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  • ACONDICIONAMIENTODELAIRETESISPROFESIONAL

    INSTITUTOPOLITECNICONACIONALESIMEUPA

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    La culminacin de la carrera de Ingeniero Mecnico con la realizacin de esta tesis profesional, ha estado llena de retos y logros, pero he sido afortunado al estar siempre acompaado por las personas que amo y que me han acompaado en este recorrido, sin olvidar a las que con su apoyo han sido parte de mi formacin profesional. Y es a todos ellos a los que hoy les dedico esta tesis. A mis padres. Ing. Zaidel Ceballos Jarqun. Sra. Marbella Rosado Cheng A mis hermanas. Lic. Azucena Ceballos Rosado Ing. Sandy Ceballos Rosado A mi hija.

    Valeria Ceballos Lpez A mi novia. milie Ct-Anderson A mis tos.

    Edilberto Ceballos Jarqun Anbal De La Cruz Rosado Carmen Lpez Felipe A mis hermanos. Anbal De La Cruz Lpez Manuel De La Cruz Lpez Edgar De La Cruz Lpez A los ingenieros. Ing. Agustn Lpez Maldonado Ing. Rubn A. Crdoba Toledo A mis abuelos. A mis amigos. A mis profesores. A la Escuela Superior De Ingeniera Mecnica y Elctrica del IPN por acogerme entre sus aulas y hacerme parte de esta gran institucin.

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    NDICE Pagina INTRODUCCIN. 1 CAPITULO 1. 1 1 Generalidades. 1 1.1 Historia del aire acondicionado. 1 1.2 Acondicionamiento del aire. 4 1.3 Aplicaciones del aire acondicionado. 6

    1.3.1 Casos tpicos de comodidad humana. 6 1.3.2 Casos tpicos de conservacin y proceso industrial. 7

    1.4 Levantamiento de los componentes del espacio bajo tratamiento. 7 1.5 Clasificacin a las instalaciones de aire acondicionado. 9 1.5.1 Instalaciones centrales e individuales. 9

    1.5.2 Instalaciones directas e indirectas. 9 1.6 Conceptos de aire acondicionado. 10 1.7 Ciclo inverso de Carnot. 18 1.8 Ciclo bsico de refrigeracin. 19 1.9 Tratamiento de aire y ventilacin para unidades mdicas y de prestaciones sociales. 22 1.10 Criterios generales para acondicionamiento de aire y ventilacin en el sector salud. 23 1.11 Descripcin del servicio de ciruga y sala de expulsin. 25 1.12 Solucin de esta necesidad. 25 CAPITULO 2 2. Balance trmico. 27 2.1 Introduccin. 27 2.2 Que es el balance trmico? 28 2.3 Para que sirve el balance trmico? 29 2.4 Como se calcula el balance trmico? 31

    2.4.1 Carga trmica generada a travs de las paredes. 31 2.4.1.1 Calor transferido a travs del subsuelo. 33 2.4.2 Carga trmica generada por ocupantes. 34 2.4.3 Carga trmica generada por alumbrado y equipo. 35 2.4.4 Carga trmica generada por infiltracin. 36 2.4.5 Carga trmica generada por efecto solar. 37 2.5 Condiciones de diseo interiores para diversas reas de un hospital. 39 2.6 Requerimientos del sistema de aire acondicionado. 40 2.7 Datos de levantamiento. 41 2.8 Descripcin del rea. 44 2.9 Materiales utilizados en la construccin del lugar. 48

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    Pagina 2.10 Propiedades trmicas del los materiales de construccin y aislamientos. 49 2.11 Balance trmico para verano. 52

    2.11.1 Carga trmica generada a travs de las paredes. 52 2.11.2 Carga trmica generada por ocupantes. 61 2.11.3 Carga trmica generada por alumbrado y equipo. 62 2.11.4 Carga trmica generada por infiltracin. 64 2.11.5 Carga trmica generada por efecto solar. 64

    2.12 Resumen, carga trmica total para verano. 66 2.13 Balance trmico para invierno. 67

    2.13.1 Carga trmica generada a travs de las paredes. 67 2.13.2 Carga trmica generada por ocupantes. 69 2.13.3 Carga trmica generada por alumbrado y equipo. 70 2.13.4 Carga trmica generada por infiltracin. 71 2.13.5 Carga trmica generada por efecto solar. 71

    2.14 Resumen, carga trmica total para invierno. 71 CAPITULO 3. 3. Estudio psicromtrico del aire. 72 3.1 Introduccin. 72 3.2 Aire atmosfrico. 72 3.3 Cartas psicomtricas. 74 3.4 Propiedades termodinmicas del aire hmedo. 74 3.5 Humidificacin y deshumidificacin del aire. 75 3.6 Calentamiento y enfriamiento sensible del aire. 75 3.7 Enfriamiento con deshumedecimiento. 75 3.8 Secado y humedecimiento adiabtico del aire. 76 3.9 Humedad relativa y dficit de presin de vapor. 76 3.10 Clculo y trazo de la lnea de acondicionamiento. 77 3.11 Uso de factor de calor sensible para trazar una lnea de acondicionamiento. 78 3.12 Sistemas de aire acondicionado con recirculacin de aire. 80 3.13 Clculo y determinacin del punto de mezcla en la carta psicromtrica. 81 3.14 Clculo del ciclo psicromtrico para verano. 82 3.15 Trazo del ciclo psicromtrico para verano. 88 3.16 Clculo del ciclo psicromtrico para invierno. 89 3.17 Trazo del ciclo psicromtrico para invierno. 93

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    Pagina CAPITULO 4

    4 Clculo y seleccin del equipo. 94 4.1 Introduccin. 94 4.2 Clasificacin de algunos de los sistemas de aire acondicionado

    por su instalacin. 94 4.3 Anlisis y seleccin de sistemas de aire acondicionado. 95 4.4 El acondicionador de ventana. 96 4.5 El acondicionador mini-split. 96 4.6 Los acondicionadores autnomos compactos. 97 4.7 Acondicionadores autnomos splits. 97 4.8 Sistemas centrales. 98 4.9 Sistemas de condensacin de refrigerante. 100 4.10 Seleccin del equipo. 101 4.11 Calculo del serpentn de enfriamiento. 101 4.12 Calculo del humidificador. 101 4.13 Calculo del serpentn de calefaccin. 102 4.14 Calculo del humidificador. 102 4.15 Calculo del extractor de aire. 102 4.16 Seleccin definitiva de los equipos. 103 4.17 Seleccin del equipo de aire acondicionado. 103 4.18 Seleccin del extractor de aire. 109 4.19 Calculo de la cada de presin en los ductos de extraccin. 111 4.20 Factor de correccin de densidad del aire por altitud y temperatura. 115 4.21 Correccin de presin esttica y potencia al freno. 115 4.22 Sistema de filtros para aire acondicionado. 117 4.23 Fuentes de partculas en espacios limpios. 117 4.24 Requerimientos del sistema de filtros para quirfanos. 118 CAPITULO 5 5 Distribucin del aire. 123 5.1 Introduccin. 123 5.2 Perdidas de presin en sistemas de conductos. 123 5.3 Conexiones de conductos. 124 5.4 Dimensionamiento de ductos por mtodo de igual friccin. 124 5.5 Dimensionamiento de ductos del sistema de aire acondicionado. 128 5.6 Dimensionamiento de ductos del sistema de extraccin. 129 5.7 Dispositivos de difusin de aire. 130 5.8 Seleccin de difusores y rejillas para el rea de quirfano. 136 5.9 Dibujo del sistema de inyeccin y extraccin de aire en el interior del rea de quirfanos. 138

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    Pagina 5.10 Dibujo del sistema de ductos de inyeccin, extraccin, equipos de aire acondicionado y extractor en azotea. 139 5.11 Cuantificacin de lmina en ductos de aire acondicionado. 140 5.12 Tabla generadora del IMSS para cuantificacin de lmina

    y aislamiento trmico de ductos. 144 Cotizacin. 147 Conclusin. 149 Bibliografa. 151

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    INTRODUCCIN.

    El propsito de este trabajo es el de calcular y disear todo un sistema de acondicionamiento de aire para el rea de quirfanos de un hospital localizado en la ciudad de Villaflores Chiapas, con la finalidad de brindarle a este espacio todos los requerimientos en cuanto a las condiciones especificas del local siguiendo la normatividad establecida por el Instituto Mexicano del Seguro Social y as poder ofrecer el servicio para el cual ha sido proyectado.

    Cabe mencionar que esta es una de las reas en la cual el aire acondicionado tiene una de sus mas grandes aplicaciones y en donde el diseador enfrenta numerosos retos, que tienen que ver con lo mas importante para el sector salud que son las vidas humanas, ya que este espacio debe de contar con una tempera, humedad, presin y pureza en el aire adecuada para llevar a cabo las intervenciones quirrgicas, esta ultima es de vital importancia ya que de ella depende que el local se mantenga estril, limpia de bacterias y virus.

    La ciudad de Villaflores Chiapas es la cabecera municipal de la regin denomina la frailesca que es una de las zonas mas productivas del estado en cuanto a ganadera y agricultura se refiere, presentando un clima tropical muy clido, el la cual se alcanzan temperaturas de 39 C en verano, por lo tanto a continuacin se muestran los estudios realizados de balance trmico, estudios psicomtrico, calculo y seleccin de los equipos, distribucin del aire y costos para una instalacin eficiente y eficaz.

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    CAPITULO 1.

    1 GENERALIDADES.

    1.1 HISTORIA DEL AIRE ACONDICIONADO.

    La historia del aire acondicionado es la historia de Carrier y aunque no lo parezca hay mucho ms de lo que pensamos detrs de esa comodidad que se disfruta un da clido de verano o un da fro de invierno.

    Cuando el Dr.