INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE IRAPUATO

Carpio Granados Jesus AlbertoFrias Zamora ArmandoSantiago Snchez Juan CarlosSoto Morales Jos LuisHernndez Cano Diego Alexis

Proyecto final de la materia de refrigeracin y aire acondicionado.

Profesor: Ing. Nicols Ortega Miranda

07/05/2015Objetivo

Realizar una maqueta, en la cual se calcule todas las cargas trmicas con los mtodos y conocimientos aprendidos en clase, as como, seleccionar el tipo de aire acondicionado que nos sirva para satisfacer el confort de usuario.

Justificacin.

El aire acondicionado es un gran avance para el confort de cualquier edifico moderno, casa y empresas, ya que es 100% indispensable para procesos y salud humana, en el presente trabajo se muestra todo el proceso para la realizacin del clculo de carga trmica y la seleccin de un aire acondicionado, cabe resaltar que dicho proyecto se dise para ser cortado en la cortadora laser ubicada en el instituto tecnolgico superior de Irapuato, pero al momento de realizar dichos cortes, nos pudimos dar cuenta que a la maquina le falta mantenimiento correctivo, ya que dicha maquina no realiza cortes mayores a un rea de 25cm2, es por eso que el corte de la maqueta fue hecha manualmente por los integrantes del equipo, con segueta como herramienta principal.

Introduccin

En verano, los acondicionadores de aire y las bombas de calor funcionan de la misma manera para proporcionar enfriamiento y deshumidificacin. Extraen calor de dentro del hogar y lo transfieren afuera. Ambos sistemas tpicamente utilizan un ciclo de compresin de vapor. Este ciclo circula un refrigerante, un material que aumenta en temperatura perceptiblemente cuando es comprimido y se enfra rpidamente cuando se expande. La porcin exterior de un acondicionador de aire tpico se llama la unidad de condensacin y contiene el compresor, la parte ruidosa que utiliza la mayor parte de la energa, y la bobina de condensacin. Una unidad de condensacin enfriada por aire se debe mantener libre de plantas y de basuras que pudieran bloquear el flujo de aire a travs dela bobina o daar las aletas delgadas de la bobina. Idealmente, la unidad de condensacin debiera estar situada a la sombra. Sin embargo, no bloquear el flujo de aire a esta unidad con vegetacin densa, con cercado o con cubiertas en la parte superior. El equipo mecnico interior, llamado la unidad de control del aire, contiene la bobina del evaporador, el soplador del interior, y la extensin, o vlvula reguladora. Los controles y la canalizacin para circular el aire fro al hogar completan el sistema.

Aire Acondicionado

Los acondicionadores de aire utilizan el ciclo de compresin del vapor, un proceso de 4 pasos.

1. El compresor (en la unidad exterior) presuriza un refrigerante gaseoso. El refrigerante se calienta durante este proceso. 2. Los ventiladores en la unidad exterior soplan el aire a travs del gas presurizado caliente, a la bobina de condensacin; el gas refrigerante se enfra y se condensa en un lquido. 3. El lquido presurizado se transporta por tubos a la unidad de control de aire. Entra en una vlvula reguladora o de expansin, donde se expande y se enfra. 4. El lquido fro circula a travs de bobinas del evaporador Se sopla aire interior a travs de las bobinas y se enfra mientras que el refrigerante se calienta y se evapora. Se sopla el aire enfriado a travs de la canalizacin. El refrigerante, que ahora es un gas, vuelve a la unidad exterior donde se repite el proceso. Si las unidades no estn proporcionando suficiente deshumidificacin, la respuesta tpica del dueo de casa es bajar el termstato. Puesto que por cada grado que se baja el termstato aumentan las cuentas de enfriamiento de 3% a 7%, los sistemas que tienen eficiencias nominales altas, pero deshumidificacin inadecuada, pueden tener cuentas de enfriamiento ms altas que lo previsto. De hecho, los sistemas de alta eficiencia que funcionan mal pueden en realidad costar ms para hacer funcionar que una unidad bien diseada, de eficiencia moderada. Asegurarse que el contratista haya utilizado las tcnicas del Manual para determinar el tamao del sistema de manera que el aire acondicionado cumpla con las cargas razonables y latentes (de la humedad) en eficiencia que especifica el fabricante.Clasificacin de los equipamientosLos equipamientos de refrigeracin se utilizan para enfriar y deshumidificar el aire que se requiere tratar o para enfriar el agua que se enva a unidades de tratamiento de aire que circula por la instalacin, por ello, se pueden clasificar en dos grandes grupos: Expansin Directa. Expansin Indirecta (agua fra).Expansin DirectaSe caracterizan por que dentro del serpentn de los equipos, se expande el refrigerante enfriando el aire que circula en contacto directo con l. Dependiendo de su diseo, se distinguen varios tipos de aparatos: Compactos autocontenidos: son aquellos que renen en un solo mueble o carcasa todas las funciones requeridas para el funcionamiento del aire acondicionado, como los individuales de ventana o, en caso de mayores capacidades, los del tipo roof-top que permiten la distribucin del aire mediante conductos. Sistemas separados o split system: se diferencian de los autocontenidos porque estn repartidos o divididos en dos muebles, uno exterior y otro interior, con la idea de separar en el circuito de refrigeracin la zona de evaporacin en el interior de la zona de condensacin en el exterior. Ambas unidades van unidas por medio de tuberas de cobre para la conduccin del gas refrigerante. Sistemas multi split: consisten en una unidad condensadora exterior, que se puede vincular con dos o ms unidades interiores. Se han desarrollado equipamientos que permiten colocar gran cantidad de secciones evaporadoras con solo una unidad condensadora exterior mediante la regulacin del flujo refrigerante, denominado VRV. Todas estas unidades son enfriadas por aire mediante un condensador y aire exterior circulando mediante un ventilador. Tambin existen sistemas enfriados por agua que se diferencian de aquellos, en que la condensacin del refrigerante es producida por medio de agua circulada mediante caeras y bomba, empleando una torre de enfriamiento. Unidades porttiles: dotadas de ruedas, pueden ser fcilmente incorporadas al interior de una vivienda o una oficina. Pueden incorporar una segunda unidad que se coloca en el exterior, o simplemente expulsar el aire caliente al exterior a travs de un tubo. Bombas de calor: su caracterstica principal es que su ciclo de refrigeracin es reversible, lo que le dota de una doble funcionalidad que le permite tanto aportar calor como fro a la estancia. Es destacable tambin su mayor eficiencia energtica en comparacin con una resistencia elctrica. Su principio de funcionamiento hace a las bombas de calor principalmente apropiadas en regiones con climas templados, dado que con temperaturas exteriores extremas su eficiencia se reduce de manera notable.Expansin IndirectaUtilizan una unidad enfriadora de agua, la cual es distribuida a equipos de tratamiento de aire donde el serpentn trabaja con agua fra, denominados fan-coil; (ventilador-serpentn), que puede ser del tipo central constituido por un gabinete que distribuye el aire ambiente por medio de conductos o individuales verticales que se ubican sobre pared o bajo ventana u horizontales para colgar bajo el cielorraso.Funciones que deben cumplir los equipos de climatizacinLas funciones que deben cumplir los equipos de acondicionamiento de aire consisten en: En verano: enfriamiento y deshumectacin. En invierno: calentamiento y humectacin. Comunes en invierno y verano: ventilacin, filtrado y circulacin.Estos procesos deben realizarse: Automticamente. Sin ruidos molestos. Con el menor consumo energtico.La Clasificacin SEERLa eficiencia de enfriamiento de una bomba de calor o de un acondicionador de aire est clasificada por el Cociente de Rendimiento de Energa Estacional [Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER)], una proporcin de la cantidad promedio de enfriamiento proporcionada durante la estacin de enfriamiento a la cantidad de electricidad usada. La legislacin nacional actual exige un SEER mnimo de 13, para la mayora de los acondicionadores de aire residenciales. Las eficiencias de algunas unidades pueden exceder un SEER de 16,0. Al igual que el HSPF, se hizo un estudio modelo y se desarroll una ecuacin que modifica el SEER, basados en el diseo local de temperatura de verano. En climas ms templados, el SEER baja. En la zona de clima 4, el SEER pronosticado es aproximadamente 5% menos que el SEER reportado.

Instalacin Apropiada

Con demasiada frecuencia, el equipo de alta eficiencia de enfriamiento y de calefaccin est instalado incorrectamente, lo que puede hacerlo funcionar con una eficiencia perceptiblemente reducida. Un sistema de aire acondicionado con un SEER de 13 que est instalado mal con canalizacin que se filtra puede funcionar con un rendimiento del 25% a 40% ms bajo durante el tiempo caluroso. Los tpicos problemas de instalacin son: La carga incorrecta del sistema- el refrigerante del sistema de enfriamiento es la parte del sistema que hace la mayor parte del trabajo-fluye de ida y vuelta entre la bobina interior y la bobina exterior, cambiando condiciones, y experimentando compresin y expansin. Un sistema puede tener muy poco o demasiado refrigerante. El contratista de HVAC debe utilizar los procedimientos de instalacin del fabricante para cargar el sistema correctamente. La carga correcta no se puede asegurar por medidas del calibrador de presin solamente. En la construccin nueva, el refrigerante se debe pesar. Entonces, utilizar el mtodo de temperatura de sobrecarga o, para ciertos tipos de vlvulas de expansin, el mtodo subenfriamiento, para confirmar que la carga est correcta. Flujo de aire reducido-si el sistema tiene canalizacin mal diseada, constricciones en el sistema de distribucin de aire, filtros atascados o filtros ms restrictivos, u otros impedimentos, puede que el soplador no pueda transportar aire adecuado por las bobinas interiores del sistema de enfriamiento. El flujo de aire reducido del 20% puede reducir la eficiencia de funcionamiento de la unidad por alrededor de 1,7 puntos SEER; de esta manera, una unidad con un SEER de 13,0 funcionara solamente a un SEER de 11,3. El flujo de aire inadecuado a la unidad exterior- si la unidad exterior est situada debajo de una cubierta o dentro de un recinto cerrado, la circulacin adecuada de aire entre la unidad y el aire exterior puede no tener lugar. En tales casos, la temperatura del aire alrededor de la unidad se eleva, de tal modo que se hace ms difcil que la unidad enfre el refrigerante que est circulando. La eficiencia de una unidad rodeada por el aire exterior que es de 10 grados ms calurosa que la temperatura del ambiente exterior se puede reducir ms de un 10%.

Diseo y clculo de la carga trmica total

Diseo en Solidworks

Mamposteria exterior:

8 plg de espesorTamb(Text)=27CR=5.5Tconfort(Tint)=20C

Uw=0.8T = 7C

TechoTecho coladoAislamientoLiquidoCubierta metalica

Ri=8Ur=0.11

Pared interior

Densidad= 0.80 #/ft3Espesor= 6 plgUw=0.31

Piso: Loseta cermica.

R por espesor nominal = 0.05

Ventanas

Vidrio PlanoVidrio Sencillo U=0.73Marco de metalFactor de ajuste 1.00

Puertas

Madera maciza de 1 plg de espesor

U=0.64

Oficina 1

16.4 ft

13.1 ft

rea de ventana

rea total

Q pared exterior oficina 1

Oficina 2

rea pared U=rea pared con ventana

rea total 2.

Q pared exterior oficina 2

Oficina 3

rea pared 1 t=rea ventana 1

rea pared 2 t=rea ventana 2

Carga por personas.

Recepcin.

rea pared con ventana

rea de ventana

rea pared con puerta rea de puerta principal

rea pared

Puerta principal acero de de espesor con relleno de lana mineral

rea techo Utecho=

rea piso

Razn promedio de transferencia de calor por paredes, techo, piso y ventanas de todo el edificio.

Seleccin del equipo

Conociendo la carga trmica total, se puede determinar el equipo comercial , el cual se adapta a las instalaciones del edificio diseado.De un catlogo comercial se ha seleccionado el siguiente aire acondicionado con una capacidad de 88,000 BTU

Conclusin.

En base al estudio realizado se comprob que para tener un confort adecuado se necesita conocer cada una de las cargas trmicas para observar la manera en que influye la seleccin del equipo adecuado, ya que sin dicho estudio, el equipo seleccionado pueda que no cumpla el confort necesario para las personas.

Por otra parte la distribucin de aire, mediante el uso de conductos es esencial para hacer llegar ventilacin en zonas en donde las personas desean tener un mejor confort para la realizacin de sus labores diarias, adems para la seleccin del equipo se debe tener en cuanta diferentes factores externos, como la ubicacin geogrfica y la poca del ao, ya que no es lo mismo tener un clima en invierno que en verano, por lo tanto teniendo todos estos factores se puede seleccionar ptimamente y confortablemente el equipo adecuado.