proyecto de aire acondicionado

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

PROYECTO DE AIRE ACONDICIONADO Y VENTILACION FORZADA PARA

UNA RESIDENCIA

Por:

Jerry Johaysi Franco Milla

INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar

Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico

Sartenejas, Marzo de 2010

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

PROYECTO DE AIRE ACONDICIONADO Y VENTILACION FORZADA PARA

UNA RESIDENCIA

Por:

Jerry Johaysi Franco Milla

Realizado con la asesoría de:

Tutor Académico: Prof. Nathaly Moreno Tutor Industrial: Prof. Alfonso Quiroga

INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar

Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico

Sartenejas, Marzo de 2010

iv

PROYECTO DE AIRE ACONDICIONADO Y VENTILACION FORZADA PARA UNA

RESIDENCIA

RESUMEN

Este trabajo fue realizado en la Universidad Simón Bolívar, con el fin de diseñar el sistema de

aire acondicionado y ventilación forzada para una residencia, y de esta manera cumplir con los

requerimientos de las personas que se residenciarán en este inmueble, y a su vez hacerlo de la

manera mas optima posible. Para la realización de este proyecto se procedió a revisar

primeramente todos los planos de construcción de la residencia, y de esta forma definir los

espacios que serian acondicionados, así como también analizar la aplicación que se le dará a

dicho inmueble, a partir de esta revisión se calcularon todas las áreas concernientes a dichos

ambientes, como lo son vidrios, puertas, paredes internas, paredes externas, techos, y pisos.

Luego se procedió al cálculo de los coeficientes de transferencia de calor mediante la utilización

de unas tablas contenidas en un libro de la ASHRAE. Posteriormente se calcularon las cargas

térmicas para los ambientes destinados a ser acondicionados, así como también la carga total de

la edificación, a través de un programa desarrollado en la Universidad Simon Bolívar. Luego se

procedió a la selección de los equipos para el sistema de aire acondicionado, para ello se hizo uso

del programa de selección de equipos de la TRANE llamado TOPSS, considerando los datos

obtenidos anteriormente y la aplicación del sistema de aire acondicionado, una vez seleccionado

los equipos se realizó la ubicación de los mismos en la estructura para luego proceder a diseñar

todo el sistema de distribución de aire y agua helada, así como también la distribución de

ductería y elementos terminales. Una vez terminados estos diseños se elaboró las

especificaciones técnicas y cómputos métricos respectivos, posteriormente se diseñó y seleccionó

el sistema de control para el aire acondicionado de la residencia.

Palabras claves: Aire acondicionado, carga térmica, ventilación, ductería, control

v

INDICE

Introducción 1

1 Aire acondicionado 3

1.1 Definición 3

1.2 Reseña Histórica 3

1.3 Funcionamiento de un sistema de aire acondicionado 4

1.4 Características de un sistema de aire acondicionado 4

1.5 Partes que conforman un aire acondicionado 5

2 Marco Teórico 6

2.1 Calor 6

2.2 Carga Térmica 6

2.3 Calculo psicométrico 11

2.4 Diseño de ductos 13

2.5 Chillers 14

2.6 Ventilación 15

2.7 Flujo de Calor 17

3 Marco Metodológico 18

3.1 Evaluación de Infraestructura 18

3.2 Características de los espacios a ser acondicionados 18

3.3 Cálculo de cargas térmicas 19

3.4 Selección de lo equipos de aire acondicionado 20

3.5 Ubicación de lo equipos de aire acondicionado 21

3.6 Diseño del sistema de distribución de aire y selección de elementos terminales 22

3.7 Diseño del sistema de distribución de aire fresco 23

3.8 Diseño del sistema de distribución de agua helada 23

3.9 Especificaciones técnicas y cómputos métricos 25

3.10 Selección del sistema de control 27

4 Análisis De Resultados 29

4.1 Evaluación de Infraestructura 29

4.2 Espacios destinados a ser acondicionados 30

4.3 Resultado del cálculo de las cargas térmicas 33

4.4 Selección de los equipos de aire acondicionado 34

4.5 Ubicación de los equipos de aire acondicionado 35

vi

4.6 Diseño del sistema de distribución de aire acondicionado 38

4.7 Sistema de ventilación forzada 39

4.8 Diseño del sistema de distribución de agua helada 42

4.9 Análisis de especificaciones técnicas y cómputos métricos 43

4.10 Selección del sistema de control 47

vii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 4.1 Áreas y volúmenes de los ambientes ubicados en Planta Baja 30

Tabla 4.2 Áreas y volúmenes de los ambientes ubicados en el primer piso 30

Tabla 4.3 Áreas y volúmenes de los ambientes ubicados en el segundo piso 31

Tabla 4.4 Áreas de particiones, paredes, y puertas de los espacios ubicados en la planta baja 31

Tabla 4.5 Áreas de vidrios de los espacios ubicados en la planta baja 31

Tabla 4.6 Áreas correspondientes a las paredes de los espacios ubicados en el primer piso 32

Tabla 4.7 Áreas de vidrios, puertas y particiones de los ambientes ubicados en el primer piso 32

Tabla 4.8 Áreas de particiones, paredes, vidrios y puertas de los espacios ubicados en el segundo

piso 33

Tabla 4.9 Cargas térmicas para los distintos ambientes a acondicionar 33

Tabla 4.10 Cantidad de aire acondicionado a suministrar, aire fresco y de retorno a los ambientes

de la planta baja 38

Tabla 4.11 Cantidad de aire acondicionado a suministrar a los ambientes del primer 38

Tabla 4.12 Cantidad de aire acondicionado a suministrar a los ambientes del segundo 38

Tabla 4.13 Volumen de las instalaciones sanitarias ubicadas en la planta baja. 40

Tabla 4.14 Volúmenes de instalaciones sanitarias ubicadas en el primer piso 40

Tabla 4.15 Volúmenes de instalaciones sanitarias ubicadas en el sótano 40

Tabla 4.16 de aire fresco para los espacios sanitarios ubicados en planta baja. 41

Tabla 4.17 Flujos de aire fresco para los espacios sanitarios ubicados en el primer piso 41

Tabla 4.18 Flujos de aire fresco para los espacios sanitarios ubicados en el sótano 41

Tabla 4.19 Cantidad de acero galvanizado y aislamiento térmico para cada ambiente 45

Tabla 4.20 Total de difusores de 2 vías 45

Tabla 4.21 Total de rejillas de retorno 46

Tabla 4.22 Total de rejillas de aire fresco 46

Tabla 4.23 Total de rejillas de suministro 47

Tabla 4.24 Cantidad de acero galvanizado para espacios sanitarios 47

Tabla 4.25 Total de elementos terminales para instalaciones de ventilación forzada 47

viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Diagrama psicométrico 12

Figura 2.2 Diagrama psicométrico conceptual 13

Figura 2.3 Esquema de un Sistema de ventilación. 15

Figura 3.1 Entrada de datos por pantalla en el programa de selección 21

Figura 4.1Ubicación de equipos de aire acondicionado en la planta baja. 35

Figura 4.2 Ubicación del equipo de aire acondicionado de la oficina en planta baja 36

Figura 4.3 Ubicación de los equipos de aire acondicionado en habitaciones 1,2 y 3 del primer

piso. 36

Figura 4.4 Ubicación de los equipos de aire acondicionado la habitación principal y vestier

principal del primer piso. 37

Figura 4.5 Ubicación de los equipos de aire acondicionado en la sala de billar y Home Heather

del segundo piso 37

Figura 4.6 Arquitectura de un sistema TS 48

ix

LISTA DE ABREVIATURAS Y ACRÓNIMOS

ASHRAE Sociedad Americana de Calefacción, Refrigeración e Ingenieros de Aire

Acondicionado

PB Planta Baja

A Área de flujo de calor

xT ∂∂ Gradiente de temperatura

k Conductividad térmica

U Coeficiente de transferencia de calor

CLTD Diferencia de temperaturas entre el interior y exterior de un ambiente y factores de

corrección de carga

SC Factor de corrección relacionado con la carga máxima para una orientación

especifica de la superficie

SHFG Factor de corrección por sombra interior del vidrio

CLF Factor de corrección por sombra exterior del vidrio

R Resistencia térmica

x Espesor del material

h Coeficiente convectivo de transferencia de calor

T∆ Diferencia de temperatura de aire interior y exterior

W∆ Diferencia del radio humedad del aire interior y exterior

h∆ Diferencia de entalpía del aire interior con el exterior

No Número de ocupantes del lugar

Sens.HG Ganancia de calor sensible para los ocupantes

CLF Factor de corrección por densidad de ocupantes y/o temperatura en el espacio

Lat.H.G Ganancia de calor latente para los ocupantes

ma Masa de aire seco

mv Masa de vapor de agua

na Número de moles de aire seco

nv Número de moles de vapor de agua

Cpa Calor especifico del aire seco

Cpv Calor especifico del vapor de agua

L Longitud de tubería

x

Q Caudal

D Diámetro de tubería

Cf Factor de conversión

hl Caída de presión en la tubería

1

INTRODUCCIÓN

El confort ha sido un tema muy tratado a través de los años, por esto se ha estado siempre

innovando de distintas maneras para así cubrir en la medida de lo posible estas necesidades del

ser humano de estar cómodo. Esta sensación de comodidad en un espacio físico ya sea que se este

trabajando, leyendo, o simplemente realizando una determinada actividad, tiene que ver en gran

manera con la temperatura a la cual el cuerpo se siente cómodo, esta temperatura puede variar en

muchos casos, dependiendo de la necesidad del ser humano.

Para esto fueron creados los sistemas de acondicionamiento de aire ya sea para la calefacción o

para la refrigeración, y son estos los que se encargan precisamente de mantener una temperatura

y humedad determinada para el confort de las personas que se encuentren en dicho espacio físico.

Teniendo en cuenta esta necesidad se realizó este trabajo donde se diseñó el proyecto de

acondicionamiento y ventilación para una residencia que se va a construir en el Hatillo, para su

realización se tomaron en cuenta aspectos como infraestructura, utilización que se le dará al

inmueble, necesidades particulares de determinados espacios físicos, ubicación geográfica,

condiciones climáticas, temperatura y humedad a mantener en el interior, cantidad de personas,

iluminación, uso de equipos eléctricos, y tipo de elementos que conforman la estructura del

inmueble.

Por lo enunciado previamente, el objetivo general del proyecto de pasantía consiste en el diseño

del sistema de aire acondicionado y ventilación forzada para este inmueble ubicado el la zona del

Hatillo.

2

Para la consecución de este objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos:

• Evaluación de la arquitectura, y cálculo de las cargas térmicas para los distintos ambientes y

de toda la edificación por medio de un programa diseñado en la U.S.B

• Selección de equipos por medio del programa de Selección de Equipos TRANE (TOPSS)

• Trazado de las instalaciones de distribución de aire y agua helada, por medio de la

elaboración de planos de ubicación de los equipos, distribución de ductería y elementos

terminales.

• Elaboración de Especificaciones y Cómputos Métricos.

• Diseño y selección del sistema de control, a través de la elaboración de los diagramas

funcionales.

CAPÍTULO 1

AIRE ACONDICIONADO

1 Aire acondicionado

1.1 Definición

El acondicionamiento de aire es el proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando,

además su contenido de humedad. En condiciones ideales logra esto de manera simultánea.

1.2 Reseña Histórica

La refrigeración como la conocemos actualmente, data de unos setenta años, algunos de sus

principios fueron conocidos hace tanto como 10.000 años antes de Cristo. Uno de los grandes

sistemas para suprimir el calor sin duda fue el de los egipcios. Este se utilizaba principalmente en

el espacio del faraón. Las paredes estaban construidas de enormes bloques de piedra, con un peso

superior a 10.000 toneladas y de un lado pulido y el otro áspero.

Durante la noche, 3000 esclavos desmantelaban las paredes acarreaban las piedras a el Desierto

de Sahara. Como la temperatura en el desierto disminuye notablemente a niveles muy bajos

durante el transcurso de la noche, las piedras se enfriaban y justamente antes que amaneciera los

esclavos acarreaban de regreso las piedras al sitio donde el palacio y volvían a colocarlas al sitio

donde estas se encontraban.

Se supone que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de los 26.7 ºC, mientras que

afuera estas se encontraban hasta los 54 ºC o mas. Como se menciono se necesitaba

3.000esclavos para poder efectuar esta labor de acondicionamiento, lo que actualmente se efectúa

fácilmente.

4

1.3 Funcionamiento de un sistema de aire acondicionado

Los sistemas de A/A utilizan los mismos principios y componentes básicos de una nevera

convencional.

Una unidad de A/A enfría un ambiente con un serpentín frío interno llamado unidad

evaporadora. El condensador, un serpentín de transferencia de calor externo, expulsa el calor del

ambiente hacia afuera. Los serpentines del evaporador y del condensador están conformados por

tubos que están rodeados por aletas de aluminio. Este tubo generalmente es de cobre. Una bomba,

llamado el compresor (ubicado en el condensador), mueve el fluido de transferencia de calor (ó

refrigerante) entre el evaporador y el condensador. La bomba (ó compresor) impulsa el

refrigerante a través del circuito de tubos y aletas en los serpentines. El líquido refrigerante se

evapora en el serpentín del evaporador interior, llevando el calor fuera del aire interior y, de esta

forma, se enfría el ambiente.

El gas refrigerante caliente es bombeado al exterior dentro del condensador, donde este se

vuelve nuevamente líquido, dando su calor al aire que fluye sobre las aletas y los tubos del

condensador

1.4 Características de un sistema de aire acondicionado

En ellos circula aire frío a través de un sistema de suministro y retorno por ductos. Los ductos

de suministro y rejillas (Ej.: aperturas en las paredes, pisos, o techos cubiertos por rejillas) llevan

el aire frío desde la unidad evaporadora hasta el ambiente. Este aire frío se va calentado a medida

que circula por el ambiente; luego este aire regresa, a través de las rejillas y los ductos de retorno,

nuevamente hasta la unidad evaporadora.

Una unidad de aire central puede ser un sistema tipo split o una unidad tipo compacta.

En un sistema tipo split, un gabinete de metal exterior contiene el serpentín del condensador y

el compresor, y el gabinete interior contiene el serpentín del evaporador.

En un sistema tipo compacto, el evaporador, el condensador y el compresor están todos

localizados dentro de un mismo gabinete, el cual es corrientemente colocado sobre bases sólidas

sobre el techo y es utilizado en pequeños edificios comerciales. El aire de suministro y de retorno

5

viene desde adentro del ambiente a través de paredes exteriores mediante los ductos, y van

conectados directamente hacia este equipo.

1.5 Partes que conforman un aire acondicionado

Todo aire acondicionado se conforma de 4 partes principales:

Evaporador: así se denomina a un dispositivo que enfría algo mediante la evaporación de un

fluido. Se compone de unos tubos que llevan unas aletas al exterior, y se asemeja al radiador de

un carro. Por un extremo se alimenta, a través de una válvula, de fluido refrigerante, contenido en

el circuito a presión. Por el exterior del tubo circula aire movido por la acción de un ventilador.

El fluido refrigerante está a una temperatura de + 3 ºC, mientras que el aire esta a +25ºC. Debido

a esta diferencia de temperatura el calor pasa al refrigerante, por lo que el aire se enfría. El fluido

refrigerante se calienta y vaporiza transportando la energía que ha robado al aire.

Compresor: Su funcionamiento consiste en comprimir el refrigerante en estado de vapor

procedente evaporador ya calentado, aumenta la temperatura del vapor comprimido y posibilita la

circulación del fluido refrigerante a lo largo de todo el ciclo.

Funciona mediante un motor eléctrico. La energía que toma el compresor se la cede al fluido

refrigerante a lo largo de todo el ciclo.

Condensador: Tiene un papel inverso al del evaporador, el gas refrigerante procedente del

compresor entra en el interior de los tubos que conforman el condensador. Un ventilador toma

aire del exterior este pasa alrededor de los tubos. Al estar el gas a 60ºC mas caliente que el aire a

35ºC, pasará calor del primero al segundo, el aire que sale del condensador se habrá calentado y

se expulsará nuevamente a la atmosfera.

Expansión: Dispositivo que conecta los lados de alta y baja presión, es el elemento responsable

de que entre en el evaporador la cantidad debida de refrigerante, es decir, controla la cantidad de

liquido refrigerante que se tiene que evaporar.

CAPÍTULO 2

MARCO TEÓRICO

2 Marco Teórico

2.1 Calor

El calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de otros tipos de

energía en energía de calor; por ejemplo; la energía mecánica que opera una rueda causa fricción

y crea calor. Calor también es definido como energía en transito, porque nunca se mantiene

estática, ya que siempre esta transmitiéndose de los cuerpos calidos a los cuerpos fríos. La mayor

parte del calor en la Tierra se deriva de las radiaciones del Sol.

2.1.1 Calor Latente

Calor Sensible es aquel que se le aplica a una sustancia y esta responde aumentando

únicamente su temperatura.

2.1.2 Calor Sensible

Calor Latente es aquel que se le aplica a una sustancia y esta no responde aumentando su

temperatura pero si cambia de estado.

2.2 Carga Térmica

Es la cantidad de energía que se requiere vencer en un área para mantener determinadas

condiciones de temperatura y humedad para una aplicación especifica. La unidad que se utiliza

comercialmente para esta cantidad es Btu/hr.

2.2.1 Ganancia de calor a través de los componentes estructurales

La ganancia de calor a través de los componentes estructurales se realiza mediante

conducción, proceso mediante el cual se da la transferencia de calor, de una región de alta

temperatura a una de menor temperatura. La ley de Fourier rige este proceso y establece que la

rapidez de flujo por conducción en un sentido dado es proporcional al gradiente de

temperatura en ese sentido y al área normal a la dirección del flujo de calor.

Es decir, el flujo de calor en la dirección x, x

q , esta dado por la ecuación:

( )xTAkx

q ∂∂= .. (2.1)

Donde A es el área normal al flujo de calor, xT ∂∂ es el gradiente de temperatura y k es la

conductividad térmica del material. Otra forma de expresar esta misma ecuación es la

siguiente:

CLTDAUq ..= (2.2)

Donde U es el coeficiente de transferencia de calor del elemento estructural, (W/m2)

Donde A, es el área de transferencia de calor, norma al fuljo de calor (m2)

Donde CLTD, representa la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la

superficie en (ºC), y los factores de corrección de carga debido al color de la superficie

exterior, temperatura de bulbo seco en exteriores e interiores de los elementos estructurales.

2.2.2 Ganancia de calor por radiación solar a través de vidrios

Ventanaje se refiere a cualquier abertura vidriada en la envoltura de la edificación. Los

componentes del fenestraje incluyen: (1) Material vidriado ya sea vidrio o plástico, (2)

Marcos, divisiones, etc. (3) Dispositivos externos de sombreado, (4) Dispositivos internos de

sombreado, (5) Sistemas integrales de sombreado ( entre vidrios). Para calcular la ganancia de

calor a través de vidrios se toma en cuenta la ganancia de calor a través de la superficie, la

ganancia de calor que absorbe el vidrio por efecto del Sol, y la radiación transmitida a través

del vidrio. La ecuación general para calcular la conducción a través del vidrio es:

8

CLTDAUq ..= (2.3)

Donde U, es el coeficiente de transferencia de calor del vidrio, (W/m2)

Donde A, es el área de transferencia de calor, normal al flujo de calor, (m2)

Donde CLTD, contempla la diferencia de temperatura del exterior con el interior del vidrio en

(ºC), y los siguientes factores de corrección: temperatura de bulbo seco exterior a lo largo del

transcurso del día, y temperatura de bulbo seco interior.

La otra ecuación que se utiliza para el cálculo de la ganancia de calor a través de este tipo de

superficie es la siguiente:

( )( )( )CLFSHGFSCAUq ..= (2.4)

Donde U, es el coeficiente de transferencia de calor del vidrio, (W/m2)

Donde A, es el área de transferencia de calor, (m2)

Donde SC, SHGF, y CLF son: los factores de corrección relacionados con la ganancia de calor

máxima para una orientación especifica de la superficie, sombra interior del vidrio, y por

ultimo sombra exterior del vidrio.

2.2.3 Cálculo de coeficientes de transferencia de calor

Para calcular los coeficientes de transferencia de calor de las paredes internas y externas se

utilizo el método de las resistencias, es decir la resistencia térmica de la superficie es la suma

de todos los elementos que los componen.

nRRRRR

TR +++++= ..4.321

(2.5)

Donde es R es la resistencia de la superficie interna o la superficie externa, y los que aparecen

enumerados corresponden a las resistencias de las partes que los conforman, para obtener la

resistencia de una materia homogéneo de una conductividad determinada y un espesor

específico se realiza el siguiente procedimiento:

9

λ

xR =1

(2.6)

Donde R representa la resistencia térmica de un material especifico, x es el espesor de dicho

material y λ su respectiva conductividad térmica, para el calculo total de la resistencia térmica

de un elemento también se debe considerar la resistencia convectiva o también denominada

resistencia de película, esta se calcula a través de la siguiente formula para el caso de

convección interna.

ihi

R1

= (2.7)

Donde i

R , es la resistencia térmica por convección interna, y i

h el coeficiente de convección

interna.

oho

R1

= (2.8)

Donde o

R , es la resistencia térmica por convección externa, y o

h el coeficiente de convección

externa.

Finalmente para calcular el coeficiente de transferencia de calor de un elemento, en nuestro

caso los coeficientes de paredes internas y externas se emplea la siguiente expresión:

TR

U1

= (2.9)

Donde U es el coeficiente de transferencia de calor del elemento y T

R la sumatoria de las

resistencias de todas las partes que componen el elemento.

2.2.4 Ganancia de calor por infiltraciones y ventilación

El aire del exterior que fluye a través de una edificación, ya sea como aire de ventilación, o

no intencionalmente como infiltración es importante por dos razones. El aire del exterior es

utilizado muchas veces para diluir contaminantes en el aire del interior ya la energía asociada

con calentamiento o enfriamiento de este aire exterior es una significativa carga de relación

espacio – acondicionamiento.

10

El intercambio de aire entre el interior y las afueras esta dividido en: ventilación (intencional

e idealmente controlada) e infiltración (no intencional y descontrolada). La ventilación puede

ser natural y forzada.

TsLs

q ∆= ..232.1 (2.10)

Donde T∆ , es la diferencia de temperatura del aire interior y exterior, en (ºC).

Donde s

q , es el calor sensible por ventilación e infiltración de aire.

WsLl

q ∆= ..3012 (2.11)

Donde W∆ , es la diferencia del radio de humedad del aire interior y exterior, (Kg. H2O/Kg.

de Aire

Seco).

Donde l

q , es el calor latente por ventilación e infiltración de aire.

hsLq ∆= ..334.4 (2.12)

Donde h∆ , es la diferencia de entalpía del aire interior con el exterior, (kJ/Kg. de Aire Seco).

Donde q , es el calor total por ventilación e infiltración.

Concentración de personas como base de diseño

Las personas que ocupan el espacio que debe ser acondicionado contribuyen con cantidades

importantes de calor sensible y calor latente, que aumenta la carga total de enfriamiento de

dicho espacio El calculo debe basarse en el numero promedio de personas dentro del espacio

durante el periodo de la máxima carga de enfriamiento de diseño. La cantidad de calor debida

a las personas, que va a aumentar la carga total de enfriamiento, debe estar de acuerdo a la

actividad desarrollada por estas personas. El cálculo del calor sensible y latente se utiliza las

siguientes ecuaciones:

CLFGHSenso

Ns

q ....= (2.13)

11

Donde No, es el número de ocupantes en el lugar.

Donde Sens.HG. Es la ganancia de Calor Sensible para los Ocupantes. (Watts)

Donde CLF, es el factor de corrección por densidad de ocupantes y/o Temperatura en el

espacio.

.... GHLato

Nl

q = (2.14)

Donde No, es el número de ocupantes en el lugar

Donde Lat.H.G. Es la ganancia de Calor Latente para los Ocupantes. (Watts)

2.2.5 Ganancia de calor originada por lo equipos

Entre las fuentes de calor dentro del espacio que será acondicionado están las luces, las

maquinas de oficina, equipos de computación, los electrodomésticos y los motores eléctricos.

Cuando los equipos que producen calor están cubiertos por una campana de extracción, debe

calcularse la carga adicional debido al aire fresco que se debe introducir para compensar el

aire extraído por la campana. Esto se calcula en la secuencia de ganancias de calor por

infiltración y ventilación.

Con respecto al alumbrado, el mismo constituye una fuente de calor sensible. Este calor se

emite por radiación, convección y conducción.

2.3 Calculo psicométrico

En general la psicometría estudia las propiedades termodinámicas de mezclas de gas con

vapor. En particular, la mayoría de las aplicaciones se refieren al aire húmedo, considerado

como la mezcla de aire seco y vapor de agua. Así de esta manera la psicometría resulta de

manera muy útil en el diseño de sistemas de acondicionamiento de aire como es nuestro caso.

El aire húmedo se trata como una mezcla de aire binario y se puede aproximar al

comportamiento de una mezcla de gases ideales, la masa molar se calcula de la siguiente

manera:

12

( )( )

vn

an

vm

am

hM

+

+= [ ]molkg (3.2)

Donde ma, mv, na y nv son masas y numero de moles de aire seco y vapor de agua.

va

pvvpaa

phmm

CmCmC

+

+=

.. [ ]medokgdeairehukJ (3.3)

Donde Cpa y Cpv son los calores específicos del aire seco y el vapor de agua

El vapor de agua presente en el aire suele tener una presión parcial pequeña. El aire estará

saturado de vapor de agua cuando, a una temperatura dada, dicha presión parcial sea igual a su

presión de saturación, a dicha temperatura. De la misma forma el aire estará saturado cuando,

a una presión parcial de vapor cualquiera, su temperatura sea igual a la temperatura de

saturación. Es necesario calcular el índice de humedad del aire, es decir, la cantidad de vapor

de agua contenida en el aire húmedo. Para esto se utilizó un diagrama psicométrico, en estos

diagramas, cada estado del aire vendrá representado por un punto, y cada proceso

psicométrico por una línea. En este diagrama se relacionan distintos parámetros como lo son:

temperatura, humedad relativa, calor sensible, calor latente, entalpía específica, y volumen

específico del aire. El diagrama se presenta a continuación:

Figura 2.1 Diagrama psicométrico

13

Figura 2.2 Diagrama psicométrico conceptual

De esta manera se halló la humedad relativa correspondiente a las condiciones de diseño.

2.4 Diseño de ductos

Se tiene una caída de presión en el flujo normal de un fluido (líquido o gas) por un canal

restringido o ducto. La magnitud de esta caída de presión depende de varios factores: diámetro

o forma de la sección del ducto y condición de su superficie, viscosidad, masa específica,

temperatura y presión del fluido, transferencia de calor a o hacia el líquido y tipo de flujo,

viscoso o turbulento. Se tiene relación de estas variables mediante relaciones simples.

Cuando un fluido circula por un tubo o ducto se tiene siempre una película delgada del

fluido adherida a un lado del tubo y no se mueve apreciablemente. El flujo viscoso o flujo

laminar cada partícula del fluido se mueve paralelamente al movimiento de las otras partículas.

No se tienen corrientes cruzadas y la velocidad de las partículas del fluido se aumenta al crecer

sus distancias a las paredes del conducto. La velocidad máxima ocurre en el centro del

conducto y la velocidad promedio sobre la sección completa es igual a la mitad de la velocidad

máxima. En este fluido viscoso la caída de presión después de que se ha logrado equilibrio en

14

el flujo es empleada para equilibrio de las fuerzas de corte o deslizamiento que se tienen entre

una capa y la siguiente.

En cualquier sistema de calefacción, enfriamiento o ventilación con circulación mecánica, el

ventilador o los ventiladores deben tener la capacidad adecuada en cuanto a cantidad adecuada

de aire y una presión estática igual o ligeramente mayor que la resistencia total que se tiene en

el sistema de ductos. El tamaño de los ductos se escoge para las velocidades máximas de aire

que puede utilizarse sin causar ruidos molestos y sin causar pérdidas excesivas de presión. Los

ductos grandes reducen las pérdidas de fricción, pero la inversión y el mayor espacio deben

compensar el ahorro de potencia del ventilador. Tiene que hacerse un balance económico al

hacer el diseño de las instalaciones. En general debe hacerse un trazado de ductos tan directo

como sea posible, evitar vueltas muy agudas y no hay que tener ductos muy

desproporcionados.

2.5 Chillers

Los chillers son equipos para uso comercial e industrial, diseñados en base a las exigencias

del usuario. De fácil operación e instalación, construcción robusta, económico y con bajo nivel

de ruido. El intercambiador de calor para agua helada puede ser de tipo tubo en tubo a

contracorriente o de tubos y aletas sumergidos dentro de un tanque. Se elaboran en

capacidades que van desde los 36.000 BTU/Hr hasta 120.000 BTU/Hr.

El serpentín de condensación esta construido con tubería de cobre y aletas de aluminio

corrugadas, desarrollados para brindar una alta transferencia de calor. Poseen ventiladores

axiales, balanceados estática y dinámicamente, acoplados directamente al eje del motor.

Utilizan compresores herméticos reciprocantes de alta eficiencia y bajo nivel de ruido, con

una excelente relación consumo de energía – capacidad, protegido internamente contra

sobrecarga de presión y altas temperaturas, con válvula de alivio interna y protector térmico.

El protector de los ventiladores está protegido térmicamente contra sobrecarga, provistos con

capacitor de marcha.

El gabinete esta construido con lámina de acero galvanizada de grueso calibre, de fuerte

diseño, resistente a la corrosión y está esmaltado externamente. Los componentes de este

15

equipo (ventiladores, motores, compresores, controles) se encuentran protegidos dentro del

gabinete, para ofrecerle una mayor resistencia contra los cambios atmosféricos.

Los chillers están diseñados de manera que de facilitar su instalación y acceso para su

mantenimiento. Las conexiones de suministro y retorno del agua helada con tipo NPT.

Estos equipos vienen con retardador de arranque, presostato de baja y alta termostato de

seguridad, regleta para conexión de interruptor de flujo, además todos los controles necesarios

para su correcto funcionamiento.

2.6 Ventilación

La ventilación puede definirse como la técnica de sustituir el aire del ambiente interior de

un recinto, el cual se considera indeseable por falta de temperatura adecuada, pureza o

humedad, por otro que aporta una mejora.

Esto es logrado mediante un sistema de ingestión de aire y otro de extracción, provocando a

su paso un barrido o flujo de aire constante, el cual se llevará a su paso todas las partículas

contaminantes o no deseadas.

Ingestión Recinto Extracción

Figura 2.3 Esquema de un Sistema de ventilación.

Entre las funciones básicas para los seres vivos, humanos o animales, la ventilación nos

resuelve funciones vitales como la provisión de oxigeno para la respiración, así como el

control del calor que producimos. También proporcionar condiciones de confort afectando la

temperatura del aire, la velocidad, la renovación, la humedad y/o dilución de olores

indeseables.

2.6.1 Ventilación Forzada

Es la que se realiza mediante la creación artificial de depresiones o sobre presiones en

conductos de distribución de aire o áreas de la estructura. Estas pueden crearse mediante

16

extractores, ventiladores, unidades manejadoras de aire, u otros elementos accionados

mecánicamente.

La cuota de intercambio de aire asociada con sistemas de ventilación forzada depende en la

tasa de flujo de aire con los sistemas de ventilación, de la resistencia al flujo de aire asociada

con los sistemas de distribución, de la resistencia del flujo del aire entre las zonas del edificio

y el hermetismo de la envoltura del edificio. Si algunos de estos factores no esta a nivel de

diseño o no esta propiamente calculado, la taza o cuota de intercambio de aire del edificio

puede resultar diferentes de sus valores de diseño.

La ventilación forzada proporciona el mayor potencial para el control de la cuota de

intercambio de aire y la distribución de aire dentro de una edificación a través de un diseño

adecuado. Un sistema de ventilación forzada ideal tiene una cuota suficiente de ventilación

para controlar los niveles de contaminante en el interior y a la misma vez evita la sobre

ventilación, adicionalmente mantiene un buen confort térmico.

2.6.2 Ventilación Natural

Es la que se realiza mediante la adecuada ubicación de superficies, pasos o conductos

aprovechando las depresiones o sobre presiones creadas en el edificio por el viento, humedad,

sol, convección térmica del aire o cualquier otro fenómeno sin que sea necesario aportar

energía al sistema en forma de trabajo mecánico.

El flujo de aire a través de ventanas y puertas u otras aberturas de diseño pueden ser

utilizados para proveer una ventilación adecuada para diluir contaminantes y controlar la

temperatura. Aperturas no intencionales en la envoltura de la edificación y la infiltración

asociada puede inferir con los patrones de distribución de aire de ventilación natural deseada y

cargas mayores que la tasa de diseño de flujo de aire. La ventilación natural algunas veces

incluye infiltración.

2.6.3 Infiltración

Se define como la entrada de aire desde el exterior por fenómenos o uso en principio no

considerados, pero que afectan o son asumidos para la ventilación, por ejemplo, rendijas en

puertas o difusión a través de determinadas superficies. Las infiltraciones se pueden producir

17

también por diferencias de temperaturas y presiones inducidas de aplicación. Este factor es

importante considerarlo ya que es la fuente principal de distribución de aire, en edificios de

envolturas dominantes y también en edificaciones ventiladas mecánicamente.

2.7 Flujo de Calor

En el diseño de aire acondicionado existen cuatro tasas relativas de flujo de calor, cada una

de las cuales varían en el tiempo y debe ser diferenciada:

� Aumento de calor en el espacio

� Carga de enfriamiento del espacio

� Tasa de extracción de calor del espacio

� Carga del serpentín

La ganancia de calor espacial (tasa instantánea de aumento de calor) es la tasa a la cual entra

y/o es generado internamente en un espacio en un momento determinado. La ganancia de calor

es clasificada en: el modo en el cual entra en el espacio y si es una ganancia sensible o latente.

Los modos de ganancia de calor pueden ser como: radiación solar a través de fuentes

transparentes, conducción de calor a través de paredes exteriores y techos, conducción a través

de divisiones internas, techos y pisos, calor generado en el espacio por los ocupantes, luces y

aplicaciones, energía transferida como resultado de ventilación e infiltración de aire del

exterior o aumentos de calor misceláneos. La ganancia de calor es directamente agregada a

espacios acondicionados por conducción, convección y radiación.

CAPÍTULO 3

MARCO METODOLÓGICO

3 Marco Metodológico

3.1 Evaluación de Infraestructura

Lo primero que se realizó antes de cualquier cálculo fue determinar las características de los

ambientes a acondicionar, esto se llevó a cabo por medio de la lectura de los planos

correspondientes, tomando de los mismos aspectos importantes como: ubicación, orientación

de la edificación, sombra externa de la edificación, condiciones climáticas del lugar, uso del

inmueble a acondicionar, específicamente de los ambientes que serán acondicionados, la

iluminación que se utilizará aproximadamente en dichos ambientes, la cantidad estimada de

personas que frecuentarán dichos ambientes, los aparatos eléctricos que se utilizarán, y la

frecuencia con la que serán utilizados, condiciones de diseño exterior e interior, tipo de

materiales de construcción que se emplearán, aplicaciones y procesos que puedan contribuir

con la carga interna de la edificación.

3.2 Características de los espacios a ser acondicionados

El total de los espacios a ser acondicionados es de 12 ambientes, como se dijo anteriormente.

Muchos de ellos poseen superficies vidriadas, lo cual produce una alta carga térmica, debido a

la absorción de la energía solar durante el transcurso del día. Los ambientes ubicados en la

planta baja son de uso común por las personas que estarán en esta residencia, dichos ambientes

son: el Bar, el Comedor, el Pantry, y el Family Room. El otro ambiente que se encuentra en la

planta baja es la Oficina Principal.

En el primer piso de esta residencia se encuentran las habitaciones de las personas que

habitarán esta residencia, en total son 5 ambientes, una habitación principal grande

matrimonial, con un vestier bastante amplio que definimos como un ambiente por si solo a

acondicionar y un baño incluido, las otras habitaciones son 3 ambientes individuales de igual

tamaño, con su respectivo vestier y baño.

Por ultimo en el segundo piso se encuentran una gran sala de billar bastante amplia con un

pequeño bar incluido, y un área de descanso para cuatro personas. En este mismo segundo piso

se encuentran la parte superior de las habitaciones individuales del primer piso, de igual

tamaño para las tres habitaciones, con una pequeña terraza.

3.3 Cálculo de cargas térmicas

Para el cálculo de la carga térmica de toda la edificación se utilizó un programa desarrollado

en Visual Basic por la Universidad Simón Bolívar. Este programa esta fundamentado en un

método de la ASHRAE llamado “Calculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores

de Carga de Enfriamiento”, este método es simplificado ya que se utiliza un factor de

transferencia de calor para obtener la carga para techos y paredes, para el cálculo de la carga

térmica se utilizó la siguiente ecuación:

CLTDAUq ..= (3.1)

Donde, U es el coeficiente de transferencia de calor ( CmW .º2 )

Donde A, es el área de transferencia de calor ( 2m )

Donde CLTD, Diferencia de Temperatura y Factor de carga de enfriamiento

Esta ecuación se empleo en el cálculo de carga de techos, pisos, paredes externas, paredes

internas, puertas de madera y vidrios. Los factores de carga utilizados en este método están

contenidos en las tablas del manual de la ASHRAE. El programa que se empleo para el

cálculo de la carga térmica contiene todas estas tablas.

De esta manera se procedió a introducir todos los datos requeridos como condiciones

climáticas, condiciones de diseño, coeficientes de transferencia de calor, orientación de las

superficies, áreas, etc. Para el calculo de carga por luces, se consideró el vatiaje total instalado,

horas durante las cuales están encendidas las luces, hora a la que se encendieron, y el

coeficiente de diseño por los elementos que conforman el interior del ambiente, según la

norma ASHRAE.

20

Para el cálculo de la carga por personas que ocupan el lugar destinado a ser acondicionado,

se consideró el numero total de personas, ganancia de calor sensible y latente según la

actividad que se realizará en los espacios destinados a ser acondicionados, según el manual de

la ASHRAE, horas permaneciendo en el lugar, horas a la que entraron en el ambiente. Para el

calculo de la carga térmica por aparatos, se consideró en el programa el numero de aparatos

con las mismas características, la ganancia de calor sensible y latente, horas funcionando, y si

posee o no campana de extracción.

Para obtener la carga total de la estructura, se obtuvo primeramente el resultado de la carga

por ambiente, introduciendo todos los datos antes mencionados, luego se editaron todos estos

datos en una sola hoja de datos, para realizar una corrida del programa con todos los ambientes

juntos y de esta manera obtener en los resultados totales, la carga total de la infraestructura.

3.4 Selección de lo equipos de aire acondicionado

Una vez obtenidos los resultados de las cargas térmicas para cada uno de los ambientes

destinados a ser acondicionados, se procedió a la selección de los equipos, para ello se utilizó

el programa de selección de equipos TOPPS de la TRANE. Para este proyecto se

seleccionaron equipos FANCOIL, que son lo mas recomendados para nuestro caso. Debido a

que primeramente son unidades que manejan un amplio rango de caudal de aire, son equipos

de fácil instalación, y fácil mantenimiento, se dispone de una caja de filtros interna y además

se encuentra disponible una caja de filtro de ángulo opcional para el suministro de un aire mas

limpio, otra ventaja que tienen estos equipos es que están disponibles con un paquete de

tubería básica o de lujo con distintos tamaños de válvulas de control, para configuraciones de

dos o tres vías, otra característica importante es que utilizan motores con una amplio rango de

voltajes, dichos motores utilizan rodamientos de bola sellados permanentemente y montados

sobre una base que reduce el ruido y la transmisión de vibraciones, otra ventaja importante es

que estos equipos poseen opciones de juego de transmisión de polea por inclinación variable,

lo cual permite seleccionar con exactitud la presión estática de diseño.

En el programa de selección que se utilizó se introducen los datos obtenidos del calculo de

carga, flujo de aire, temperatura de bulbo seco y húmedo, temperatura del refrigerante a la

21

entrada de los equipos, caída de presión, potencia del motor, numero de serpentines, tipo de

control, tamaño de la unidad manejadora de aire, tipo de filtro. Con estos datos se procede a

realizar el número de corridas necesarias hasta obtener la mejor selección del equipo,

considerando que la carga que maneje la unidad sea igual o superior a la necesaria en cada

ambiente.

A continuación se presenta una imagen de la entrada de datos por pantalla del programa.

Figura 3.1 Entrada de datos por pantalla en el programa de selección

3.5 Ubicación de lo equipos de aire acondicionado

Para este proyecto se empleo una unidad manejadora de aire para cada ambiente que en total

son 12, atendiendo los requerimientos de cada espacio. Se tomó en cuenta para la ubicación de

estos equipos las dimensiones de los equipos, ya que el espacio es muchas veces reducido, otro

22

factor importante al momento de ubicar los equipos es la distribución posterior de aire, es

decir el suministro así como también el retorno y el aire fresco. De igual forma se tomó en

cuenta la distribución de agua helada, para de esta manera aprovechar lo mejor posible el

espacio. Otro punto importante que se tuvo en cuenta, es el espacio necesario que se debe

tener para el futuro mantenimiento de estas unidades.

3.6 Diseño del sistema de distribución de aire y selección de elementos terminales

Para el diseño del sistema de distribución de aire acondicionado se utilizó los datos

obtenidos el cálculo de carga, de donde se obtuvo la cantidad de flujo de aire necesario para

cada ambiente, así como también la cantidad necesaria de aire de retorno. Con estos resultados

se procedió a distribuir el aire en el ambiente de la mejor manera tomando en cuenta las

dimensiones del espacio, y necesidades particulares de cada ambiente. Una vez dividido los

espacios, y ubicados lo elementos terminales para el suministro y retorno del aire, se procedió

a realizar un diagrama unifilar indicando el recorrido de los ductos en los distintos ambientes.

Luego se procedió a dimensionar los ductos, para ello se empleó un instrumento llamado

Ductulador. En nuestro caso se utilizó un ductulador de la marca Carrier.

Se fijó para ello unas perdidas por fricción de 0,05 plg. (12,5Pa) por cada 100 pies (30,5m),

estas perdidas se mantuvieron fijas a lo largo del diseño de toda la ductería. Para escoger el

mejor dimensionamiento de los ductos de las variadas opciones que ofrece el Ductulador, se

tomó en cuenta los siguientes aspectos:

� El espacio del cual se disponía para su instalación.

� La relación de largo y ancho referentes al área transversal se trató de mantener lo mas

cercano a 1, para así emplear la menor cantidad de material en la fabricación de los

ductos y de esta manera reducir los costos.

� La altura de las distintas redes de ductos se trató de mantener fijas en la medida de lo

posible, basados en los requerimientos de espacio, para así facilitar su fabricación y

posterior instalación.

Un aspecto que ahora tenemos que considerar es la selección de lo elementos terminales

para el suministro y retorno del aire acondicionado, porque esto se toma en cuenta al momento

23

de dimensionar el ancho del ducto, porque se le debe agregar 2” al ancho del ducto para la

instalación de los difusores y/o rejillas. La selección de las rejillas y difusores, se realizó del

catalogo de rejillas y difusores (AEROMETAL) (ver anexos A, B y C), tomando en

consideración el nivel de ruido, para esto se trabajó con las velocidades recomendadas en el

catalogo dependiendo de la utilización que se le de al espacio. Se emplearon difusores de tres,

cuatro y dos vías dependiendo del caso, y rejillas de suministro y retorno de diferentes

dimensiones, pero siempre manteniendo el criterio de mantener un bajo nivel de ruido.

3.7 Diseño del sistema de distribución de aire fresco

Para el diseño del sistema de ventilación forzada, se procede a calcular la cantidad de aire,

en nuestro caso para los baños que en total son seis y un lavadero. Para esto se empleo la

norma publicada en la Gaceta Oficial No. 4044 el 8 de septiembre de 1988, a fin de cumplir

con la normativa establecida para tratamientos de aire en áreas sanitarias, donde establece que

se deben realizar 8 cambios de aire por hora.

Así de esta manera para hallar el total de aire a extraer multiplicamos el volumen total del

espacio por el número de cambios de aire por hora, esto nos da como resultado el aire total a

extraer. Posteriormente procedemos a seleccionar el ventilador, para ello utilizamos, el

catalogo de Ventiladores (CFM). Una vez conocidos los valores de flujo de aire para cada

baño que son en total seis, y para el lavadero ubicado en el sótano de la residencia, y

seleccionados los ventiladores, se procedió con el dimensionamiento de los ductos utilizando

el ductulador antes mencionado al igual que en el aire acondicionado, tomando en cuenta que

las caídas de presión en los ductos deben ser menor a las del ventilador seleccionado. Luego se

procedió a escoger las rejillas, utilizando el catálogo de rejillas para áreas sanitarias (CFM),

utilizamos una rejilla para cada baño, colocada lo más cerca posible al sanitario. Solo en el

caso de la habitación principal ubicada en la planta baja se colocaron dos rejillas, una para el

sanitario y otra para parte del área del baño.

3.8 Diseño del sistema de distribución de agua helada

Para el diseño de distribución de agua helada se utiliza los datos obtenidos del cálculo de

carga térmica, una vez conocido el flujo de agua a suministrar para cada ambiente, se procedió

24

a realizar un diagrama de los diferentes ramales de tuberías, considerando el espacio

disponible. Una vez realizado este diagrama se procede a colocar los accesorios necesarios

para el adecuado funcionamiento del sistema, como los son: codos, válvulas, filtros,

reducciones, juntas universales, conexiones de tuberías y tees. Posteriormente se procede a

medir la longitud de tubería total de cada uno de los ramales de tuberías, para realizar el

calculo de caídas de presión, y selección de diámetros de tuberías, para esto se utilizó una

hoja de calculo de Excel, en ella se encuentra una tabla de longitudes equivalentes para los

distintos accesorios que se utilizaron, según el diámetro seleccionado, los mismos luego

fueron introducidos en la hoja principal donde se sumaron todas las longitudes equivalentes,

considerando el numero de accesorios iguales, para multiplicarlos por su respectiva longitud

equivalente.

Se seleccionó el diámetro de las tuberías considerando tres aspectos: el primero la velocidad

del agua dentro de la tubería, a menor diámetro mayor será la velocidad del fluido, el criterio

que se utilizó fue una velocidad recomendada de 2,45 m/s, no menor de 1,19 m/s y no mayor

de 2,77 m/s, el segundo aspecto que se tomó en cuenta fue la caída de presión que se produce

en la tubería y el tercer aspecto fue el factor costo ya que a mayor diámetro mayor será el

material de la tubería y por lo tanto mas costoso, con respecto a la caída de presión, este

aspecto varia según el diámetro de tubería seleccionado, a pesar de que al aumentar el

diámetro de la tubería aumenta también la longitud equivalente de los accesorios

seleccionados, y también aumenta el caudal que circula por la tubería, disminuyen las caídas

de presión a lo largo de la tubería, debido a la física empleada, tomando en cuenta estos

aspectos se seleccionaron los diámetros mas adecuados para obtener bajas caídas de presión y

una velocidad adecuada. La formula que se utilizó para el cálculo de las caídas de presión fue

la de William & Hanzen, donde aparece un factor de capacidad de carga C el cual depende del

diámetro de la tubería y el material del cual esta hecho la misma, este factor equivale a f en la

formula de Darcy – Weisbach, en la ecuación también aparece un factor de conversión Cf, el

cual depende del sistema de unidades utilizado. Las tuberías empleadas en este proyecto son

de acero y la formula que se utilizó para el cálculo de las caídas de presión fue la siguiente:

25

852,1.87,4.852,1

.Q

DC

Lf

C

lh = (3.7)

L, es la longitud de la tubería (ft, m)

Q, es el caudal ( segm3 , segft3 )

D, diámetro de la tubería (ft, m)

Cf, factor de conversión ( segm37,0 , segft

37,0 )

3.9 Especificaciones técnicas y cómputos métricos

En las especificaciones técnicas se establecen los requerimientos necesarios para llevar a

cabo la ejecución del proyecto, el alcance consiste en suministrar los detalles de los

parámetros de diseño. Se identificó claramente cada equipo, material y accesorio que formarán

parte integral de las instalaciones de aire acondicionado y ventilación forzada.

Este documento contiene de manera global los siguientes aspectos:

� Selección de las unidades de acondicionamiento terminal, incluyendo los

dispositivos de manejo de aire y ventiladores.

� La instalación de tuberías de agua helada y de retorno, desde el punto de toma en la

red de agua helada existente hasta la unidad de acondicionamiento terminal, las

características de los soportes, tipo de aislamiento y accesorios recomendables para

el buen funcionamiento de los sistemas.

� El subsistema de drenaje de la unidad de manejo de aire desde la conexión de la

bandeja de condensado hasta el punto de drenaje previsto para la descarga.

� El sistema de control asociado a los sistemas de aire acondicionado y ventilación

forzada, incluyendo la selección de los componentes básicos para su correcto

funcionamiento.

En el cómputo métrico se contaron todos los equipos, accesorios y materiales que forman

parte de este proyecto, este cálculo se realizó en una hoja de Excel. Para esto se dividió el

cómputo en siete partidas, en cada partida se realizó el cómputo por ambiente y se totalizó

26

al final, todos lo accesorios, unidades, materiales y equipos, la forma como se clasificaron

las partidas fue la siguiente:

� Unidades enfriadoras de agua

• Chillers

• Bomba de agua

• Conexión arranque y prueba

� Equipos de aire acondicionado

• Unidades de manejo de aire acondicionado

� Equipos de ventilación forzada

• Extractores

• Inyectadores

� Sistema de distribución helada

• Válvulas de compuerta

• Válvulas de balanceo

• Válvula 3 vías

• Válvula de venteo

• Válvulas de limpieza

• Filtros

• Tuberías

• Uniones universales

• Codos

• Tees

• Reducciones

• Conexiones

27

• Anillos

• Soportería, limpieza, protección, prueba y aislamiento de tuberías y

accesorios

� Sistema de suministro de aire acondicionado

• Ductos

• Difusores

• Rejillas

• Juntas flexibles

� Sistema de distribución de aire de ventilación forzada

• Ductos

• Rejillas y accesorios

� Sistema de control de aire acondicionado y ventilación forzada

• Controles electrónicos de aire acondicionado

• válvulas de control

• Otros

Para el calculo de la cantidad de material empleado en la fabricación de los ductos se utilizó

un programa realizado en la Universidad Simón Bolívar, que nos permitió calcular la cantidad

de material en (Kg.) de acero galvanizado, necesario para fabricar dichos ductos y la cantidad

de material aislante en (m2), así como también determinar el calibre de dichos ductos.

3.10 Selección del sistema de control

El sistema de automatización de edificios residenciales TRACER SUMMIT de TRANE

permite controlar un edificio de manera simple e integrada. Las características de

climatización, iluminación, consumo de energía y programación horaria del edificio pueden

ser realizadas y gerenciales a través del TRACER SUMMIT.

28

Un sistema TS típico cuenta con unidades controladores del edificio (BCU) y una

computadora personal (PC) que utiliza el programa TS. Las BCU proveen el control del

edificio a través de la conexión con los sistemas de ventilación y aire acondicionado. El

operador utiliza la PC y/o las pantallas de toque sensible de los BCU para realizar las tareas

asignadas.

La PC se comunica con los diferentes BCU a través de una red tipo Ethernet. Es posible

conectarse remotamente a los BCU a través de un MODEM o a través de una conexión de

Internet utilizando el programa TS WebOPS o TRACER ES. El TS permite:

• Monitorear el estado del edificio

• Cambiar los puntos de seteo

• Revisar y modificar horarios

• Responder a alarmas

• Ver reportes históricos de operación

• Ver tendencias de operación

CAPÍTULO 4

ANÁLISIS DE RESULTADOS

4 Análisis De Resultados

4.1 Evaluación de Infraestructura

La infraestructura a la cual se le realizó el proyecto de aire acondicionado y ventilación, es una

vivienda residencial, cuyos requerimientos fueron especificados según las actividades que se

realizarán en cada ambiente, resultaron ser 12 ambientes en total a acondicionar, La residencia

destinada para dicho proyecto consta de 3 pisos y un sótano, los ambientes a acondicionar

resultaron ser 12, distribuidos de la siguiente manera: 5 en el área de planta baja, 5 en el primer

piso y 2 en el segundo piso.

Las condiciones de diseño que se establecieron para este proyecto fueron las siguientes:

� Temperatura exterior de diseño: 30 (ºC)

� Temperatura exterior promedio de diseño: 23 (ºC)

� Temperatura interior de diseño: 24(ºC)

� Humedad relativa de interior de diseño: 55%

Esta residencia consta de 4 ambientes de uso común en al área de planta baja, que son el Bar, el

Pantry, el Comedor, y el Family Room. Además de estos ambientes también se encuentra una

oficina principal. En el primer piso se encuentran las habitaciones de las personas que se

residenciarán en este inmueble, para un total de 5 ambientes a acondicionar como se dijo

anteriormente, una habitación principal para dos personas, con un vestier bastante amplio y baño

incluido el cual se consideró como un ambiente a acondicionar por separado. Los otros ambientes

son 3 habitaciones individuales de igual tamaño, con su baño y vestier incluido, estos baños a

diferencia de los ubicados en la planta baja poseen ventanas, así que no se les colocó ventilación

forzada. En el segundo piso se encuentran los dos ambientes restantes a acondicionar, una sala de

billar, de gran tamaño con un bar propio. Este espacio posee una superficie vidriada de gran

tamaño en dirección Norte, que influye de gran manera en la carga térmica de este espacio, el

30

otro ambiente a acondicionar es un Home Teather para el descanso y relajación de

aproximadamente cuatro personas.

4.2 Espacios destinados a ser acondicionados

Los espacios a acondicionar resultaron ser 12 en total, divididos de la siguiente manera:

� Planta Baja: Oficina Principal, Bar – Lounge, Comedor, Family Room y Pantry.

� Primer Nivel: Habitación Principal, Vestier Principal, Habitación 1, Habitación 2 y

Habitación 3.

� Segundo Nivel: Sala Billar y el Home Teather.

Para calcular el volumen de los distintos ambientes, se tomó una altura de 2,3 metros, y

posteriormente se multiplicó por el área del piso. Otros valores que se presentan a

continuación

Son los valores de áreas de paredes externas y vidrios, en sus distintas orientaciones, áreas de

puertas, áreas de techos, áreas de piso, y áreas de paredes internas.

Tabla 4.1 Áreas y volúmenes de los ambientes ubicados en Planta Baja

Planta Baja Área (m2) Volumen(m3) Área de Piso(m2)

Área de Techo(m2)

Oficina Principal

49,09 112,91 49,09 13,26

Bar/ Lounge 49,86 114,68 49,86 26,38

Comedor 63,25 145,48 63,25 37,01

Family Room

30,02 69,05 30,02 15,42

Pantry 64,28 147,84 64,28 64,28

Tabla 4.2 Áreas y volúmenes de los ambientes ubicados en el primer piso

Primer Piso Área (m2) Volumen(m3) Área de Piso(m2)

Área de Techo(m2)

Habitación Principal

59,48 136,84 59,48 5,62

31

Vestier Principal

18,83 43,31 18,83 3,00

Habitación 1 64,74 148,90 71,12 71,12

Habitación 2 64,74 148,90 71,12 71,12

Habitación 3 64,74 148,90 71,12 71,12

Tabla 4.3 Áreas y volúmenes de los ambientes ubicados en el segundo piso

Segundo Piso

Área (m2) Volumen(m3) Área de Piso(m2)

Área de Techo(m2)

Sala Billar 60,52 139,22 60,53 60,53 Home

Teather 20,97 48,23 20,97 20,97

Tabla 4.4 Áreas de particiones, paredes, y puertas de los espacios ubicados en la planta baja

Planta Baja Pared Norte (m2)

Pared Sur- Oeste (m2)

Pared Este (m2)

Pared Oeste (m2)

Paredes Internas

(m2)

Puertas (m2)

Oficina Principal

3,93 13,46 12,08 24,47 2,14

Bar/Lounge 7,80 6

Comedor 13,85 12,86

Family Room

15,20 8,67

Pantry 7,38 29,97 2,07

Tabla 4.5 Áreas de vidrios de los espacios ubicados en la planta baja

Planta Baja Vidrio Norte (m2)

Vidrio Nor- Este (m2)

Vidrio Sur- Oeste (m2)

Vidrio Nor- Oeste (m2)

Vidrio Este (m2)

Vidrio Sur-Este (m2)

Oficina Principal

17,52 6,41

32

Bar/Lounge 6,85 14,15 9,32

Comedor 11,73

Family Room

9,72

Pantry 12,42 3,57

Tabla 4.6 Áreas correspondientes a las paredes de los espacios ubicados en el primer piso

Primer Piso

Pared Nor-Este (m2)

Pared Sur-Oeste (m2)

Pared Este (m2)

Pared Sur-Este (m2)

Pared Nor-Oeste (m2)

Pared Oeste (m2)


14,60 13,92

Vestier Principal

8,12

Habitacion1 5,76 26,22 23,87 33,36

Habitacion2 5,76 26,22 33,36 23,87

Habitacion3 5,76 26,22 23,87 33,36

Tabla 4.7 Áreas de vidrios, puertas y particiones de los ambientes ubicados en el primer piso

Primer Piso

Vidrio Norte (m2)

Vidrio Nor-Este (m2)

Vidrio Oeste (m2)

Vidrio Nor-Oeste (m2)

Vidrio Sur-Este (m2)

Puerta (m2)

Paredes Internas

(m2)


19,06 4,60 4,58 12,74

Vestier Principal

21,05

Habitación1 17,64 3,58 2,16 14,50 Habitación2 17,64 3,58 2,16 14,50

Habitación3 17,64 3,58 2,16 14,50

33

Tabla 4.8 Áreas de particiones, paredes, vidrios y puertas de los espacios ubicados en el

segundo piso

Segundo Piso

Pared Sur (m2)

Pared Este (m2)

Pared Oeste (m2)

Vidrio Norte (m2)

Vidrio Oeste (m2)

Puertas (m2)

Paredes Internas

(m2)

Sala/Billar 14,49 15,99 19,46 2,07 3,77 13,43

Home Teather

10,21 6,97 1,89 12,67

4.3 Resultado del cálculo de las cargas térmicas

Al realizar la corrida del programa para los distintos ambientes se obtuvieron los siguientes

resultados:

Tabla 4.9 Cargas térmicas para los distintos ambientes a acondicionar

Ambientes Carga térmica (W)

BAR/LOUNGE 12308

COMEDOR 6275

FAMILY ROOM 5269

OFICINA PRINCIPAL 6561

PANTRY 6270

HABITACIÓN 1 3568

HABITACIÓN 2 3568

HABITACIÓN 3 3568

HABITACIÓN PRCPAL.

8974

VESTIER PRINCIPAL 1083

SALA DE BILLAR 9756

HOME TEATHER 1954

De los resultados obtenidos se pudo observar que el ambiente con mayor carga térmica fue

el BAR, esto es debido a la gran superficie de vidrio que posee al exterior, las dimensiones de

este espacio, los equipos que estarán en funcionamiento y la cantidad de personas que

frecuentarán este ambiente. Otro ambiente que tiene una carga térmica considerable es la

34

SALA DE BILLAR, esto es debido a que al igual que el BAR posee una gran superficie

vidriada hacia el Norte, y además un bar dentro de este mismo ambiente. Otro factor

importante es que a diferencia de otros ambientes este posee ganancia de calor por el techo ya

que no tiene un ambiente en la parte superior del mismo que este acondicionado.

El ambiente con menor carga térmica es el VESTIER que pertenece a la HABITACIÓN

PRINCIPAL, pero que fue considerado como un espacio a acondicionar de manera individual.

Este espacio es de menor volumen en comparación con los demás ambientes, posee pocas

paredes al exterior, no hay equipos que generen carga, y no posee superficies de vidrio. Las

habitaciones poseen igual carga térmica, debido a que son de igual dimensiones, y además

serán ocupadas por la misma cantidad de personas, las mismas poseen un vestier y un baño de

igual espacio para las tres habitaciones, y dichos baños poseen ventanas por lo que no se le

diseñó un sistema de ventilación forzada.

Otro ambiente con alta carga térmica es la OFICINA PRINCIPAL, este posee una

superficie considerable de vidrio expuesta al Norte, también posee una cantidad de equipos en

funcionamiento, y personas dentro del mismo por un tiempo considerable.

4.4 Selección de los equipos de aire acondicionado

Las unidades manejadoras de aire seleccionadas para este sistema de aire acondicionado, son

los equipos FANCOIL. Estos equipos son de dimensiones apropiadas para los requerimientos

de espacio que existen en este proyecto. Otro factor de gran importancia al seleccionar equipos

para una residencia es el ruido. Estos equipos debido a que poseen un motor con rodamientos

de bola sellados permanentemente y montados sobre una base no generan altos niveles de

ruido.

Para la selección de estos equipos se presentaron limitaciones en la altura debido a que del

techo hasta el piso se mantuvo una altura de 2,3 m, y esto en algunos casos nos llevó a

seleccionar equipos con menor dimensiones pero mayor cantidad de serpentines para así

cumplir con los requerimientos establecidos. Se seleccionó para todos lo equipos válvulas de

tres vías para el control del sistema de agua helada. En total se seleccionaron 12 unidades

manejadoras de aire, una por cada ambiente. La unidad de mayor tamaño fue la ubicada en el

BAR, debido a que este ambiente es el que posee la mayor carga térmica. La unidad menor

35

tamaño es la del VESTIER debido a la misma razón. Todas las unidades se seleccionaron con

su respectivo filtro, y un paquete de tuberías básico.

4.5 Ubicación de los equipos de aire acondicionado

Una vez seleccionados los equipos para cada ambiente, se procedió como se citó

anteriormente a ubicarlos en dichos espacios, se colocó una maquina manejadora de aire por

ambiente. A continuación se presenta la ubicación final de los equipos, para cada piso de la

residencia.

Figura 4.1Ubicación de equipos de aire acondicionado en la planta baja.

36

Figura 4.2 Ubicación del equipo de aire acondicionado de la oficina en planta baja

Figura 4.3 Ubicación de los equipos de aire acondicionado en habitaciones 1,2 y 3 del primer

piso.

37

Figura 4.4 Ubicación de los equipos de aire acondicionado la habitación principal y vestier

principal del primer piso.

Figura 4.5 Ubicación de los equipos de aire acondicionado en la sala de billar y Home Heather

del segundo piso

38

4.6 Diseño del sistema de distribución de aire acondicionado

A continuación se presentan las cantidades de aire acondicionado a suministrar, aire fresco y

aire de retorno para cada ambiente.

Tabla 4.10 Cantidad de aire acondicionado a suministrar, aire fresco y de retorno a los

ambientes de la planta baja

Ambiente Flujo de

aire(m3/h) Flujo aire

fresco(m3/h) Flujo aire de

retorno(m3/h) BAR/LOUNGE 3735,8 250,0 3485,8

COMEDOR 1424,6 125,0 1299,6

FAMILY ROOM 1327,8 150,0 1177,8

OFC. PRINCIPAL

1963,2 100,0 1863,2

PANTRY 1177,0 175,0 1002,0

Tabla 4.11 Cantidad de aire acondicionado a suministrar a los ambientes del primer

Ambiente Flujo de


fresco(m3/h) Flujo aire de retorno(m3/h)

HABITACIÓN 1 1085,3 117,4 967,4

HABITACIÓN 2 1085,3 117,4 967,4

HABITACIÓN 3 1085,3 117,4 967,4

HAB. PRCPAL. 2509,6 363,8 2145,8

VESTIER 432,4 85,0 347,4

Tabla 4.12 Cantidad de aire acondicionado a suministrar a los ambientes del segundo

Ambiente Flujo de


fresco(m3/h) Flujo aire de retorno(m3/h)

SALA BILLAR 2647,5 250,0 2397,5

HOME TEATHER

303,1 100,0 203,1

39

Una vez obtenido los resultados de la cantidad de aire acondicionado para cada ambiente se

realizó el diagrama unifilar, es decir el recorrido de los ductos sin dimensionamiento desde las

maquinas manejadoras de aire hasta los puntos de distribución, así como también el recorrido

de los ductos de retorno del aire y tomas de aire fresco.

Para distribuir el aire en los diferentes ambientes se consideró las necesidades de cada

espacio, para ello se colocaron distintos puntos de distribución de acuerdo a la demanda de

suministro de aire, para la selección de los elementos terminales, se consideró el alcance del

aire, dato suministrado en los catálogos de selección de elementos terminales, este factor es

sumamente importantes porque de esta manera se distribuye el aire de manera uniforme en el

espacio, y se cubre el espacio destinado a ser acondicionado de la mejor manera. Se consideró

también la velocidad del aire, ya que este factor determina el nivel de ruido en el espacio, para

ello existe también en el catalogo de selección, una tabla con las velocidades recomendadas

según, el tipo de uso que se le de estos ambientes, para así mantener unos niveles de ruido

adecuados.

Otro criterio que se utilizó en la selección de estos elementos fue las dimensiones de los

mismos, en el caso de las rejillas de retorno por ejemplo, los catálogos suministran el área

efectiva de estos elementos, y muchos de estos vienen dados de manera rectangular, pero

debido a que los distintos elementos de suministro en su mayoría fueron seleccionados

cuadrados, se llevó esta área efectiva a un superficie cuadrada para mantener la armonía del

espacio. Un criterio también importante es que esto elementos necesitan dos pulgadas de

holgura con respecto a los ductos donde serán colocados, esto es importante al momento de

seleccionar estos elementos para su correcta colocación.

4.7 Sistema de ventilación forzada

El total de espacios sanitarios a los cuales se realizó el sistema de ventilación forzada son

ocho, tres están ubicados en la planta baja que corresponden al área del BAR, PANTRY y la

OFICINA PRINCIPAL. Un cuarto espacio ubicado en la HABITACIÓN PRINCIPAL que se

encuentra en el primer piso y cuatro últimos espacios ubicados en el sótano de la residencia.

40

Para el diseño del sistema de ventilación de las áreas sanitarias, se procedió primeramente a

calcular el volumen de dichos espacios físicos. Para hallar los volúmenes correspondientes a

cada ambiente, para ello se multiplicó las áreas respectivas de los espacios sanitarios por una

altura de 2,3 m. A continuación se presentan los resultados obtenidos.

Tabla 4.13 Volumen de las instalaciones sanitarias ubicadas en la planta baja.

Ambiente Volumen [m3]

Baño – Pantry 7,43

Baño Bar – Lounge 12,47

Baño Oficina 9,00

Tabla 4.14 Volúmenes de instalaciones sanitarias ubicadas en el primer piso


Baño de Habitación 1 14,67



Baño de Habitación Principal 41,47

Tabla 4.15 Volúmenes de instalaciones sanitarias ubicadas en el sótano


Baño caballeros 17,71

Vestuario caballeros 9,70

Baño damas 17,71

41

Vestuario damas 9,70

Posteriormente se multiplicó dichos volúmenes por los cambios de aire por hora seleccionados

que fueron 8.

Tabla 4.16 de aire fresco para los espacios sanitarios ubicados en planta baja.

Ambiente Flujo de aire fresco [m3/h]

Baño – Pantry 59,43

Baño Bar – Lounge 99,73

Baño Oficina 71,94

Tabla 4.17 Flujos de aire fresco para los espacios sanitarios ubicados en el primer piso


Baño de Habitación Principal

363,8

Tabla 4.18 Flujos de aire fresco para los espacios sanitarios ubicados en el sótano


Baño caballeros 141,7

Vestuario caballeros 77,28

Baño damas 141,7

Vestuario damas 77,28

42

Del catalogo de ventiladores CFM, se seleccionaron los ventiladores axiales que se usarán

para cada uno de los espacios sanitarios, de otro catalogo, pero de la misma marca se

seleccionaron las rejillas y accesorios correspondientes para el sistema de ventilación. Todos

los ventiladores tienen una caída de presión de 0,25 plg (62,5Pa). de agua, por lo cual se

verificó que los ductos diseñados no superarán dichas perdidas. Los ductos fueron diseñados

con una caída de presión de 0,05 plg. (12,5Pa) de agua.

En el caso de este proyecto se escogió una rejilla por sanitario, adicionalmente se colocaron

una rejilla por cada vestuario en los baños ubicados en el sótano, y una rejilla mas en el baño

de la habitación principal ubicado en el primer piso. Para un total de 9 rejillas de extracción.

Solo para el caso de los ductos de extracción de los baños del sótano se usaron ductos

rectangulares de 8”x 4”, para el resto de la ductería se usaron ductos circulares de diámetros de

4” y 6”. Todas las rejillas seleccionadas son cuadradas de 4”x 4”.

4.8 Diseño del sistema de distribución de agua helada

Los tramos de tubería de agua helada se diseñaron manteniendo un criterio de velocidad

adecuada especificada anteriormente, otro factor importante es que siempre se trató de utilizar

de la manera más conveniente los espacios disponibles. La red de tuberías consta de dos

tramos principales, una de agua helada que va a los equipos de aire acondicionado y otro que

sale de los mismos luego de enfriar el aire. Todas las unidades poseen válvulas de control de

tres vías, para regular la cantidad de agua fría que se le suministrará a cada maquina,

dependiendo de la exigencias de cada ambiente, todos los equipos poseen una válvula de

limpieza en cada tramo, tanto en el de retorno como en el de suministro de agua para su

posterior mantenimiento, también se colocó antes de cada válvula de control un filtro para

protegerla de la entrada de cuerpos extraños que puedan afectar su funcionamiento. Se

identificó de color verde la tubería correspondiente al suministro de agua helada y de color

rojo la tubería de retorno de los equipos al Chiller.

43

4.9 Análisis de especificaciones técnicas y cómputos métricos

En las especificaciones técnicas se presentan los detalles de los equipos seleccionados, los

materiales, y accesorios que se emplearán para la realización del proyecto. Para este proyecto

se emplearon como se dijo anteriormente unidades manejadoras de aire FANCOIL, de tipo

horizontal, dichas unidades se suministrarán con el serpentín de enfriamiento, caja de filtros,

ventilador, motor eléctrico, bandeja y conexiones para recoger agua condensada.

En el caso de los ventiladores se seleccionaron centrífugos, y a menos que se exijan otros

materiales serán de acero galvanizado o de acero bonderizado y pintado. Estos equipos deben

estar balanceados. Y deberán poseer los dispositivos necesarios para su lubricación periódica.

Los serpentines de enfriamiento serán del tipo de tubos de cobre con aletas de aluminio. La

posición del serpentín deberá ser adecuada para su posterior drenaje.

Acerca de la caja de filtros se deberá considerar un tamaño adecuado para colocar en ellos

los filtros con los espesores especificados. Deben ser removibles fácilmente, pero su

instalación debe garantizar que no existan fugas. En las especificaciones se presenta de manera

clara lo referente a la instalación de los equipos, dichos equipos se instalarán siguiendo los

lineamientos de ingeniería básica, y las instrucciones del fabricante. Las conexiones con los

ductos se harán utilizando cuellos flexibles, impermeables y a prueba de fugas. Entre los

apoyos de de montaje y el bastidor de las unidades se colocarán amortiguadores antivibratorios

a base de neopreno de dureza y composición adecuadas para durabilidad y amortiguación de la

vibración.

En las especificaciones también se refiere todo lo relacionado con los ductos de ventilación

y aire acondicionado, como lo son su construcción e instalación. Los detalles de construcción

de estos ductos se establecerán según la última edición de las normas publicadas por la

Asociación Nacional de Contratista de Aire Acondicionado de USA. Todos los ductos de

retorno de aire de las unidades de manejo de aire, trabajarán a baja velocidad y se construirán

de acuerdo a las normas correspondientes. Los ductos serán construidos a base de lámina de

acero galvanizado de la mejor calidad. Las reducciones o transformaciones de ductos serán

graduales, observando una relación mínima de 4 a 1. Con respecto a los elementos terminales

todos los difusores y rejillas de suministro, retorno, extracción y toma de aire fresco deben

44

estar de acuerdo a las dimensiones y cantidades indicadas en los planos y teniendo en cuenta

las recomendaciones particulares del fabricante.

La ubicación final de los elementos terminales deberá hacerse evitando interferencias con

otras instalaciones, la ubicación de las rejillas y difusores que se indican en los planos debe

mantenerse y en caso de que haya que reubicar algún elemento terminal se verificarán los

nuevos patrones de flujo y de ser necesario se cambiarán los elementos terminales por otros de

tamaño adecuado pero asegurando la calidad del patrón de flujo y el cumplimiento de los

niveles de ruido requeridos. Otra consideración importante que se tomó en cuenta es la

colocación de juntas flexibles entre los ductos y equipos, y también entre ductos y bastidores,

de manera de prevenir la vibración del sistema de ductos. En la realización de las

especificaciones también se consideran accesorios que ayudan a un mejor desempeño del

sistema de aire acondicionado y ventilación, como lo son los amortiguadores de sonido, estos

elementos se encargan de reducir el ruido al momento del suministro de aire acondicionado a

los distintos ambientes.

Lo descrito en las Especificaciones se refiere principalmente al suministro de todos los

materiales de conducción de agua, ventilación y aire acondicionado, su conexión, tendido,

instalación y puesta en servicio, se entiende por “puesta en servicio” la preparación, limpieza

exterior e interior de la tubería, equipos, accesorios, como lo son las válvulas conectada en

todo el sistema y las operaciones finales de las válvulas que sean requeridas para balancear los

sistemas y llevar “al punto” de debido funcionamiento el servicio objeto de estas

especificaciones.

En los cómputos métricos realizados en este proyecto se contaron todos los elementos,

equipos y accesorios utilizados en los sistemas de ventilación, aire acondicionado y agua

helada. A continuación se presenta la cantidad en (Kg.). de acero galvanizado a utilizar para la

fabricación de los ductos se suministro y retorno de aire acondicionado se presenta a

continuación, así como también la cantidad de asilamiento térmico en (m2), para cada uno de

los ambientes a acondicionar.

45

Tabla 4.19 Cantidad de acero galvanizado y aislamiento térmico para cada ambiente

Ambiente Acero galvanizado

(Kg.) Aislamiento térmico

(m2)

OFICINA 183 11

BAR/LOUNGE 200 8

COMEDOR 166 22

FAMILY ROOM 97 15

PANTRY 193 20

HAB. PRINCIPAL 234 16

VESTIER PRIN CIPAL

57 11

HABITACION 1 87 9

HABITACION 2 87 9

HABITACION 3 87 9

SALA DE BILLAR 43 4

HOME TEATHER 47 3

A continuación se presenta el total de los elementos terminales seleccionados para las

instalaciones mecánicas del sistema de aire acondicionado y ventilación forzada.

Tabla 4.20 Total de difusores de 2 vías

Difusores Unidades 6” x 6” 2

46

Tabla 4.21 Total de rejillas de retorno

Rejillas de retorno Unidades

12” x 12” 1

18” x 18” 4

28” x 28” 1

12” x 8” 1

15” x 15” 1

36” x 4” 3

18” x 8” 3

12” x 6” 1

30” x 18” 1

10” x 6” 1

Tabla 4.22 Total de rejillas de aire fresco

Rejillas Unidades

10” x 6” 10

14” x 8” 1

12” x 6” 1

47

Tabla 4.23 Total de rejillas de suministro

Rejillas de suministro Unidades

12” x 6” 1

42” x 6” 2

50” x 6” 1

22” x 4” 3

18” x 5” 3

Tabla 4.24 Cantidad de acero galvanizado para espacios sanitarios

Ambientes Acero galvanizado (Kg.)

Espacios sanitarios 368

Tabla 4.25 Total de elementos terminales para instalaciones de ventilación forzada

Rejillas de 4”x 4” 9

Elementos de pared 6

Trampa de pelusa 1

4.10 Selección del sistema de control

La arquitectura de un sistema TS es altamente distribuida, el control puede realizarse en el

nivel apropiado del sistema para asegurar la integridad del mismo. Existen tres niveles de

control: interfase del operador, control del edificio y control de unidad.

48

Los operadores tienen 4 opciones de interfase para manejar el sistema de automatización: a

través de una computadora personal, a través de pantallas de operación en controlador, vía

Web a través del TS WebOPS o a través del TRACER ES. El siguiente diagrama muestra un

ejemplo de la arquitectura de un sistema TS.

Figura 4.6 Arquitectura de un sistema TS

Para el control de cada ambiente se colocará un termostato en cada uno de estos, el cual

enviará una señal electrónica a una válvula de control, la cual se encargará de regular la

cantidad de agua helada que deberá ser suministrada a las unidades manejadoras de aire para

que cumplan con los requerimientos exigidos.

49

CONCLUSIONES

Con la realización de este proyecto de pasantía, se diseñó el sistema de aire acondicionado y

ventilación para una residencia familiar ubicada en el Hatillo, Estado Miranda. Dicha

residencia consta de tres pisos y adicionalmente un sótano. Para el diseño del aire

acondicionado, se calculó la carga térmica, cantidad de flujo de aire y cantidad de flujo de

agua helada para mantener las condiciones requeridas por las personas que se residenciarán en

estos espacios.

En el cálculo de la carga térmica se pudo observar la gran importancia que poseen cada uno

de los factores incluidos en este cálculo, como lo son el tipo de material empleado en la

construcción, la cantidad de ocupantes en el espacio, la cantidad de equipos en funcionamiento

dentro de los ambientes, y un factor muy importante y que determinó en muchos casos la

diferencia de carga con respectos a otros ambientes, la superficie vidriada que puedan tener los

espacios. El programa que se utilizó para este cálculo es bastante cómodo, y fácil de utilizar lo

cual facilitó el desarrollo del proyecto. En lo que respecta a la selección de los equipos el

programa utilizado fue una gran herramienta debido a su fácil manejo, y rápida obtención de

resultados. Dicha herramienta te da como resultado, todas las especificaciones del equipo,

características, planos y un gráfico con los niveles de ruido, esto es de mucha ayuda para la

correcta selección de los equipos.

Las limitaciones de espacio siempre son una variable a considerar, en el caso de este

proyecto la altura disponible para ubicar los equipos nos llevó a buscar la maquina más

adecuada que cumpliera con los requerimientos de carga pero también de altura. Al momento

de diseñar toda la ductería de ventilación y aire acondicionado, se mantuvo el criterio de

caídas de presión constante, y el ductulador fue de mucha ayuda a la hora de dimensionar los

ductos. De manera general se deben tomar en cuenta las consideraciones más importantes al

momento de diseñar estos sistemas para su adecuado funcionamiento, y mantenimiento. Una

correcta selección de los equipos, y un buen sistema de control, evita un gasto de energía

innecesario, así que es muy importante tomar en consideración todas estas variables para

realizar un diseño adecuado y eficiente que cumpla con los requerimientos de la mejor manera

posible.

50

BIBLIOGRAFÍA

Libros:

• ASHRAE. “ MANUAL ASHRAE”, Edición 1985

• Corporación Carrier. “Manual de Diseño de Sistemas de Aire Acondicionado” ,

Editorial McGraw – Hill, Cuarta Edición, 1965

Catálogos:

• AEROMETAL, Catalogo General de rejillas, difusores y controles”

• CFM, Catalogo de Ventiladores y accesorios

• MINISTERIO DE SANIDAD Y ASISTENCIA SOCIAL, “Gaceta Oficial de la

República de Venezuela”, No. 4044, Jueves 8 de septiembre de 1988.

Paginas Web:

• Psicometría, consultado el 16/12/2009

http://es.wikipedia.org/wiki/Psicrometr%C3%ADa

• Psicometría, consultado el 20/12/2009

http://www.emersonclimatemexico.com/mt/mt_cap_13.pdf

• Definición y tipos de ventilación, consultado 2/01/2010

http://www.ventdepot.com/mexico/temasdeinteres/ventilacion/definicion

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ANEXOS

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Documents

proyecto de aire acondicionado