Proyecto de Aire Acondicionado de Vivienda Unifamiliar

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    INTRODUCCIÓN

    Un aparato de aire acondicionado es un artículo de necesidad que disfrutan

    mucha personas en la sociedad actual, pues es muy utilizado en empresas, demáslugares de trabajo, en hogares, entre otros. Un mal funcionamiento de las

    instalaciones de aires acondicionados además de privar a las personas de este

    sistema de refrigeración ambiental puede provocar problemas de salud como tos,

    mareos, nauseas, problemas respiratorios, etcétera; por lo tanto, es menester la

    aplicación de un debido mantenimiento para su continuo funcionamiento. Se

    pretende que éste estudio sirva como marco de referencia para profundizar

    investigaciones sobre mantenimiento de equipos de aire acondicionado.

    Entre los sistemas de acondicionamiento se cuentan los autónomos y los

    centralizados. Los primeros producen el calor o el frío y tratan el aire (aunque a

    menudo no del todo). Los segundos tienen un/unos acondicionador/es que

    solamente tratan el aire y obtienen la energía térmica (calor o frío) de un sistema

    centralizado. En este último caso, la producción de calor suele confiarse a calderas

    que funcionan con combustibles. La de frío a máquinas frigoríficas, que funcionanpor compresión o por absorción y llevan el frío producido mediante sistemas de

    refrigeración. 

    La expresión aire acondicionado suele referirse a la refrigeración, pero no es

    correcto, puesto que también debe referirse a la calefacción, siempre que se traten

    (acondicionen) todos o algunos de los parámetros del aire de la atmósfera. Lo que

    ocurre es que el más importante que trata el aire acondicionado, la humedad delaire, no ha tenido importancia en la calefacción, puesto que casi toda la humedad

    necesaria cuando se calienta el aire, se añade de modo natural por los procesos de

    respiración y transpiración de las personas. De ahí que cuando se inventaron

    http://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_%28calefacci%C3%B3n%29http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinas_frigor%C3%ADficashttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_compresi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_absorci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_refrigeraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_refrigeraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_refrigeraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_refrigeraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_absorci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_compresi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinas_frigor%C3%ADficashttp://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_%28calefacci%C3%B3n%29

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    máquinas capaces de refrigerar, hubiera necesidad de crear sistemas que

    redujesen también la humedad ambiente.

    OBJETIVO

    Diseñar el sistema de aire acondicionado para una Vivienda Unifamiliar de 99 m2 

    en la zona de Ciudad Guayana, Venezuela 

    Objetivos Específicos

    1. 

    Determinar las condiciones de diseño de la vivienda.2.  Calcular las cargas térmicas que afectan a la vivienda.

    3.  Hacer el estudio psicométrico de las cargas térmicas.

    4.  Seleccionar la unidad de aire acondicionado.

    5.  Calcular los ductos y elementos terminales para el sistema.

     ALCANCE

    Con la ejecución del presente trabajo se realizará el diseño de un sistema de

    aire acondicionado para una vivienda de 99 m2 en Ciudad Guayana, Estado Bolívar,

     Venezuela.

    DELIMITACIONES

    El estudió térmico realizado a la vivienda unifamiliar será válido sólo para la

    vivienda de 99 (en la que se basa este proyecto) y para la zona geográfica dePuerto Ordaz, Estado Bolívar Venezuela. Esto, pues, se consideran distintas las

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    condiciones atmosféricas, que mucho influyen en los cálulos realizados dentro del

    proyecto, en otra parte del país o del mundo. También, la geometría de la casa

    también influye en los cálculos, por lo cual este proyecto no sería válido para otra

    vivienda con una geometría diferente. Mas sin embargo, este proyecto puede

    servir de guía para la elaboración de otro similar.

    JUSTIFICACIÓN

    Para un buen confort del ser humano, es necesario, entre muchas otras

    cosas, estar a una temperatura y humedad confortable para el cuerpo humano. En

    Ciudad Guayana las temperaturas pueden ser relativamente elevadas en lamayoría del año, por lo que se requiere que las edificaciones cuenten con un

    sistema de aire acondicionado, para crear confort en las mismas. Este trabajo es

    llevado a cabo bajo esta razón; diseñar un sistema de aire acondicionado a una

    edificación ya establecida.

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    UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO

    El sistema de aire acondicionado se diseñará para una vivienda unifamiliar ubicada

    en la urbanización Villa Asia, Manzana 6, calle Camboya, casa Mary #10. Alta VistaSur, Parroquia Universidad, Ciudad Guayana, Estado Bolívar, Venezuela.

    USO DEL ESPACIO

    El ambiente es una vivienda unifamiliar, en la cual habitarán un máximo de 6personas y un mínimo 1 (una). Ninguna de las personas presenta algún tipo decuidado especial, y en el interior de la vivienda será un área libre de humo de

    tabaco. 

    MEMORIA DE CÁLCULO

    DATOS:

    Cantidad de personas: 6

     Ventanas:

    Orientación Designación Dimensiones (m) Cant. Área (m2)

    SE V-1 0,63 x 0,7 1 0,315 

    SE V-2 0,63 x 1 2 1,26

    SO V-3 1,7 x 2,1 2 7,14 

    NO V-4 0,63 x 1 2 1,26

    NE V-5 0,63 x 0,7 3 1,323 

    NE V-6 0,63 x 1 3 1,89 

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    Puertas

    Puerta principal SO: 0,8 x 2,1 m

    Puerta trasera NE: 0,8 x 2,1 m

     Área de Piso = 99 m2 = 1065,6 ft2 

     Área de Techo = 99 m2 = 1065,6 ft2 

    Humedad Específica

    We = 140 granos/Lbm de aire limpio

    Wr = 54 granos/Lbm de aire limpio

    CONDICIÓN DE DISEÑO

    Condiciones

    Condiciones Exteriores: 95 °F bulbo seco y 81 °F bulbo húmedo

    Condiciones Interiores: 75 °F bulbo seco. Humedad: 50 %

    Ubicación: Puerto Ordaz, Ciudad Guayana, Estado Bolívar

    Tipo de Instalación: Vivienda unifamiliar

    Tiempo de Utilización: 12 horas

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      Materiales de Construcción:

    -  Techo: bloque hueco de concreto, friso de cemento y arena

    ¼” por ambos lados, fieltro asfáltico 3/8”, película de aire en

    movimiento 7,5 mph y película de aire quieto.

    Paredes exteriores: Ladrillo macizo, friso de cemento y arena

    ¼” por ambos lados, película de aire en movimiento 7,5 mph

    y película de aire quieto.

    -  Paredes interiores: Bloque de arcilla de 4”, friso y cemento de

    arena ¼” por ambos lados y película de aire quieto por ambos

    lados.

    -  Piso: Concreto Macizo C3, Yeso ¾ y Linoleum 1/8.

    -  Puerta: Madera de 2’’. 

    Ocupación: Máxima: 6 personas; Mínima: 1 persona.

    Iluminación: Fluorescente. Nivel de Iluminación = 160 watios/m2.

    I.  DÍAS CRÍTICOS DE DISEÑO

    Día Crítico de Diseño

    Orientación Fecha Hora

    Sureste 21 DIC 10 am

    Noroeste 21 JUN 4 pm

    Suroeste 21 DIC 4 pm

    Noreste 21 JUN 10 am

    Por ser techo insolado, a las horas

    anteriores se les incluye, 4pm y 6pm

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    II.  CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA

     A.  LADO SURESTE

     Ventanas

    Designación Dimensiones (m) Cant. Área (m2)

     V-1 0,63 x 0,7 1 0,315 

     V-2 0,63 x 1 2 1,26

     Área Total de Ventanas

     Ventana SE = 1,575 m2 = 16,953 ft2

     Área Pared Exterior

    Pared SE = 9 m x 3,2 m = 28,8 m2 = 310,00 ft2

     Área Total Pared SE = 24,225 m2 = 260,7557 ft2

    SE: 21 DICIEMBRE. 10 am

    1. 

    Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde, Av = 16,953 ft2

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Diciembre y Sureste (Tabla 3) = 249

    FCE = Por ser SE a las 10 am (Tabla 6) = 0,79

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    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 310,00 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    ∑ ∑

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

          

     

    Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    á 

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    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

          

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

      

          

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

     

       

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      SE: 21 DICIEMBRE. 4 pm 

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 16,953 ft2

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Diciembre y Sureste (Tabla 3) = 249

    FCE = Por ser SE a las 10 am (Tabla 6) = 0,79

    FCE = Por ser SE a las 4 am (Tabla 6) = 0,22

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 310,00 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

     

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    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

      ∑

       

    SE: 21 DICIEMBRE. 6 pm

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 16,953 ft2

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Diciembre y Sureste (Tabla 3) = 249

    FCE = Por ser SE a las 6 am (Tabla 6) = 0,18

     

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    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 310,00 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

          

     Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2

     U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    á  ∑

     

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    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

     

        

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

     

     

          

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

      ∑

     

     

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    B.  LADO NOROESTE

     Ventanas

    Designación Dimensiones (m) Cant. Área (m2)

     V-4 0,63 x 1 2 1,26

     Área Total de Ventanas

     Ventana NO = 1,26 m2 = 15,563 ft2

     Área Pared Exterior 

    Pared NO = 9 m x 3,2 m = 28,8 m2 = 310,00 ft2

    NO: 21 JUNIO. 4 pm

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     

    Donde,

     Av = 15,563 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Junio y Noroeste (Tabla 3) = 199

    FCE = Por ser NO a las 4pm (Tabla 6) = 0,73

     

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    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 310,00 ft2

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    ∑ ∑

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

     

          

    Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    á 

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    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

          

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

      

          

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

      ∑

     

     

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      NO: 21 JUNIO. 6 pm

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 15,563 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Junio y Noroeste (Tabla 3) = 199

    FCE = Por ser NO a las 6pm (Tabla 6) = 0,82

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 310,00 ft2

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    ∑  

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

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    Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    á  ∑

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

          

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

        

        

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    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

      ∑

       

    Calor por conducción, Convección. Puerta Interior

      ∑

     

     

    C.  LADO SUROESTE

     Ventanas

    Especificación Dimensiones (m) Cantidad Área (m2)

     V-3 1,7 x 2,1 2 7,14 

     Área Total de Ventanas

     Ventana SO = 7,14 m2 = 27,9862 ft2

     Área Pared Exterior

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    Pared SO = 10,9 m x 3,2 m = 34,88 m2 = 375,45 ft3

     Área Total Pared SE = 27,74 m2 = 298,59 ft2

      SO: DICIEMBRE 21. 4PM.

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 27,9862 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Diciembre y Suroeste (Tabla 3) = 249

    FCE = Por ser SO a las 4pm (Tabla 6) = 0,81

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 298,59 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

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    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

          

     Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2

     U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    á  ∑

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

          

     

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    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

     

     

          

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Interior

     

     

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

     

    ∑ ∑

     

     

      SO: DICIEMBRE 21. 6PM.

    1. 

    Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

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     Donde,

     Av = 27,9862 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Diciembre y Suroeste (Tabla 3) = 249

    FCE = Por ser SO a las 6 pm (Tabla 6) = 0,69

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 298,59 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    ∑ ∑

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

          

     

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    Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

    á  ∑

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

          

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

      

          

     Calor por Conducción, Convección. Vidrio Interior

      

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    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

      ∑

     

     

    D.  LADO NORESTE

    Designación Dimensiones (m) Cantidad Área (m2)

     V-5 0,63 x 0,7 3 1,323 

     V-6 0,63 x 1 3 1,89 

     Área Total de Ventanas

     Ventana NE = 3,213 m2 = 34,584 ft2

     Área Pared Exterior 

    Pared NE = 10,9 m x 3,2 m = 34,88 m2 = 375,45 ft2

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     Área de la Puerta

    Puerta NE : 1 x 2,1 m = 2,1 m2 = 22,6042 ft2

     Área Total Pared SE = 29,567 m2 = 318,26 ft2

      NE: 21 JUNIO. 10 am

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 34,584 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Junio y Noreste (Tabla 3) = 199

    FCE = Por ser NE a las 10 am (Tabla 6) = 0,37

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 318,26 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

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    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

          

     

    Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

     

       

     

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

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    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Interior

     

     

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

     

    ∑ ∑

     

     

    Calor por conducción, Convección. Puerta Interior

      ∑

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      NE: 21JUNIO. 4 pm.

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 34,584 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Junio y Noreste (Tabla 3) = 199

    FCE = Por ser NE a las 4 pm (Tabla 6) = 0,2

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 318,26 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

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    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,3

          

     

    Techo Exterior

     

    Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para el

    techo, por lo que At = 1065,6 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

     

    DT= Diferencial de temperatura corregida = 0,2

     

       

     

     

    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Exterior

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    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Interior

     

     

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

     

    ∑ ∑

     

     

    Calor por conducción, Convección. Puerta Interior

      ∑

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      NE: 21JUNIO. 6 pm.

    1.  Ganancia Térmica por radiación solar en ambiente

     Donde,

     Av = 34,584 ft2 

    Fs = Por ser vidrio color Ambar (Tabla 13) = 0,7

    FGCS = Por ser Junio y Noreste (Tabla 3) = 199

    FCE = Por ser NE a las 6 pm (Tabla 6) = 0,16

     

    2.  Conducción, Convección y Radiación Combinada

    Pared Exterior

     Hc = Flujo de calor a través del techo a pared exterior

     A = Aréa de techo o pared exterior. En este caso se va a realizar el cálculo para la

    pared, por lo que Ap = 318,26 ft2 

    U = Coeficiente transferencia de calor pared o techo.

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    Calor por Conducción, Convección. Vidrio Interior

     

     

     

    Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

     

    ∑ ∑

     

     

    Calor por conducción, Convección. Puerta Interior

      ∑

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    CÁLCULOS EQUIVALENTES PARA TODAS LAS ORIENTACIONES

    Calor por Conducción, Convección. Techo Interior

      Ati = 861,1128 ft2 

     

       

    Calor por Conducción, Convección. Piso Interior

      Api =

     ft2 

    ∑ ∑

     

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    Calor por Conducción, Convección. Piso Interior Comunica con Tierra

      Asi =  ft2 

     

    Tw = 82°F

       

    Calor por Iluminación

      Asu = 80 m2 

    Filu = Por iluminación Fluorescente = 160 watios/m2

    a2 = 1,25 (Fluorescente)

    Calor por Personas

         

    N° de personas = 6

    De la tabla 11 para un actividad: Sentado, Trabajo y TBS = 75°, se tiene

    Mets= 240

    Metl= 160

     

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    Calor debido al aire fresco

    a)  En base al área de piso

       siendo:

     AF1  : flujo de aire fresco, pie3 /min.

     Asu : área de piso, pie2 = pie2 N

    1  : flujo de aire fresco por área de piso, PCM/pie2  (Ver tabla 12, para un

    apartamento) = 0,33

     

    b) En base al número de personas

          siendo:

     AF1  : flujo de aire fresco, pie3 /min.

    N2  : flujo de aire fresco por área de piso, PCM/pie2  (Ver tabla 12, para un

    apartamento) = 20

     

    Se escoge el mayor resultado entre AF1 y AF2

    Luego la carga sensible y latente debido al aire fresco es:

         

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    TABLAS RESUMEN DE LAS CARGAS CÁLCULADAS ANTERIORMENTE

    Resumen Orientación SURESTE

    Tipo de Carga Carga * + 

    10amCarga * + 4pm

    Carga * + 6pm

    Ganancia Térmica por RadiaciónSolar en Ambiente    

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Pared)   

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Techo)    

     Vidrios Exteriores      Calor por Conducción,

    Convección Vidrio Interior. 

    Calor por Conducción,

    Convección de Pared Interior.

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    Resumen Orientación NOROESTE

    Tipo de Carga Carga * + 

    4pm

    Carga * + 6pm

    Ganancia Térmica por RadiaciónSolar en Ambiente  

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Pared)  

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Techo)   

     Vidrios Exteriores  Calor por Conducción,

    Convección Vidrio Interior. 

    Calor por Conducción,

    Convección de Pared Interior. 

    Resumen Orientación SUROESTE

    Tipo de Carga  Carga * + 4pm Carga * + 6pmGanancia Térmica por Radiación

    Solar en Ambiente   

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Pared)  

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Techo)  

     

     Vidrios Exteriores Calor por Conducción,

    Convección Vidrio Interior. 

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    Calor por Conducción,

    Convección de Pared Interior. 

    Resumen Orientación NORESTE

    Tipo de Carga Carga * + 

    10amCarga * + 4pm

    Carga * + 6pm

    Ganancia Térmica por

    Radiación Solar en Ambiente     

    Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Pared)      Conducción, Convección y

    Radiación combinada. (Techo)   

     Vidrios Exteriores   Calor por Conducción,

    Convección Vidrio Interior. 

    Calor por Conducción,Convección de Pared Interior.  

    Calor por conducción,

    Convección. Puerta Interior. 

    III. 

    CÁLCULO TOTAL DE CARGA

    Se va a realizar un ejemplo y los demás resultados se presentan en una tabla. Es

    importante recalcar que el siguiente proceso se va a realizar para cada todas las

    horas de cada orientación, por ejemplo:

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    21 de Junio 10 am. Orientación Noreste

     

    Donde,

    Hr : Ganancia Térmica por Radiación Solar en Ambiente

    Hc, pe: Conducción, Convección y Radiación combinada. (Pared)

    Hc, pi : Calor por Conducción, Convección de Pared Interior

    Hc, te: Conducción, Convección y Radiación combinada. (Techo)

    Hc, ti: Calor por Conducción, Convección. Techo Interior

    Hc, ve : Vidrios Exteriores

    Hc, vi : Calor por Conducción, Convección Vidrio Interior

    Hilum : Calor por Iluminación

    Hsmest : Calor por Persona, Sensible

    Hcpi : Calor por Conducción, Convección. Piso Interior

    HCsi : Calor por Conducción, Convección. Piso Interior Comunica con Tierra

    Hcpu: Calor por conducción, Convección. Puerta Interior

     

     

       

       

       

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    Para los demás casos, se recuerda que la carga sensible interna y carga sensibleexterna se mantienen igual, se tiene lo siguiente,

    Día / Hora/

    Orientación

    Carga

    Sensible

    Interna

    (BTU/hr)

    Carga

    Latente

    Interna

    (BTU/hr)

    Total

    Carga

    Interna

    (BTU/hr)

    Total

    Carga

    Externa

    (BTU/hr)

    Total

    Carga

     Ambiente

    (BTU/hr)

    21 Dic.10am

    SE          21 Dic. 4pm SE 83764.8679   84604.8679 22756.1094 107360.977321 Dic. 6pm SE 82695.2533   83535.2533 22756.1094 106291.362721 Dic. 4pm NO 83943.0101   84783.0101 22756.1094 107539.119521 Dic. 6pm NO 84099.2350   84939.2350 22756.1094 107695.344421 Jun. 4pm SO 83938.7347   84778.7347 22756.1094 107534.844121 Jun. 6pm SO 83041.0660   83881.0660 22756.1094 106637.1754

    21 Jun.

    10amNE 76531.8286

     77371.8286 22756.1094 100127.9380

    21 Jun. 4pm NE 81636.8047   82476.8047 22756.1094 105232.914121 Jun. 6pm NE 80769.5830   81609.5830 22756.1094 104365.6924

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     Ahora para este Centro de Conferencia se tiene que la Carga Total Máxima se

    presenta el día 21 de Diciembre a las 6 pm, siendo la carga igual a 107695,3444

    BTU/hr para un área de 80 m2. La capacidad de refrigeración necesaria es de

    8,9746 Ton/hr.

    Se procede a dividir esta carga entre los sub-ambientes que hay en la Vivienda

       Área 1 : Habitación Principal = 11,2 m2 

        

       

       Área 2 : Habitación 1 = 11,2 m2 

        

       

       Área 3 : Habitación 2 = 11,2 m2 

        

       

       Área 4 : Sala-Comedor-Lavadero = 22,4 m2 

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      Factor de Calor Sensible Interno

     

     

     

      Factor de Calor Sensible Total

         

      Factor de Calor Sensible Efectivo

     Se sabe que el factor de By-Pass (BF) se encuentra entre 0,1 y 0,2. Por lo

    cual se va a tomar el valor de 0,2, por seguridad. Se recuerda que  y ; luego

       

    Se grafican los valores anteriores en la carta psicométrica

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    De carta psicométrica se tiene que:

     hs=23,5 Btu/Lb,

    Tm= 76ºF,

    hm=29,3 Btu/lb

    Con estos datos podemos calcular el caudal de suministro

       

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     V.  SELECCIÓN DE LA UNIDAD

    Selección de la unidad: Catálogo LG

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      .

    Dato comprobatorio

     Debe estar entre 5% a 15% mayor que el  del sistema en latabla de carga térmica. En nuestro caso:

    ( )  ; Valor aceptable!

    Requerimientos Básicos del serpentín

    Htt >1,05-1,15*  >-    75º

    Hr 50%

      95ºFHs 23,8 Btu/lb

    Hm 29,3 BTU/lb

    TADP 59,2 ºF

    1) Curva de Confort:

    En la siguiente grafica se muestra el rango de temperatura de confort.

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    La temperatura interior está dentro del índice de valoración del confort para las

    personas.

    24,44ºC

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     VI.  CÁLCULO DE DUCTOS

    Distribución de ducto de unidad para aire fresco de 10 Ton

    Se aplica el método de igual fricción, para calcular las pérdidas en el ducto, se

    parte del caudal que circula y la velocidad que se asume. Se tiene que el caudal

    por el ducto es Q = 4060 cfm y se recomienda una velocidad de V = 1200

    pies/min. En la siguiente gráfica se muestra el resultado

    2

    360

    3

    1,4

    0,5

    2

    2

    2

    1,5

    2,3

    0,6

    800

    800

    800

    1300

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    De la gráfica ΔP/L=0,073 pulgada/pie. Con este valor de f y el flujo de aire de cada

    tramo se determina el diámetro circular equivalente para todos los tramos (en la

    carta de fricción), sus tamaños (tabla Nº 3) y su pérdida de presión

    correspondiente en base a su longitud equivalente (Tabla N°1), se va a realizar un

    ejemplo de un tramo cualquiera, para los demás se muestran los valores en una

    tabla:

    Tramo 2-3

    Q = 800 cfm

     ΔP/L=0,073  Diámetro Equivalente = 13,8 pulg   (Tabla N°3)  21 pulg x

    8’’  

    (Tabla N°1)  Longitud Equivalente = 5,8 pie

            

    Se muestran los valores para los demás tramos en la tabla siguiente

    TramoCaudal

    (cfm)

     Velocidad

    (pie/min)

    Deq 

    (pulg)

     A x B

    (pulg)

    Leq (pie)

    Pérdida por Presión(pulg H2O) de

    acuerdo a Leq

    1-2 4060 1200 25,5 24x21’’   11,5 0,008395

    2-3 800 800 13,8 21x8’’   5,8 0,004234

    2-4 800 800 13,8 21x8’’   5,8 0,004234

    2-5 2460 1080 21 22x17’’   10,35 0,007555

    5-6 800 800 13,8 21x8’’   5,8 0,004234

    5-7 1660 950 18 16x17’’   9 0,00657

    7-8 1300 900 16,6 18x13’’   6,85 0,005

    7-9 360 640 10 11x8’’   4,4 0,003212

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      Cálculo de Pérdidas por Presión

    a) 

    Tramo 1-2

    Q = 4060 cfm.

     ΔP/L=0,115  Diámetro Equivalente = 25,5 pulg  (Tabla N°3)  24 pulg x 21’’  

    (Tabla N°1) Longitud Equivalente = 11,5 pie

    TramoCaudal

    (cfm)

     Velocidad

    (pie/min)

    Deq 

    (pulg)

     A x B

    (pulg)

    Leq 

    (pie)

    1-2 4060 1200 25,5 24x21’’   11,5

     Ya que en este tramo se tienen dos codos de 90°, la pérdida de presión es:

      Pérdida de Presión

        En Curvas

     Ya que en este tramo se tienen dos codos de 90°, la pérdida de presión es

         

      En el ducto

    Se sabe que la distancia de este tramos es 3,8 m = 3800 mm

    ( )  

  • 8/17/2019 Proyecto de Aire Acondicionado de Vivienda Unifamiliar

    56/65

             

      Recuperación Estática

    Ésta existe antes del tramo 2-3, se sabe que la velocidad inicial (Ce) es

    1200 pie/min = 6,096 m/s y la velocidad de salida (Cs) es 1080

    pie/min=5,4864 m/s

     

     

        

    b) Tramo 2-5

    Q = 2460 cfm.

     ΔP/L=0,073  Diámetro Equivalente = 21 pulg   (Tabla N°3)  22 pulg x 17’’  

    (Tabla N°1)  Longitud Equivalente = 10,35 pie

    TramoCaudal

    (cfm)

     Velocidad

    (pie/min)

    Deq 

    (pulg)

     A x B

    (pulg)

    Leq 

    (pie)

    2-5 2460 1080 21 22x17’’   10,35

      Pérdida de Presión

        En el ducto

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    Se sabe que la distancia de este tramos es 3 m

    ( )  

             

      Recuperación Estática

    Esta existe entre el tramo 2-3 y 3-4, se sabe que la velocidad inicial (Ce) es

    1080 pie/min=5,4864 m/s y la velocidad de salida (Cs) es 950 pie/min =

    4,826 m/s

     

     

        

    c)  Tramo 5-7

    TramoCaudal

    (cfm)

     Velocidad

    (pie/min)

    Deq 

    (pulg)

     A x B

    (pulg)

    Leq 

    (pie)

    5-7 1660 950 18 16x17’’   9

      Pérdida de Presión

        En el ducto

    Se sabe que la distancia de este tramos es 0,7 m

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    58/65

    ()  

             

      Recuperación Estática

    Esta existe entre el tramo 5-7 y 7-8, se sabe que la velocidad inicial (Ce) es

    950 pie/min = 4,826 m/s y la velocidad de salida (Cs) es 900 pie/min=4,572

    m/s

     

     

        

    d) Tramo 7-8

    TramoCaudal

    (cfm)

     Velocidad

    (pie/min)

    Deq 

    (pulg)

     A x B

    (pulg)

    Leq 

    (pie)

    7-8 1300 900 16,6 18x13’’   6,85

      Pérdida de Presión

        En el ducto

    Se sabe que la distancia de este tramos es 2 m

    ( )  

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    59/65

     

             

      Pérdida por Rejilla

     

        

      Cálculo de la Pérdida Total  

     

      Cálculo de los Ramales

    Para el cálculo de ramales, se debe tomar en cuenta que la pérdida total que se

    obtiene en cada uno de los circuitos debe ser igual a lo que se obtuvo de la ramaprincipal.

     

    Cálculo de la pérdida de presión :

     

       Cálculo de la pérdida de presión :

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    60/65

       

     

    Cálculo de las pérdida de presión   y :

     

     VII.  ELEMENTOS TEMINALES

      Cálculo de Rejillas

    √   Donde,

    para propósitos prácticos     ; siendo L la altura de recinto, en nuestrocaso L = 3 m.K 2 = 0,4, para una disposición de rejillas divergentes con ángulo de divergencia de

    60°

    Sustituyendo,

    √   

    Se despeja a x b

    ( ) 

     

      Para las Rejillas en 3, 4 y 6

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    En éstas el caudal es de Q = 800 cfm = 22,64 m3 /min, se aplica la fórmula

    anterior

     

     Se asumen valores para a y b

    a = 100 cm ; b = 68,2 cm

      Para la Rejilla en 8

    En éstas el caudal es de Q = 1300 cfm = 36,79 m3 /min, se aplica la fórmula

    anterior

       

    Se asumen valores para a y b

    a = 150 cm ; b = 120 cm

     

    Para la Rejilla en 9

    En éstas el caudal es de Q = 360 cfm = 10,188 m3 /min, se aplica la fórmula

    anterior

       

    Se asumen valores para a y b

    a = 46,1 cm ; b = 30 cm

      Cálculo de Ductos de Retorno

    Se realiza el mismo procedimiento mostrado en la parte anterior cuando se

    calcularon los diámetros equivalentes y las áreas de ductos, por el método de igual

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    fricción. Se partió de una velocidad de 600 fpm y con un caudal de 2030 cfm. Se

    utiliza la carta de fricción para determinar el diámetro equivalente y la velocidad y

    de la tabla N° 3 se obtienen las áreas, por último de la tabla N°1 se calcula el valor

    de longitud equivalente

    TramoDeq 

    (pulg)

     A x B

    (pulg)

    Leq 

    (pie)

    Pérdida por Presión

    (pulg H2O) de

    acuerdo a Leq

    1 14 15x11’’   6,1562 0,001293

    2 14 15x11’’   6,1562 0,001293

    3 14 15x11’’   6,1562 0,001293

    4 14 15x11’’   6,1562 0,001293

    5 14 15x11’’   6,1562 0,001293

      Cálculo de Rejillas (Retorno)

    √   Donde,

    para propósitos prácticos     ; siendo L la altura de recinto, en nuestrocaso L = 4 m.

    K 2 = 0,4, para una disposición de rejillas divergentes con ángulo de divergencia de

    60°

    Sustituyendo,

    √   

    Se despeja a x b

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    ( ) 

     

      Para todas las Rejillas de retorno

    En éstas el caudal es de Q = 406 cfm = 11,4898 m3 /min, se aplica la fórmula

    anterior

       

    Se asumen valores para a y b

    a = 48 cm ; b = 36,6 cm

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    MEMORIA DESCRIPTIVA

      TIPO DE SISTEMA

    Lg Split Tipo Gabinete

    Model : TN-C120BT00

    10 Toneladas, 220 Volts, trifásico (3ø), control remoto alámbrico.

      Características:

    Tamaño compacto.

    Tarjeta de control micro computarizada.

    Paneles de servicio de fácil acceso.

    Filtros anti -Hongo higiénicos.

    Control remoto alámbrico.

    Medidas:

    Unidad interna: 1.760x890x840(mm)

    Unidad externa: 1330x1570x740(mm)

    COMPONENTES QUE INTEGRAN EL SISTEMA

      Unidad Externa (Compresor)

      Unidad Interna

      Ductos Externo

      Ductos Internos

      Rejillas de Suministro

      Ductos de Retorno

      Rejillas de Retorno

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    COSTO

    El equipo Lg Tipo Gabinete para 10 Tn, tiene un costo de 46,859 BsF.