, pero si son diferentes se ir desplazando ms cerca en la proporcin quecorresponda al aire que aporte ms volumen.

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Si un aire es variado en sus condiciones, (enfriado), tendremos 2 puntos en el bacoque nos van a reflejar 2 diferentes entalpas en la lnea superior izquierda. Ladistancia vertical entre los puntos es la humedad sustrada y la horizontal es el

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distancia vertical entre los puntos es la humedad sustrada, y la horizontal es elenfriamiento sensible.La diferencia entre los valores de la entalpa es el calor total sustrado, o lo que es lomismo las Kcal/kg. de aire que hemos quitado.


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Documents

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