EXAMEN DE TERMICO ARTIFICIAL MARZO 24, 2003

(1)

EXAMEN DE TERMICO ARTIFICIAL – MARZO 24, 2003 1. Dibujar un diagrama sicrométrico indicando las variables intervinientes en

abscisas y ordenadas, la curva de saturación del aire y las curvas de humedad relativa constante. Indicar en el diagrama sicrométrico con flechas los siguientes procesos:

a. Calefacción

b. Enfriamiento sensible

c. Enfriamiento con deshumectación

2. Representar en corte una manejadora de aire indicando sus componentes internos suponiendo que cumple las siguientes funciones:

a. Calefacción

b. Refrigeración con deshumectación c. Renovación de aire (25%)

d. Retorno de aire (75%) e. Filtrado de aire

f. Humectación

Indicar diferentes fuentes de energía para los intercambiadores de calor, aplicables a la manejadora representada.

3. Por el método de las rendijas calcular las pérdidas por infiltración para una habitación con dos ventanas en la misma fachada, una de 2,20 m x 2,10 m y otra de 1,50 m x 1,20 m. Considerar una infiltración de 1,26 m3/hr por metro lineal de rendija, la temperatura exterior de 2º C y la temperatura interior de 22º C.

Comparar el resultado obtenido con las pérdidas calculadas por el método de los cambios por hora suponiendo que la habitación tiene dos fachadadas exteriores. 4. Existen dos tipos de losas radiantes usadas con más frecuencia: las de piso y las de

techo. Indicar cuales son las ventajas y desventajas de una y otra considerando: confort y costos operativos. Indicar las temperaturas máximas del agua y de las losas en cada una de ellas. Hacer un esquema de montaje de cada una indicando los detalles constructivos.

5. Calcular el caudal de aire necesario para contrarrestar pérdidas térmicas de 12.000 Kcal/hr, considerando una elevación de tempertura en el serpentín de agua caliente de 15º C. Si las pérdidas aumentan a 23.000 Kcal/hr y se mantiene el caudal de aire, ¿cuál deberá ser la nueva temperatura de descarga si la de entrada al serpentín era de 18º C?

6. Para un galpón de 30 m x 20 m con una altura de 3 m, con todas sus paredees exteriores, calcular el valor máximo del coeficiente de trasmisión del techo para atender las pérdidas térmicas con una caldera de 30.000 Kcal/hr. Suponer lo siguiente:

Cambios hora de infiltración: 1

Coeficiente de trasmisión de las paredes: 1,5 Kcal/h/m2/ºC Coeficiente de trasmisión del piso: 1 Kcal/h/m2/ºC

Diferencia de temperatura al piso: 10º C Temperatura exterior: 0º C

Temperatura interior: 20º C

(2)

ACONDICIONAMIENTO TERMICO ARTIFICIAL

EXAMEN 19 de AGOSTO de 2003

NOMBRE C.I.

1- Considerando que en cada uno de los locales del esquema se instalará un acondicionador de aire individual, dimensionar los mismos con los siguientes supuestos:

Condiciones exteriores: invierno 2º C / 95% HR; verano: 35º C / 40% HR Condiciones interiores: invierno: 22ºC / verano: 24º C / 50% HR Transmitancia del vidrio: 5,6 kCal/h/m2/ºC

Transmitancia de paredes exteriores y techos: 1 kCal/h/m2/ºC

Factor sola r FS = 0,75 en ventanas al norte y FS = 0,45 en ventanas al oeste Ganancia solar N: 144 (14.00 h); 35 (16.00 h) kCal/h/m2

Ganancia solar O: 416 (14.00 h); 620 (16.00 h) kCal/h/m2 Personas: 9 m2/pers.

Infiltración: 1,5 Rph Iluminación: 25 w/m2

2- Enumerar las diferencias entre un equipo del tipo Split individual y un Fan Coil.

3- Si el acondicionamiento se resolviera con un equipo central, calcular el caudal de aire a inyectar en cada local considerando una temperatura de aire inyectado de 12 °C.

4- Para un local de 25m de largo x 15m de ancho y 3m de altura bajo cielorraso, calcular el espacio mínimo sobre cielorraso para alojar un conducto de aire con un caudal equivalente a 10 cambios del volumen del local por hora.

Relación ancho/altura: 2 a 1, aislación térmica de 25 mm en todas las caras, ducto pegado al techo, espacio mínimo libre debajo del ducto 150 mm, velocidad máxima de aire 7 m/s.

A

B

15,00 10,00 5,00x2,00 5,00x2,00 3,00x2,00

H = 3,00

medidas en m

N

5,00x2,00 7,50 5,00

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EXAMEN DE ACONDICIONAMIENTO TERMICO ARTIFICIAL – 8/2003

1. Considerando que en cada uno de los locales del esquema se instalará un acondicionador de aire individual, dimensionar los mismos con los siguientes supuestos:

Condiciones exteriores invierno: 2º C / 95% HR; verano: 35º C / 40% HR Condiciones interiores invierno: 22º C; verano: 24º C / 50% HR

Conductividad del vidrio: 5,6 kCal/hr/m2/ºC

Conductividad de paredes y techos: 1 kCal/hr/m2/ºC (todas exteriores) Factor solar FS = 0,75 en ventanas al norte y FS = 0,45 en ventanas al oeste Ganancia solar N: 144 (14.00 hrs); 35 (16.00 hrs)

Ganancia solar O: 416 (14.00 hrs); 620 (16.00 hrs) Personas: 9 m2/pers.

Infiltración: 1,5 c/hr Iluminación: 25 w/m2

2. Numerar las diferencias entre un equipo del tipo Split individual y un Fan Coil. 3. Para los locales indicados, calcular el espacio mínimo sobre cielorraso para

alojar un conducto de aire con un caudal equivalente a 10 cambios por hora de los volúmenes de los locales. Relación ancho/altura: 2 a 1, aislación térmica de 25 mm en todas las caras, espacio mínimo libre debajo del ducto 150 mm, velocidad máxima de aire 7 m/s.

4. Considerando el diseño de cada uno de los locales A y B señalar las diferencias más importantes desde el punto de vista del confort térmico entre ambos e indicar si se resuelven con los equipos seleccionados.

A

B

15,00

10,00

5,00x2,00

3,00x2,00

H = 3,00

MEDIDAS EN MTS

N

5,00x2,00

(4)

Local 2 6,00 m V1 V2 5,00 m H = 2,80 m

EXAMEN DE TERMICO ARTIFICIAL DE 4/2/2004

1. Efectuar el balance térmico de invierno y verano del local ilustrado más abajo. Condiciones exteriores: invierno: 2º C; verano: 35º C - 40% HR

Condiciones interiores: invierno: 22º C; verano: 24º C - 50% HR Conductividad del vidrio: 5,6 kCal/hr/m2/ºC

Conductividad de paredes y techos: 1 kCal/hr/m2/ºC (todas exteriores) Factor solar FS = 0,55

Ganancia solar N: 144 kcal/h/m2 (14.00 h); 35 kcal/h/m2 (16.00 h) Ganancia solar O: 416 kcal/h/m2 (14.00 h); 620 kcal/h/m2 (16.00 h) Cantidad de Personas: 9 m2/pers.

Caudal de aire de ventilación (solo en verano): 35 m3/h/per Infiltración: 1,5 c/h

Iluminación: 25 w/m2

Ventanas V1 y V2 de 2,20 m x 1,80 m

2. Dimensionar una chimenea para una caldera de 750 KW (645.000 Kcal/h). Hacer el esquema correspondiente. Dimensionar un tanque de combustible para Gas Oil para dicha caldera, con 8 horas diarias de uso, 30 días de autonomía, un poder calorífico de 10.300 W/kg ( 9.000 Kcal/Kg) y una densidad de 0,86 kg/lt.

3. Para un local de 25m. de largo x 10m. de ancho x 3 m de alto, con aire acondicionado en un régimen de 10 cambios por hora, calcular el espacio necesario entre losa y cielorraso para alojar el conducto principal de inyección de aire con las siguientes consideraciones: velocidad de aire: 8 m/s; relación ancho por alto: 3x1; aislación térmica: 5 cm de espesor; espacio para conexión de difusores bajo conducto: 20 cm ; ducto pegado a la losa. 4. Explicar las diferencias entre un equipo del tipo Fan Coil y un equipo del tipo Minisplit

considerando los siguientes aspectos: renovación de aire, control de temperatura, instalaciones auxiliares y espacios ocupados.

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EXAMEN TERMICO ARTIFICIAL 3/2004

1. Hacer un esquema de una instalación de calefacción a gas oil (todos sus principales componentes), que atiende a 6 radiadores de agua caliente y un tanque intermediario para calentamiento de agua. Los radiadores estarán conectados en un circuito compensado.

2. Indicar los sistemas de acondicionamiento térmico artificial más apropiados para las siguientes aplicaciones:

- Edificio de oficinas de plantas abiertas - Edificio de oficinas en unidades individuales - Gimnasio de volumen importante

- Sala de Conferencias de volumen importante - Hotel de más de tres estrellas (habitaciones) Seleccionar entre los siguientes sistemas: - Radiadores

- Caloventiladores - Fan Coil

- Manejadoras de aire - Ventilación mecánica

- Equipos compactos Roof Top

3. Efectuar el balance térmico de invierno y verano de los locales ilustrados más abajo.

Condiciones exteriores: invierno: 2º C; verano: 35º C / 40% HR a las 12.00 hrs y 24º C / 60% HR a las 8.00 hrs.

Condiciones interiores: invierno: 22º C; verano: 24º C / 50% HR Conductividad del vidrio: 5,6 kCal/hr/m2/ºC

Conductividad de paredes y techos: 1 kCal/hr/m2/ºC (todas exteriores) Factor solar FS = 0,55

Ganancia solar N: 210 kcal/h/m2 (12.00 hrs); 35 kcal/h/m2 (16.00 hrs) Ganancia solar E: 618 kcal/h/m2 (9.00 hrs); 35 kcal/h/m2 (16.00 hrs) Cantidad de Personas: 9 m2/pers.

Caudal de aire de ventilación (solo en verano): 35 m3/hr/per Infiltración: 1,5 c/hr Iluminación: 25 w/m2 Ventanas V1 de 2,20 m x 1,80 m y V2 de 1,80 m x 1,50 m.

N

V1 V1 V2 V2 Local 1 Local 2 7,00 m 10,00 m 7,00 m 3,50 m H = 2,80 m

(6)

4. Indicar cuales son las consideraciones en el diseño arquitectónico así como las instalaciones auxiliares (de otras especialidades) a tener en cuenta en el proyecto de un edificio de oficinas, para la instalación de un sistema de aire

acondicionado central que incluye los siguientes equipos: - unidades Fan Coil con toma de aire exterior en cada oficina - enfriador de agua en sub suelo

- torre de enfriamiento en azotea - caldera de agua caliente en sub suelo - manejadoras de aire en cada piso

Considerar los espacios físicos que requieren los equipos y las instalaciones auxiliares y la energía necesaria para su funcionamiento.

(7)

EXAMEN ACONDICIONAMIENTO TERMICO ARTIFICIAL – JUNIO 2004

1. Hacer el balance térmico de invierno del Hotel indicado en el esquema. Calcular la caldera de agua caliente necesaria para atender al sistema de calefacción y un tanque de combustible GO con una autonomía de 30 días. Seleccionar los radiadores de las habitaciones considerando una disipación térmica de 350 w/m2 para cada sección.

U techo = 0,80 w/m2/ºC (considerar techo plano) U paredes = 0,85 w/m2/ºC

U vidrios = 6 w/m2/ºC

Área habitaciones: 3.20 x 3.20 m Altura habitaciones: 2.80 m

Ventanas de 1,80 m x 1, 20 m en cada habitación Infiltración: 1 cambio por hora

Temperatura interior: 22 ºC Temperatura exterior: 2 ºC

2. Indicar con una cruz los equipos o sistemas más adecuados para cada local.

LOCAL Radiadores Aire

acondicionado Extracción Ventilación Cocina Lavadero Quirófano Salas internación Estacionamiento SS Policlínicas Auditorio 28,00 m 9,00 8,50 m

(8)

3. Señalar las ventajas y desventajas de cada uno de los siguientes sistemas aplicados al acondicionamiento térmico de un Hotel:

SISTEMA Ventajas Desventajas

Equipos de ventana

Equipos Minisplit individuales

Equipos Fan Coil con calefacción por agua caliente y enfriador de agua

Manejadoras de aire con distribución por conductos

4. Explicar las razones por las cuales se deben aislar los conductos de distribución de aire en un sistema de aire acondicionado frío – calor.

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NOMBRE: C.I.

EXAMEN ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO ARTIFICIAL

4 de AGOSTO de 2004

Ejercicio 1

Se plantea instalar un sistema de aire acondicionado para un restaurante del que se adjunta la planta y los siguientes datos:

Temperatura exterior de diseño: 35 ºC Temperatura interior de diseño: 24 ºC

Temperatura de locales interiores no acondicionados: 30 ºC Transmitancia del vidrio: 6 Cal/h/m2/ºC

Transmitancia del muro exterior: 1,2 Cal/h/m2/ºC Transmitancia tabiques y puertas: 1,80 Cal/h/m2/ºC Transmitancia del techo: 1 Cal/h/m2/ºC

Radiación solar sobre el vidrio al oeste: 16 h: 620 Cal/h/m2; 12 h: 41 Cal/h/m2 Radiación solar sobre el vidrio al norte: 16 h: 35 Cal/h/m2; 12 h: 210 Cal/h/m2 Factor solar de ambas ventanas: 0,70

Nº de personas: 80 – Calor total disipado por personas: 100 Cal/h Iluminación: 20 w/m2 (1 kw = 860 Cal/h)

Aire exterior por persona: 15 m3/h Calor total del aire exterior: 6,5 Cal/h/m3

Se pide efectuar el balance térmico para verano, considerando un factor de seguridad del 10%.

Determinar el tipo de equipo más apropiado, que cumpla con el requerimiento de renovación de aire dado, considerando que no existe espacio para su ubicación dentro del edificio.

Si el sistema elegido requiere espacio para conductos, determinar la altura total del local para mantener la altura interior libre indicada, considerando una velocidad máxima de aire de 8 m/s, una relación ancho/altura de 3:1, 2.5 cm de espesor de aislación térmica y 10 cm libres.

8 Ventana 10x1,80

Ventana 6x1,80 Altura libre local 3,00 m

Local interior

N

Local

interior

(10)

Ejercicio 2

Se propone acondicionar todo el año un edificio destinado a oficinas de 10 plantas tipo. El edificio posee dos fachadas totalmente vidriadas orientadas al este y al oeste

respectivamente. Las plantas son inicialmente libres pero eventualmente pueden dividirse en módulos de 3x4 m, dispuestos en doble crujía con circulación central.

Se plantean las siguientes opciones de sistemas de acondicionamiento térmico: 1. Equipos individuales del tipo Mini Split

2. Equipos Fan Coil

3. Unidades manejadoras de aire por piso con conductos de inyección por techos y retorno por rejas en puertas.

Se pide estudiar las 3 soluciones considerando los siguientes aspectos:

1. Zonificación

2. Confort (temperatura, humedad relativa, pureza del aire, temperatura radiante, ruidos, movimiento del aire)

3. Flexibilidad para futuras modificaciones

4. Autonomía del sistema (referido a las consecuencias que puede ocasionar la falla de un equipo)

5. Facilidades para las tareas de mantenimiento

Indicar qué previsiones hay que dejar para cada solución, en el proyecto arquitectónico.

Ejercicio 3

Se proyecta construir la sede de una institución con instalaciones deportivas.

Se pide señalar con una cruz en el casillero correspondiente las instalaciones requeridas en cada tipo de local.

Aire acondicionado Calefacción Retorno de aire Losa Radiad. Calov.

Vantilación mecánica Agua caliente central Locales Verano Invierno SI NO Oficinas Administr. Oficinas de Directores Sala de Conferencias Restaurante Estares generales Piscina cerrada Gimnasio Vestuarios y SSHH Sala de máquinas y calderas Depósitos con ocupación

(11)

ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO ARTIFICIAL

NOMBRE: C.I.

EXAMEN 15 diciembre 2004

Se proyecta la construcción de un Hotel 5 estrellas en el cual se plantean los locales que se indican más adelante.

1. Indicar los equipos más apropiados para cada local justificando la opción en cada caso (sólo así es válida la respuesta).

Local

Recepción

Salas de

conferencias Habitaciones Restaurante Cocina Manejador de aire con

toma de aire exterior

Unidades Fan Coil

Extracción de aire

Agua caliente sanitaria

Aire caliente

Ventilación Otro ?

2. Realizar el balance térmico para invierno y verano de una sala de conferencias con el siguiente esquema:

Explicar brevemente qué expresa un balance térmico, para qué se realiza y cómo lo relaciona con el confort térmico.

3. Describir los equipos que se instalarán en la Sala de Máquinas del Hotel que abastecerán a las diferentes unidades de acondicionamiento de aire y sistemas termomecánicos auxiliares. Suponer que la condensación se realiza con agua.

Indicar qué suministra cada equipo y a qué tipo de equipo auxiliar unidades y sistemas auxiliares abastece.

4. El equipo de la Sala de conferencias debe suministrar el aire exterior necesario para mantener las condiciones de ventilación adecuadas dentro del local.

Indicar cuánto aire exterior se requiere de acuerdo a los datos especificados, cuánto aire se debe extraer y cuánto aire es posible retornar, suponiendo que el caudal de aire

acondicionado de ese equipo es 20.000 m3/h.

500 personas en reposo Q sensible = 55 kcal/h/pers Q latente = 45 kcal/h/pers Aire exterior: 30 m3/pers. Iluminación: 40 W/m2 Equipos electrónicos: 5 kW Techos y paredes interiores acondicionadas

Altura del local: 6 m 40.00

25.00

40

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EXAMEN ACONDICIONAMIENTO TERMICO ARTIFICIAL – 2 de FEBRERO 2005

nombre CI

1. Dada la planta de un sector de Edificio de Oficinas:

Ocupación: 4 personas por oficina Ventanas de 3,00 m x 1,50 m

U techo y paredes exteriores = 0,80 Kcal/h/ºC/m2 Factor de sombra vidrio N = 0,60

Densidad de flujo de radiación al Norte = 210 kCal/h Densidad de flujo de radiación al Sur = 41 kCal/h Condiciones de verano: T ext = 35 ºC, T int.= 24 ºC Condiciones de invierno: T ext = 2 ºC, T int. = 22 ºC Se pide lo siguiente:

1.1 Realizarlos balances térmicos para invierno y verano de cada local.

1.2. Seleccionar el tipo de equipo más conveniente para esta aplicación, considerando que son oficinas independientes y que el edificio cuenta con un sistema de generación de agua fría y caliente.

1.3. Indicar el circuito de tubería más conveniente para el suministro de agua fría y agua caliente.

2. Para una instalación de calefacción en un edificio se requiere una caldera de agua caliente de 750.000 kCal/h. El edificio tiene una altura de 30 m. Dimensionar la chimenea y el tanque de combustible para una autonomía de 30 días. Suponer combustible GO con un PC de 9.500 Kcal/l y una eficiencia de caldera del 75%.

3. En el Hall de entrada de la Facultad de Arquitectura se instalaron caloventiladores para acondicionar el espacio en invierno.

3a. Podrían ser usados estos equipos también para refrigeración? Fundamentar la respuesta.

3b. Qué otro sistema de calefacción se podría haber utilizado considerando que únicamente se previó el suministro de agua caliente. Seleccionar entre los siguientes, justificando la elección:

Equipo de aire caliente central Unidades Fan Coil

Radiadores Losas Radiantes 6.00 1.50 6.00 18.00 L2 L1 L3 L4 L5 L6 N Montantes de cañerías de AA H local = 2.80 m

(13)

EXAMEN ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO ARTIFICIAL

NOMBRE C.I.

31 de MAYO de 2005

1.- Explicar brevemente las ventajas y desventajas de los siguientes sistemas de calefacción y describir los componentes de cada uno de ellos:

Sistema Ventajas Desventajas Componentes

LOSA RADIENTE RADIADORES

2.- En un sistema de calefacción por losas radiantes, la cañería principal de alimentación de agua es de 1 ¼”, con un diámetro exterior de 42 mm. Se aísla con lana de vidrio de 1”.

a. Determinar el espesor del contrapiso para dejar una capa de 0.5 cm del mismo sobre las cañerías.

b. Indicar qué composición debe tener el contrapiso en contacto con las cañerías de las losas. c. En el local comercial adjunto esquematizar una posible losa radiante. Justificar la respuesta. d. Ante una eventual colocación de radiadores esquematizar en planta y corte: ubicación de los terminales y diseño de cañerías. Justificar la respuesta

3.- a. Efectuar el balance térmico de invierno y verano del mismo local

Condiciones interiores: invierno: 22º C; verano: 24º C / 50% HR Transmitancia del vidrio: 5,6 kCal/h/m2/ºC

Transmitancia de paredes y techos: 1 kCal/h/m2/ºC (todas exteriores) Factor solar FS = 0,55

Ganancia solar E: 618 kcal/h/m2 (9.00 hrs); 35 kcal/h/m2 (16.00 hrs) Cantidad de Personas: 9 m2/pers.

Caudal de aire de ventilación (solo en verano): 35 m3/h/per Infiltración: 1,5 Rph

Ventanas V1 y V2 de 2,80 m x 1,50 m.

b. Teniendo en cuenta el programa y el uso, considera que el sistema adoptado (losa radiante) es

el adecuado para el período frío? Justificar la respuesta.

c. Proponer alternativas de diseño para reducir la carga de refrigeración.

d. Proponer alternativas de sistemas complementarios para acondicionar el local en el período

caluroso. Indicar las variables del confort que no serán atendidas por el sistema elegido.

Exterior 4 2, 4 2, 8 Planta Corte AA 6, 3 0, 9 0, 7 2, 8 N

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NOMBRE C.I.

3 de Agosto de 2005

1. Dibujar un diagrama psicrométrico indicando las variables intervinientes en abscisas y ordenadas, la curva de saturación del aire y las curvas de humedad relativa constante. Indicar en el diagrama psicrométrico con flechas los siguientes procesos:

a. Calefacción

2. Existen dos tipos de losas radiantes usadas con más frecuencia: las de piso y las de techo.

Indicar cuales son las ventajas y desventajas de una y otra considerando: confort y costos operativos. Indicar además las variables de confort que atiende cada una. Hacer un esquema de montaje de cada una indicando los detalles constructivos.

Sistema Ventajas Desventajas Variables de confort

LOSA RADIANTE de Techo

LOSA RADIANTE de Piso

3. Para un local de 30 m x 20 m con una altura de 5 m, con todas sus paredes exteriores, calcular

el valor máximo del coeficiente de transmisión del techo para atender las pérdidas térmicas con una caldera de 30.000 Kcal/hr. Suponer lo siguiente:

Transmitancia del vidrio: 5,6 kCal/h/m2/ºC Cambios hora de infiltración: 1rph

Coeficiente de transmisión de las paredes: 1,5 Kcal/h/m2/ºC Coeficiente de transmisión del piso: 1 Kcal/h/m2/ºC

Temperatura al piso: 10º C Temperatura exterior: 0º C Temperatura interior: 20º C

No considerar coeficientes de seguridad ni tomar en cuenta la puerta de acceso.

N

V1 = 5m x1m V1 = 5m x1m

30 m 20 m

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