AIRE ACONDICIONADO ARNONE

(1)

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJÍAS” CARACAS

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(3)

LIBRO: HAND BOOK OF AIR CONDITIONING SYSTEM DESIGNEN CARRIER VENTILACION

La ventilación se rige por la gaceta oficial 4044 Pág.: 3 - 9 CICLO DE REFRIGERACION

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DIAGRAMA DE MOLIER PRESION HENTALPIA PARA DETERMINADO REFRIGERANTE

Fig. 2 diagrama de Molier para un determinado refrigerante

Fig. 3 esquema general de la circulación de aire en un determinado ambiente

(5)

 Limitar la concentración de CO2 en el ambiente,  Eliminar malos olores (el cigarrillo),

 Agregar oxigeno O2 al recinto.  Refrescar el ambiente

AIRE EXTERIOR PARA AMBIENTE NO ACONDICIONADO (VENTILACION MECANICA)

La ventilación natural se realiza mediante ventanas que se comunican directamente con la calle patio o jardín con las siguientes condiciones:

a) ART. 39 de la Gaceta oficial 4044

El área de ventana no será inferior al 15% de la superficie del local y en ningún caso menos de 1 m2.

b) ART. 49 de la Gaceta oficial 4044

El área libre para ventilación no será inferior al 10% de la superficie del piso del local y en ningún caso menos de 0.3m2.

Si los volúmenes de aire son muy grandes se inyecta y se extrae aire. Si es un baño se extrae porque son pequeñas cantidades de aire.

VENTILACION MECANICA

Es la introducción de aire fresco y no contaminado en el local y la expulsión del aire viciado en un ambiente ventilado mecánicamente se lograra para sus ocupantes una sensación de frescura o pesadez dependiendo del número de veces que se renueva totalmente el volumen del ambiente.

Caso especial de ventilación mecánica

El caso especial de la ventilación mecánica es el de los estacionamientos ubicados en sótanos u otros locales cerrados. Para que puedan ser considerados por medios naturales los estacionamientos se requiere que las paredes tengan vanos abiertos a la calle con un área no inferior al 15% de la superficie del piso correspondiente y que las aberturas estén distribuidas de tal forma que garanticen una circulación de aire en todo el recinto, si esto no ocurre calculamos la ventilación

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Fig. 4 vista lateral de un estacionamiento a ventilar

Calculo de ventilación mecánica para estacionamientos

200 195 n P   (1) 2 tan 22m A n so o (2) Donde:

P = volumen de aire a extraer [m3/(min·m2 de área de estacionamiento)]

n = numero de vehículos tomando en cuenta que cada vehículo ocupa 22m2 de área de estacionamiento

Asotano = área del sotano

EJERCICIOS

1. El baño de una fuente de soda tiene un área de 20m2 y una altura de 3.4m en la fachada ESTE de ese baño tiene una ventana de 4m de largo y 50cm de alto considere el área libre de ventilación como 80% del área de ventana. Determine s requiere para el baño ventilación mecánica y en caso afirmativo determine la capacidad de ventilación.

ALvent = 0.8x(4m x 0.5m) = 1.6m2 Por norma Avent = 0.10x(20m2) = 2m2 Como 1.6 < 2 si necesito ventilacion mecanica

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Por ART. 77 de gaceta oficial 4044 el # de cambios por hora = 10 Vaire = 3.4m x 20m x 20m = 68m3

V =68m3 x 10 cambios/hr = 680m3/hr

V =680m3/hr x 1hr/60min x (1pie)3/(0.3048m)3 =400.23pie3/min = 400.23pcm 2. El sótano de un edificio tiene un área de 770m2 el cual será destinado a

estacionamiento determine la cantidad de aire de renovación requerido Asotano = 770m2 200 195 n P   vehiculos m m m A n so o 35 22 770 22 2 2 2 tan _ _  min / 8 . 0 min 8 . 0 200 35 195 2 3 m xm m P     P = 0.8m/min x 770m2 = 616m2/min P = 616 m2/min x (1pie)3/(0.3048m)3 = 21753.83 pcm

3. un edificio destinado a oficinas tiene 12 niveles y en cada uno de ellos tiene 4 baños (sin ventilación natural), los cuales se comunican con un ducto vertical que termina en la azotea de tal forma que un ventilador extrae el aire de todos los baños, cada baño tiene un área de 4m2 la altura entre nivel es de 3m (piso a techo) determinar el caudal de aire que debe extraer el ventilador.

Abaño = 4m2 hbaño = 3m

Vbaño = Abaño x hbaño = 4m2 x 3m =12m3 Vtotal = Vbaño x Nº baños x Nº pisos Vtotal = 12m3 x 4 baños x 12 pisos = 576m3

Por tabla Art. 77 de la gaceta oficial el nº de cambios/ hr = 10 V = 576m x 10cambio/1hr x 1hr/60min x 1pie3/(0.3048m)3 = 3390.20PCM

(8)

(9)

CONDICIONES PARA ESTIMAR LAS CARGAS TERMICAS 1. EL LOCAL O AMBIENTE

Orientación del local

Es la orientación de cada pared del local, esto quiere decir si esta al Norte, Sur, Este, Oeste, etc..

estructuras o efectos de sombras próximas.

Si existe algún elemento que impide que la pared este expuesta a los rayos solares, como edificios árboles sombras de otras edificaciones etc..

destino del local

Si el local es para uso comercial como: oficina, restaurante, tascas panadería, o para uso residencial como: apartamentos, casas etc… dimensiones

Se refiere a las medidas de cada pared, piso, techo, etc…. saber donde hay columnas

Las columnas por lo general poseen vigas en su interior las cuales son un elemento que dificulta la colocación de accesorios ya que estas no pueden ser cortadas ni removidas de su sitio para pasar por allí un ducto.

materiales de construcción.

Se refiere a los materiales con que están construidas las paredes, techos, pisos, puertas, etc...

Q = UxAxT (3) ventanas

Las ventanas son una fuente directa de radiación solar al ambiente por ello se debe conocer el tipo de material, dimensiones, etc….

(10)

puertas

Las puertas al igual que las paredes poseen un coeficiente de conductividad térmica U por ello se necesita conocer las dimensiones y el material.

alumbrado

El alumbrado artificial produce cargas térmicas en el ambiente por ello hay que conocer la cantidad de lámparas instaladas en el ambiente a acondicionar al igual que el tipo de bombillo si es fluorescente o incandescente.

motores

Hay ambientes que pueden tener motores que generan cargas por ello tiene que considerarse a la hora de efectuar los cálculos.

2. CARGAS EXTERIORES 2.1. Los rayos solares

Los rayos solares al incidir sobre las paredes, puertas y especialmente las ventanas producen calor el cual llega al ambiente por conducción a través de la pared o ventana trayendo como consecuencia el ascenso de la temperatura al ambiente

2.2. El aire fresco

El aire fresca esta a una temperatura superior a la que se desea que este el ambiente por tanto al inyectar aire fresco la temperatura tiende a subir por ello los equipos deben poder contrarrestar esta situación para que la temperatura del aire fresco no influya en la temperatura del ambiente.

3 CARGAS INTERNAS Personas

Debido a la temperatura corporal y la sudoración las personas contribuyen al aumento de la temperatura y la humedad en un ambiente cerrado.

(11)

Los equipos eléctricos en su funcionamiento producen calor el cual contribuye al aumento de la temperatura del local, entre estos equipos tenemos: computadoras, televisores, cocinas eléctricas, calentadores de agua, neveras, planchas, etc….

Alumbrado

Los bombillos generan calor por lo tanto tienden a subir la temperatura del ambiente dependiendo de la cantidad o el tipo de bombillo, si es incandescente o fluorescente.

4 SITUACION DEL EQUIPO

espacio disponible para colocar el equipo

Es necesario verificar que los equipos escogidos quepan en el espacio destinado para su colocación.

punto eléctrico

Hay que estar pendiente que el equipo elegido trabaje con una corriente existente en el local o sea si el local posee 110v no se puede comprar equipos de 220v o mas y que el punto de conexión debe hallarse cerca del mismo a fin de evitar la nuevas instalaciones de cableados

punto de drenaje

Debe existir cerca del equipo un drenaje por donde se va a desechas el condensado que produce le equipo y el agua sucia resultante de los mantenimientos del equipo

ubicación de la entrada de aire fresco

Deben colocarse en un sitio abierto al exterior donde halla buena recepción del aire pero lejos de chimeneas, basureros, sitios donde se guarden químicos peligros, etc..

puntos de agua blancas cerca de los equipos para mantenimiento.

El los mantenimientos se requiere de un punto de agua blanca cerca del equipo para lavar el recinto donde están colocados, filtros y las parte lavables del mismo a fin de eliminar polvo y moho que puede dar origen a bacterias que pueden contaminar el ambiente trayendo enfermedades.

(12)

Acceso al equipo

Los equipos deben estar ubicados en sitios de fácil acceso por todos lados a fin de facilitar el mantenimiento y reparación del mismo.

CARGA SENSIBLE:

Es cualquier carga cuyo único efecto sobre las propiedades del aire en movimiento es una variación de la temperatura. Ejemplos: bombillo, cocina, nevera, computadora, televisor, etc…

CARGA LATENTE:

Es cualquier carga térmica que produce una variación en la humedad del ambiente a temperatura de bulbo seco constante. Ejemplo: el café, las personas, el aire seco.

Nota: Las personas poseen carga sensible y carga latente, aunque no se considera como netamente latente son capaces debido a la temperatura corporal de influir en la temperatura del ambiente.

AMBIENTE:

El ambiente es la unidad básica de calculo; (el sitio donde se determina la instalación).

CARGA TOTAL:

Cantidad de calor disipado por el sistema de aire acondicionado en un instante determinado.

DIA DE DISEÑO:

Es el día y la hora en que se produce para el sistema o ambiente considerado la máxima carga térmica.

DIA CRÍTICO DE DISEÑO:

Es el día de mayor incidencia del sol hacia la tierra, en este día a la hora la tierra esta mas cerca del sol provocando un aumento de temperatura que esta por encima de cualquier día del año, esto se debe al movimiento de traslación de la tierra como describe un trayectoria elíptica en unos puntos que en Venezuela coinciden con los meses de marzo y septiembre se registren la máxima

(13)

temperatura además los días son mas largos por lo que hay una mayor exposición al sol.

ORIENTACION:

Es la orientación de la pared, si es norte, sur, Este, oeste, etc…. FECHA:

Es la fecha en la cual se produce las máximas temperaturas en el año. HORA:

Es la hora en la que hay mayor incidencia solar.

TABLA 1-1 DIA CRITICO DE DISEÑO PARA VENEZUELA

ORIENTACION FECHA HORA

Norte Junio 21 4:00 PM Nor-este Junio 21 10:00 AM Este Septiembre 21 Marzo 21 10:00 AM Sur-este Diciembre 21 10:00 AM Sur Diciembre 21 12:00 PM Sur-oeste Diciembre 21 4:00 PM Oeste Septiembre 21 Marzo 21 4:00 PM Nor-oeste Junio 21 4:00 PM

NORMAS PARA DIA CRITICO DE DISEÑO

a) Si las áreas de vidrios en la orientación Este son mayores del 20% de las áreas totales de pared exterior en esa misma orientación se debe agregar Septiembre, Marzo 21 a las 8:00 AM.

b) Si por lo menos el 30% del área del techo es insolada se debe agregar las 4:00 y 6:00 PM del mismo día.

CLASIFICACION DE LAS CARGAS

CARGAS SENSIBLES INTERNAS: producen variaciones en la temperatura

1. Radiación solar, conducción, convección, radiación combinada por techos y paredes exteriores.

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2. Conducción y convección por vidrios interiores, exteriores, techos pisos paredes y puertas interiores.

3. Cargas internas 4. Iluminación 5. Equipos 6. Personas

7. Infiltración de aire

CARGAS LATENTES INTERNAS: producen variaciones en la humedad 1. Equipos

2. Personas: desprenden humedad al aire al sudar o hablar. 3. Infiltración de aire

INFILTRACION:

La infiltración es el aire que entra por las ranuras de la puerta, ventanas y al abrir la puerta cuando se entra o sale del ambiente.

Se sabe que hay infiltración cuando:

PCMinfiltración > PCMaire fresco

Si la presión interna del recinto es (+) la presión externa debe ser (-). CARGAS SENSIBLE EXTERNA:

1. Aire fresco.

2. Los ventiladores de la unidad de acondicionamiento. 3. La ganancia térmica de los conductos.

CARGAS LATENTE EXTERNA: 1. Aire fresco.

Calentadores de agua Cafeteras

(15)

CALOR POR RADIACION FA FM AVS Id AVI IM Q_R (    )  (4) Donde:

QR = Calor por radiación [BTU/hr]

IM = Irradiación directa [BTU /(hr *ft2 vidrio)]

AVI = Área de vidrio insolada [ft2]

Id = Radiación difusa [BTU/hr*ft2]

AVS = Área de ventana a la sombra [ft2]

FM = Factor de implemento de sombra (tabla 16 Pág. 1-52 carrier) FA = Factor de almacenamiento (tabla 11 Pág. 1-34 carrier)



 Angulo de altitud solar

Z = Azimut solar X Y B Y A AVS   (  ) (5) Donde: A = ancho de la ventana. B = altura de la ventana.

X = sombra producida por el alero. Y = sombra producida por la pared.

(16)

AVS B

A

AVI    (6) 

 Es el Angulo que un rayo directo del sol forma con la horizontal en un lugar particular de la superficie de la tierra.

Z = (Azimut) es el ángulo que forma la proyección horizontal de un rayo directo del

sol con la orientación norte.

DETERMINACION DE Y E X EN FUNCION DE LOS ANGULOS SOLARES Para obtener el ángulo de incidencia solar entramo en el grafico 1 Pág. 1-57 con el azimut Z y .

En la tabla 18 Pág. 1-58 obtenemos Z y  con latitud norte a 10º por Venezuela estar a 10º latitud norte

IM : Se determina en la tabla 15 días críticos en función según horas el valor leído

es 50.

Id = la menor que hay en el bloque de 11 dependiendo del día critico. FM = se halla con la tabla 16 Pág. 1-52.

CONVECCION Y RADIACION COMBINADA

CALOR POR CONDUCCION CONVECCION Y RADIACION COMBINADA T

A U

(17)

SI ES UN VIDRIO: Ti Te T    (8) SI ES UNA PARED:



Tem Tes



RM Rs b Tes T T   _EQ         (9) Donde:

U = Coeficiente de transferencia de calor total [tabla 21 - 31 del carrier o tabla 1-4 de resistencias térmicas de materiales más comunes en Venezuela].

A = área de la pared expuesta. Tes

 = diferencia equivalente de temperatura a la hora considerada para pared o techo sombreado. [Tabla 19 Pág. 1-62 para pared y tabla 20 Pág. 1-63 para techo del carrier] se considera a la sombra el norte solamente

b: Coeficiente que toma en cuenta el calor de la cara exterior de la pared o techo.

Tabla 1-2 valores de b para pared o techo

b Restricción

1 cuando el color es oscuro 0.78 cuando el color es medio 0.75 cuando el color es claro

Rs = Máxima insolación correspondiente al mes y latitud del problema para pared o techo (Radiación del sitio) (10º Latitud Norte). [tabla 15 Pág. 1-45 carrier].

RM = Máxima insolación en el mes de Julio a 40º Latitud Norte [tabla 15 Pág.

1-48].

Tem

 = Diferencia equivalente de temperatura a la hora considerada para pared o techo expuesto o soleado. [tabla 19 Pág. 1-62 para pared expuesto y tabla 20 Pág. 1-63 para techo expuesto carrier].

Nota: cuando hay un cuarto continuo se toma como pared no expuesta por tanto no hay día critico

CONDUCCION T A U

(18)

GANANCIA DE CALOR A TRAVES DE VIDRIO EXTERIOR T A U Q_GVE    (11) Ti Te T    (12)

GANANCIA DE CALOR A TRAVES DE VIDRIO INTERIOR Si el ambiente no esta acondicionado:

T A U Q_GVI    (13)



Te TI



T    3 2 (14) Te = temperatura exterior

Si hay una cocina, una panadería, etc. Hacemos un promedio de las medidas de las temperaturas de ese ambiente para estimar el ΔT en caso de vidrio interior.

GANANCIA DE CALOR A TRAVES DE PARED INTERIOR

T A U Q_GPI     3 2 (15) Ti Te T    (16)

GANANCIA DE CALOR A TRAVES DE TECHO INTERIOR

T A U Q_GTI     3 2 (17)

(19)

Ti Te

T  

 (18)

 Si hay una oficina con aire acondicionado al lado del ambiente a acondicionar no tomamos en cuenta esa pared ya que la conducción es cero.

 Para ambientes subterráneos como las estaciones de metro la Te es la temperatura a la cual se encuentra la tierra.

T A U Q     3 2 (19) Ti Te T    (20)

GANANCIA DE CALOR A TRAVES DE PUERTAS EXTERIORES T

A U

Q_CCYRC    (21)

ΔT lo podemos determinar de dos formas:

a) T Te_NETA Ti_NETA (22)

b) Asumimos la puerta despreciable y asumo que esta no existe haciendo que toda la región de la puerta sea parte de la pared, o sea agregando el área de la

puerta a la pared y calculamos el



Tem Tes



RM Rs b Tes T_EQ       porque

(20)

GANANCIA DE CALOR A TRAVES DE PUERTAS INTERIORES

 

T A U Q_CPI      3 2 (23) Ti Te T    (24)

GANANCIA DE CALOR A POR ILUMINACION

C Filum

Asu

QIlum   1 (25) Donde:

Asu = area del piso [ft2]

QIlum = calor por iluminación [BTU/hr]

Filum = factor de iluminación [Watt/ft2] Tabla  = Factor de almacenamiento [tabla 12 Pág. 1-35 carrier]

1

 = Tipo de iluminación

C = factor de conversión = 3412 BTU/(hr.Watt)

GANANCIA DE CALOR A POR PERSONAS

QPERSONAS = si no nos dicen el numero de personas se toma el average en tabla 1* de clases. Q100 personas = Donde: Fluorescente = 1.25 Incandescente = 1.00 Qs = Nº personas x RMS (26) QL = Nº personas x RMS (27)

(21)

Qs = calor sensible [BTU/hr] QL = calor latente [BTU/hr]

RMS = Rata metabólica sensible [BTU/hr] RML = Rata metabólica latente [BTU/hr]

El calor por personas se busca en [tabla 48 Pág. 1-100] se entra con aplicación y temperatura y se obtiene RML y RMS.

GANANCIA DE CALOR A POR AIRE FRESCO

QA/F =

Donde:

Qs = calor sensible [BTU/hr] QL = calor latente [BTU/hr]

QA/F = calor por aire fresco [BTU/hr]

We = humedad especifica exterior [granos/Lb aire seco] Wi = humedad especifica interior [granos/Lb aire seco]

PCMA/F = pie cúbico por minuto de aire fresco [gaceta oficial 4044 tabla 3 Pág. 7 o

en tercera columna de la tabla de clases 1*] [ft3/min]

CFM PCM

Ft _ _

min

3

Hay dos formas de determinar QA/F:

a) por Nº de personas b) por área del piso

Si tenemos cuartos internos con ambientes alrededor acondicionados la conducción es igual a cero por tanto esas paredes aledañas a las regiones acondicionadas no se consideran, no se toma el día critico, calculamos solo el calor que generan la iluminación, personas, aire fresco accesorios y equipos eléctricos que halla en el ambiente.

Qs = 1.08 x PCMA/F (Te – Ti) (28) QL = 0.68 x PCMA/F (We – Wi) (29)

(22)

GANANCIA DE CALOR A POR INFILTRACION

QA =

La infiltración no se toma en cuenta por el Este Donde:

PCMINF = pie cúbico por minuto de aire de infiltración [Ft3/min]

Si PCMA/F > PCMINF no hay infiltración

GANANCIA DE CALOR A POR MOTOR ELECTRICO

El motor del ventilador de los equipos de acondicionamiento puede producir ganancia de calor en el ambiente estos pueden estar dispuestos en dos formas distintas en los equipos:

(a) (b)

El caso (a) el motor esta antes del evaporador por ende se considera como una carga externa, al pasar el aire fresco este absorbe el calor producido por el motor generando que suba su temperatura pero al pasar por el evaporador pierde este calor y baja su temperatura para entrar frió al ambiente, en el caso (b) probablemente es el mas desfavorable y tenemos que tomarlo en cuenta a la hora de efectuar los cálculos como una carga interna ya que el aire fresco ya paso por

Qs = 1.8 x PCMINF (Te – Ti) (30)

(23)

el evaporador antes de pasar por el motor del ventilador la temperatura tiende a subir en el aire entrando al ambiente a una temperatura superior de la requerida en el ambiente.

Las cargas internas por motores eléctricos las buscamos en [tabla 53 Pág. 1-105 carrier con la potencia del motor]

PROBLEMA 1 PLANO 1

Este símbolo en el plano significa que a donde esta indica que esa es la dirección norte.

(24)

ESPECIFICACIONES b = ventana 2 x 1 m c = ventana 1 x 1 m d = puerta 2.2 x 2 m CONDICIONES GENERALES a) Condiciones de diseño

1- condición de diseño exterior

Temperatura bulbo seco = 95º F Temperatura bulbo húmedo = 81º F 2- condición de diseño interior

Temperatura bulbo seco = 75º F Humedad relativa = 50%

b) Ubicación del local = Coro Estado Falcón, Venezuela c) Variación diaria de temperatura = 15º F

d) Uso del ambiente a acondicionar = oficina general

e) Horario de trabajo = 8:30 AM a 4:00 PM de lunes a viernes. f) Altura de las paredes del ambiente = 3.5 m

g) Materiales:

elemento Materiales

Techo

Bloque de arcilla 6” x 2 celdas Capa de concreto 3”

Friso interior de cemento y arena de ½” Fieltro asfáltico 3/8” de espesor

Paredes exteriores

Bloque de arcilla 8” x 2 celdas

Friso interior de cemento y arena de ½” Acabado exterior cerámica ½”

Friso exterior de cemento y arena de ½” Paredes

interiores

Bloque de arcilla 6” x 2 celdas

Friso exterior de cemento y arena de ½” Friso interior de cemento y arena de ½”

(25)

Piso

Placa compuesta de bloque de arcilla de 6” x 2 celdas Concreto 3”

Friso interior de cemento y arena de ½”

Linelum 1/8” (material antirresbalante para pisos)

elemento Materiales

puertas Dos laminas de madera contraenchapada de ¼” c/u con espacio _{de aire de ¾” entre ellas}

Vidrio Vidrio ordinario de una capa

h) Ocupación = un máximo de 20 personas y un mínimo de 12 personas. i) Equipos eléctricos = en el ambiente se encuentran

una serie de equipos eléctricos de 1 KWatt.

j) Iluminación = La iluminación es fluorescente y el nivel de iluminación es de 30 Watt/m2. considere que las luces están todo el tiempo encendidas.

k) Peso de la estructura = 100 Lb/m2

l) Ventanas

Ventanas Marco metálico

Persiana interior de color oscuro

m) Considere un paral vertical de 1 m y un alero horizontal de 50 cm

n) Considere que el ambiente se encuentra ubicado en el último piso de una torre de oficinas.

o) Considere que el área inferior del ambiente se encuentra totalmente acondicionado.

Determine la carga total de enfriamiento en BTU/hr del ambiente considerado para el día de diseño.

(26)

SOLUCION

DETERMINACIÓN DE LOS FACTORES CRÍTICOS PARA EL DISEÑO 1) DÍA CRITICO

Buscamos el día critico por fachada en la tabla 2* que es un resumen de la tabla 15 Pag. 1-45 @ 10º carrier o en la misma tabla 15

Nota = en este problema se usa la tabla a 10º porque Venezuela se encuentra en esa latitud, esta tabla a 10º es valida para cualquier región del país, de ser otro país hay que buscar en que latitud donde se encuentra ubicado.

Fachada

NORTE = No hay día critico en esta fachada porque al norte no tenemos fachada expuesta directamente al sol ya que hay un baño y un deposito en esa fachada (ver Plano 1).

OESTE = La fachada oeste no esta expuesta por que hay un Hall y los ascensores por lo tanto no tiene día critico.

SUR = En la fachada sur sucede lo mismo que la fachada norte por tanto no hay día critico para este fachada.

ESTE = En esta fachada si hay día crítico porque el sol incide directamente sobre ella, por tabla 1-1 el día crítico para esta fachada es:

septiembre – marzo 21 10:00 AM

TABLA 1-1

ORIENTACION FECHA HORA

Norte Junio 21 4:00 PM Noreste Junio 21 10:00 AM Este Septiembre 21 Marzo 21 10:00 AM Sureste Diciembre 21 10:00 AM Sur Diciembre 21 12:00 PM Suroeste Diciembre 21 4:00 PM Oeste Septiembre 21 Marzo 21 4:00 PM Noreste Junio 21 4:00 PM

Además tenemos dos normas para el día de diseño crítico en la fachada ESTE:

a) Si las áreas de vidrios en la orientación Este son mayores del 20% de las áreas totales de pared exterior en esa misma orientación se debe agregar Septiembre, Marzo 21 a las 8:00 AM.

(27)

Comprobando:

AVENT TOTAL = Nº ventanas · AVENT AVENT TOTAL = 18 ventanas · 1m · 1m = 18 m2

Sin incluir las ventanas

APARED DE FACHADA = b · h Donde: b = base de la pared

h = altura de la pared

APARED DE FACHADA = 20 m · 3.5m = 70 m2 APARED TOTAL = APARED DE FACHADA - AVENT TOTAL

APARED = 70 m2 – 18 m2 = 52m2

Aplicando la norma (a) tenemos

52 m2 · 0.20 = 10.4 m2 18 m2 > 10.4 m2

Por lo tanto hay que agregar Septiembre, Marzo 21 a las 8:00 AM al día critico de diseño.

b) Si por lo menos el 30% del área del techo es insolada se debe agregar las 4:00 y 6:00 PM del mismo día.

Vemos que este ambiente como lo dicen los datos en la letra (n) esta en el último piso del edificio de oficinas no mencionan que sobre el techo se encuentre nada que haga sombra por lo tanto vemos que esta totalmente insolado por ende hay que agrega: Septiembre, Marzo 21 a las 4:00 PM y 6:00 PM al día de diseño critico.

Entonces los días críticos son:

Septiembre – Marzo 21 a las 8:00 AM Septiembre – marzo 21 a las10:00 AM

Septiembre – Marzo 21 a las 4:00 PM Septiembre – Marzo 21 a las 6:00 PM

Pero tenemos que considerar como lo dice en la letra (e) de los datos que el horario de trabajo es de 8:30 AM a 4:00PM por lo tanto suprimimos (Septiembre, Marzo 21 a las 8:00 AM y Septiembre, Marzo 21 a las 6:00 PM) ya que se sale del horario de trabajo quedando entonces los días críticos de diseño:

(28)

ESTE: Septiembre – marzo 21 a las 10:00 AM Septiembre – Marzo 21 a las 4:00 PM

2) Temperatura exterior de diseño (Temperatura máxima en el año)

Nota = En este problema nos están dando la temperatura de bulbo seco Tbs, la temperatura de bulbo húmedo Tbh, exterior si no nos la dan tenemos que ubicarlas en la tabla de registros de temperaturas del observatorio.

Corregimos la temperatura de diseño: 2.1) por la hora del día

En la Tabla 2 Pág. 1-18 del carrier con la hora de diseño y variación de Temp. Diaria buscamos las correcciones para temperatura de bulbo seco solamente la Temp. de bulbo húmedo la despreciamos

Con 15º F y 10:00 AM => la Temp. De bulbo seco corregida = -9 Con 15º F y 4:00 AM => la Temp. De bulbo seco corregida = -1 Entonces la corrección por hora es:

Para 10:00 AM = -9

Para 4:00 AM = -1

2.2) Corrección por el mes del año

Hay que conseguir una tabla con las estadísticas de las temperaturas de los últimos años en el observatorio cajigal o la fuerza aérea.

EJ: suponiendo que esta es la tabla obtenida del observatorio

MES ENE. FEB. MAR. ABRI. MAY JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV DIC. max

T (ºF) 91 91.5 94 93 95 92 93 94 93 93 92 91 95

Tmax del año

T mes de diseño

En este caso el mes de diseño es Septiembre – Marzo 21 como se sabe tenemos que buscar en la tabla del observatorio la temperatura del mes de diseño para restarla con la máxima del año, probablemente la temperatura del mes de septiembre no sea igual a la del mes de marzo entonces nos preguntamos ¿Cuál de las dos temperaturas tomamos la de marzo o la de septiembre? Se toma la

mas desfavorable de las dos o sea la mayor .

(29)

Variación de temperatura = 95º F – 94º F = -1 Corrección por el mes del año 10:00 AM = -1

Corrección por el mes del año 4:00 AM = -1 Entonces la corrección de temperatura es:

Corrección total = corrección/ hora del día + corrección/ meses del año 10:00 AM = -9 – 1 = -10º F

4:00 AM = -1 – 1 = -2º F

LA VARIACIÓN DE TEMPERATURA TOTAL CORREGIDA ES: 10:00 AM = 95º F - 10º F = 85º F

4:00 AM = 95º F - 2º F = 93º F

3) CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR U Los valores de la resistencia térmica R y el peso W los conseguimos en la [tabla 1-4] con el material que componen techo, piso, paredes, puertas y vidrios, luego efectuamos la sumatoria para obtener RT y WT luego calculamos U por la Ec:

T R U  1 Por tabla [1-4]

TECHO

Material R _hr·_BTUpie ·ºF_

2

W (Lb/pie2)

Bloque de arcilla 6” x 2 celdas 1.52 25

Capa de concreto 3” 0.4 19

Friso interior de cemento y arena de ½” 0.10 4.8

Fieltro asfáltico 3/8” de espesor 0.33 22

Viento @ 15 mph 0.25 --- Aire quieto 0.92 --- Sumatoria RT = 3.52 WT = 51 F pie hr BTU BTU F pie hr R U T · ·º 28 . 0 ·º · 52 . 3 1 1 2 2   

(30)

PARED EXTERIOR Material R _      BTU F pie hr· 2·º W (Lb/pie2)

Friso interior Y exterior de cemento y arena de ½” 2·(0.10) 2·(4.8)

Acebado exterior de cerámica 0.04 5.5

Viento @ 15 mph 0.25 --- Aire quieto 0.68 --- Sumatoria RT = 3.02 WT = 45.1 F pie hr BTU BTU F pie hr R U T · ·º 3 . 0 ·º · 02 . 3 1 1 2 2    PARED INTERIOR Material R _      BTU F pie hr· 2·º W (Lb/pie2)

Friso interior Y exterior de cemento y arena de ½” 2·(0.10) 2·(4.8)

Aire quieto 2·(0.68) --- Sumatoria RT = 3.08 WT = 34.6 F pie hr BTU BTU F pie hr R U T · ·º 32 . 0 ·º · 08 . 3 1 1 2 2    PISO Material R _      BTU F pie hr· 2·º W (Lb/pie2₎

Placa compuesta de bloque de arcilla 6” x 2 celdas 1.52 25

Concreto 3” 0.40 19

Friso interior de cemento y arena de ½” 0.10 4.8

Linelum 0.08 0.8

Aire quieto 2·(0.61) ---

(31)

F pie hr BTU BTU F pie hr R U T · ·º 212 . 0 ·º · 71 . 4 1 1 2 2    PUERTAS Material R _      BTU F pie hr· 2·º W (Lb/pie2 ) Dos laminas de madera contraenchapada de ¼” 2·(0.31) 2·(1.42)

Espacio de aire de ¾” 0.85 --- Aire quieto 2·(0.6) --- Sumatoria RT = 2.67 WT = 2.84 F pie hr BTU BTU F pie hr R U T · ·º 374 . 0 ·º · 67 . 2 1 1 2 2    VIDRIO Material R _      BTU F pie hr· 2·º W (Lb/pie2₎ Vidrio ordinario 0.88 --- Sumatoria RT = 0.88 ---

Nota: en el vidrio no hay aire quieto ni viento ya que el vidrio conduce el 100% del calor

F pie hr BTU BTU F pie hr R U T · ·º 136 . 1 ·º · 88 . 0 1 1 2 2   

Tabla de resultados de coeficientes total de transferencia de calor U

RT _      BTU F pie hr· 2·º WT (Lb/pie2) U       F pie hr BTU ·º · 2 TECHO 3.52 51 0.28 PARED EXTERIOR 3.02 45.1 0.3 PARED INTERIOR 3.08 34.6 0.32 PISO 471 49.6 0.212 PUERTAS C/U 2.67 2.84 0.374 VIDRIO C/U 0.88 --- 1.13

4) CALCULO DEL ΔTEQ PARA RADIACION CONDUCCION Y CONVECCION COMBINADA

(32)

Para el techo:

Tenemos que para techos expuestos el ΔTEQ se calcula mediante la siguiente ecuación:



Tem Tes



Rm Rs b Tes TEQ      · ·

a) Techo expuesto a las 10:00 AM

ΔT* = (T diseño Ext. corregida – T diseño int.) = 85 ºF – 75 ºF = 10 ºF ΔT* = 10 ºF

En tabla 20ª Pág. 1-63 del carrier con ΔT* y el rango o variación de temperatura diario determinamos el factor de corrección para el techo Fc techo.

Para corregir Δtes y ΔTem (de no encontrar el valor se puede interpolar)

Fc techo = -2.5

Calculo de (Δtes)

En tabla 20 Pág. 1 – 63 carrier determinamos Δtes con en peso del techo W = 50 Lb/pulg y la hora de diseño de las 10:00 AM. Considerando que esta sombreado ya que este es un factor de sombra (de no encontrar el valor se puede interpolar)

Δtes = - 2

Corrigiendo con Fc techo @ 10:00 AM Δtes = - 2 + (-2.5) = 4.5

Calculo de (b)

Como no nos dicen el color del techo asumimos que es negro ya que esta es la condición mas desfavorable porque el negro absorbe una mayor cantidad de calor.

En tabla buscando b para color negro tenemos:

b Restricción

(33)

b = 1

Calculo de (Rs)

En la tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 con orientación Horizontal y mes y día de diseño se busca se busca la máxima insolación correspondiente al mes (valor máx.) sin importar la hora donde se encuentre.

En este mes y día de diseño vemos que la máxima insolación ocurre a las 12 PM. Por tanto Rs:

Rs = 247 Btu /(hr· pie2) Calculo de (Rm):

En tabla 15 @ 40º Lat. Norte Pág. 1 – 48 carrier en orientación Horizontal en el mes de julio buscamos la máxima insolación.

La máxima insolación se registra a las 12:00 PM. De este mes para el techo

Rm = 233 Btu /(hr· pie2

Calculo (Δtem)

En tabla 20 Pág. 1 – 63 carrier con el peso del techo W = 50 lb/pie2

@ la hora de diseño 10:00AM obtenemos Δtem

Δtem = 7

Corrigiendo con Fc techo Δtes = 7 + (-2.5) = - 4.5





F F pie hr Btu F pie hr Btu T_eq 4.5 ( 4.5) 5.04º ) ·º · /( 233 ) ·º · /( 247 · 1 5 . 4 ₂ 2        b) Techo @ las 4:00 PM

ΔT* = (T diseño Ext. corregida a la hora – T diseño int.) = 93 ºF – 75 ºF = 18 ºF ΔT* = 18 ºF

(34)

Para corregir Δtes y ΔTem (de no encontrar el valor se puede interpolar)

Interpolando:

Fc techo = 5.5

En tabla 20 Pág. 1 – 63 carrier determinamos Δtes con en peso del techo W = 50 Lb/pulg y la hora de diseño de las 4:00 PM. Considerando que esta sombreado ya que este es un factor de sombra (de no encontrar el valor se puede interpolar)

Δtes = 10

Corrigiendo con Fc techo @ 4:00 PM Δtes = 10 + (5.5) = 15.5

Calculo de (b)

El color del techo lo asumimos negro por tanto determinamos nuevamente la b para techo oscuro quedando igual que el caso de las 10:00 AM

En tabla igual que para las 10:00AM buscamos b para color negro tenemos:

b = 1

Calculo de (Rs)

En este mes y día de diseño vemos que la máxima insolación ocurre a las 12 PM. Por tanto Rs:

Rs = 247 Btu /(hr· pie2

Calculo de (Rm):

(35)

Calculo (Δtem)

En tabla 20 Pág. 1 – 63 carrier con el peso del techo W = 50 Lb/pie2 @ la hora de diseño 4:00 PM obtenemos Δtem

Δtem = 36.5

Corrigiendo con Fc techo @ las 4:00 PM Δtes = 36.5 + (5.5) = 42.0





F F pie hr Btu F pie hr Btu T_eq 42 15.5 43.59º ) ·º · /( 233 ) ·º · /( 247 · 1 5 . 15 ₂ 2     

Para la pared expuesta:

Tenemos que para paredes expuestas el ΔTEQ es igual que para techos expuestos y se calcula mediante la siguiente ecuación:



Tem Tes



Rm Rs b Tes T_EQ      · ·

c) Pared ESTE a las 10:00 AM

Calculo del factor de corrección para la pared

En tabla 20ª Pág. 1-63 del carrier con ΔT* y el rango o variación de temperatura diario determinamos el factor de corrección para la pared Fc techo.

Para corregir Δtes y ΔTem

Fc techo = -2.5

En tabla 19 Pág. 1 – 62 carrier determinamos Δtes con en peso de la pared este ya que es la que esta expuesta W = 45.1 Lb/pulg y la hora de diseño de las 10:00 AM. Considerando que esta sombreada ya que este es un factor de

(36)

sombra, si vemos en la tabla la única pared sombreada es la norte, por ende no tomamos en cuenta que estamos en la pared este y buscamos los valores allí (de no encontrar el valor se puede interpolar)

Δtes = - 2

Corrigiendo con Fc techo @ 10:00 AM Δtes = - 2 + (-2.5) = - 4.5

Calculo de (b)

Como no nos dicen el color de la pared la asumimos que es oscura ya que esta es la condición mas desfavorable porque el negro absorbe una mayor cantidad de calor.

En tabla buscando b para color oscuro tenemos:

b Restricción

b = 1

Calculo de (Rs)

En la tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 con orientación ESTE y mes y día de diseño se busca se busca la máxima insolación correspondiente al mes (valor máx.) sin importar la hora donde se encuentre.

En este mes y día de diseño vemos que la máxima insolación ocurre a las 8:00 AM. Por tanto Rs:

Rs = 164 Btu /(hr· pie2) Calculo de (Rm):

En tabla 15 @ 40º Lat. Norte Pág. 1 – 48 carrier en orientación ESTE en el mes de julio buscamos la máxima insolación.

La máxima insolación se registra a las 8:00 AM. De este mes para el techo

(37)

En tabla 20 Pág. 1 – 63 carrier con el peso de la pared este W = 45.1 lb/pie2 @ la hora de diseño 10:00AM obtenemos Δtem

Δtem = 32.23 Corrigiendo con Fc techo Δtes = 32.25 + (-2.5) = 29.5





F F pie hr Btu F pie hr Btu T_eq 29.5 ( 4.5) 29.735º ) ·º · /( 164 ) ·º · /( 164 · 1 5 . 4 ₂ 2       

d) Pared ESTE @ las 4:00 PM

ΔT* = (T diseño Ext. corregida a la hora – T diseño int.) = 93 ºF – 75 ºF = 18 ºF ΔT* = 18 ºF

Para corregir Δtes y ΔTem (de no encontrar el valor se puede interpolar) Interpolando

Fc techo = 5.5

En tabla 19 Pág. 1 – 62 carrier determinamos ΔTes con el peso de la pared ESTE W = 45.1 Lb/pulg y la hora de diseño de las 4:00 PM. Considerando que esta sombreado ya que este es un factor de sombra (de no encontrar el valor se puede interpolar)

Δtes = 11.5

Corrigiendo con Fc techo @ 4:00 PM Δtes = 11.5 + (5.5) = 17

(38)

El color de la pared lo asumimos oscuro por tanto determinamos nuevamente la b para pared oscura quedando igual que el caso de las 10:00 AM

En tabla igual que para las 10:00AM buscamos b para color negro tenemos:

b = 1

Calculo de (Rs)

En este mes y día de diseño vemos que la máxima insolación ocurre a las 8:00 AM. Por tanto Rs:

Rs = 164 Btu /(hr· pie2

Calculo de (Rm):

Calculo (Δtem)

En tabla 20 Pág. 1 – 63 carrier con el peso de la pared ESTE W = 50 Lb/pie2 @ la hora de diseño 4:00 PM obtenemos Δtem

Δtem = 12.7

Corrigiendo con Fc techo @ las 4:00 PM Δtes = 12.7 + (5.5) = 18.2





F F pie hr Btu F pie hr Btu T_eq 18.2 17 18.2º ) ·º · /( 164 ) ·º · /( 164 · 1 17 ₂ 2     

5) CALCULO DEL ΔT DEL VIDRIO



IMAvi IdAvs



FAFr

Q_R  ·  · · ·

(39)

Factor de carga por radiación a través del vidrio a) septiembre marzo @ 10:00 AM

En tabla 18 Pág. 1 – 58 carrier determinamos los ángulos de altitud y Azimut con el día de diseño y Lat. 10º para Venezuela.

Entonces:

Altitud = 59º Azimut = 106º

Por medio de la grafica 1 Pág. 1 – 57 carrier determinamos la sombra unitaria X y Y que reflejan la sombra que hay en el vidrio por el alero y el paral.

X = 0 in/in Y = 1.6 in/in



B Y



X Y A Avs  ·   · Avs = 1m·1.6+(1m-1.6)·0 Avs =1.6 x 0.5 Avs =0.8 m2 Avs B A Avi  ·  Avi = 1m · 1m – 0.8 Avi = 0.2 m2

b) septiembre marzo @ las 4 PM

En este problema a las 4:00 PM todo el vidrio en la cara ESTE esta sombreado ya que el sol a esa hora por la rotación de la tierra se encuentra irradiando directamente la cara OESTE. Por ello no hace falta el calcular los Ángulos de Altitud, Azimut, Avs y Avi

Calculo de factores de insolación Septiembre marzo @ 10:00AM.

(40)

En tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 carrier @ 10:00 AM en septiembre marzo en la cara ESTE IM es el máximo valor en esa hora:

IM = 106 Btu/(hr · pie2 · ºF)

En tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 carrier @ 10:00 AM en septiembre marzo en la cara oeste Id es el mínimo valor en esa hora sin importar la cara donde se encuentre:

Id = 14 Btu/(hr · pie2 · ºF)

Los valores de IM y Id hay que corregirlos, al final de la tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 carrier nos dice las correcciones a efectuar:

 Si hay marco metálico se multiplica por 1.17

 Si hay sucio en el vidrio se resta el 15% de la radiación máxima (se prefiere trabajar con el vidrio limpio ya que esta es la forma mas critica de diseño porque el sucio impide que entre eficientemente la radiación al ambiente por el vidrio, así si no dicen que el vidrio opera sucio siempre lo asumimos como limpio.

 Por altitud de la zona a nivel del mar + 0.7% por cada 1000 pies.

 Si el punto de roció esta por debajo de 67 ºF queda +7% por cada 10 ºF  Si el punto de roció esta por encima de 67 ºF queda -7% por cada 10 ºF  En la Lat. Sur en Diciembre y Enero + 7%.

Factor de corrección Marco metálico = 1.17

Sucio en el vidrio = lo asumimos como vidrio limpio no se corrige

Altitud = estamos @ 1m a nivel del mar (Coro Edo. Falcón) no se corrige. Pto de roció

En carta Psicrometrica de la zona determinamos Temp. Del Pto de roció “Tpr” interceptando Temp. bulbo seco exterior corregida = 85 ºF y Temp. bulbo húmedo interior = 81 ºF y humedad relativa ø = 100% dando Tpr = 80 ºF

(41)

ΔT = 67 ºF – Tpr ΔT = 67 ºF – 80 ºF = 13 ºF 91 . 0 07 . 0 · 10 1 _               T fc_Tpr 91 . 0 07 . 0 · 10 13 1 _              Tpr fc Corrigiendo IM ; Id: IMc = (106 Btu/hr ft2) · (1.17) · (0.91) =112.85 Btu/Hr ft2 Idc = (14 Btu/hr ft2) · (1.17) · (0.91) = 14.90 Btu/Hr ft2 Septiembre marzo @ 4:00PM.

En tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 carrier @ 4:00 PM en septiembre marzo en la cara ESTE ya que el sol esta ya en la cara OESTE por ende esta cara no sufre insolación por eso:

IM = 0 Btu/(hr · pie2 · ºF)

En tabla 15 @ 10º Lat. Norte Pág. 1 – 45 carrier @ 4:00 PM en septiembre marzo Id es el mínimo valor en esa hora sin importar la cara donde se encuentre:

(42)

Id = 11 Btu/(hr · pie2) Factor de corrección

Marco metálico = 1.17

Sucio en el vidrio = como no dicen nada lo asumimos como vidrio limpio no se

corrige

Altitud = estamos @ 1m a nivel del mar (Coro Edo. Falcón) no se corrige. Pto de roció

En carta Psicrometrica de la zona determinamos Temp. Del Pto de roció “Tpr” interceptando Temp. bulbo seco exterior corregida = 93 ºF y Temp. bulbo húmedo interior = 81 ºF y humedad relativa ø = 100% dando Tpr = 77 ºF

ΔT = 67 ºF – Tpr ΔT = 67 ºF – 77 ºF = 10 ºF 91 . 0 07 . 0 · 10 1 _               T fcTpr 93 . 0 07 . 0 · 10 10 1 _              Tpr fc Corrigiendo Id: Idc = (11 Btu/hr Ft2) · (1.17)·(0.93) = 11.96 Btu/hr Ft2

(43)

Calculo del Factor de implemento de sombra (FM)

Tememos vidrio ordinario y asumimos que hay persianas interiores de color negro

Entonces:

En tabla 16 Pág. 1 – 52 del carrier determinamos FM con vidrio ordinario y persianas interiores oscuras

FM = 0.75 Calculo del Factor de almacenamiento (Fa)

Con hora, orientación de la cara y el peso de la estructura en internal shade buscamos Fa en la tabla 11 Pág. 1 – 34 del carrier

Para las 10:00 AM en cara ESTE y el peso de la estructura igual a 100 Lb/Ft2 (Dato)

Fa = 0.58

Para las 4:00 PM en cara ESTE y el peso de la estructura igual a 100 Lb/Ft2 Fa = 0.19

Calculo del factor de iluminación (Filum)

En este caso nos dan el factor de iluminación Filum = 30 Watt/Ft2 pero si no lo dan lo buscamos en tabla 1 en Lighting con avg si no nos dicen si es alto o bajo y la aplicación del ambiente.

Filum = 30 Watt/Ft2

Factor de almacenamiento por alumbrado (α)

El Factor de almacenamiento por alumbrado α se determina con la tabla 12 Pág. 1 – 35 del carrier pero para efectos de diseño siempre lo vamos a asumir como 1 ya que suponemos que el equipo se enciende y se apaga al mismo tiempo que las luces.

(44)

Factor de tipo de iluminación (α1)

Este factor es 1 para iluminación incandescente y 1.25 para iluminación fluorescente, en este cálculo vemos que nos dicen que la iluminación es fluorescente por lo tanto:

α 1 = 1,25

El factor de conversión Fc = 3,412 Btu/hr watt

Calculo de la rata metabólica sensible RMS y la rata metabólica latente RML En la tabla 48 Pág. 1 – 100 del carrier buscamos la rata metabólica sensible

RMS y la rata metabólica latente RML con la temperatura interior de diseño (75ºF)

y uso del ambiente (oficina) Entonces:

RMS = 245 Btu/hr RML = 205 Btu/hr

Calculo de las humedades especificas exterior we e interior wi para el aire

Calculo de humedad específica Ext. We

La humedad relativa es usada para determinar el calor por aire fresco, Para calcular “We” usamos la grafica psicrometrica del sitio interceptando la temperatura de bulbo seco Tbs = 95ºF sin corregir ya que el aire fresco se encuentra esparcido en todo el ambiente exterior, solo corregimos cuando trabajamos con una cara especifica con la temperatura de bulbo húmedo Tbh = 81ºF en el punto de intercepción desplazamos hacia la derecha y obtenemos we = 139 granos/Lbaire seco como lo muestra la grafica (a) de la fig 1 - 1

We = 139 granos/Lbaire seco Calculo de humedad específica int. Wi

Para calcular “Wi” usamos la grafica psicrometrica del sitio interceptando la temperatura de bulbo seco interior Tbsint = 75ºF con la humedad absoluta ø = 50% y luego en el pto de intercepción nos desplazamos a la derecha y obtenemos que Wi = 66 granos/Lbaire seco como lo muestra la figura 1 – 1 (b)

(45)

(a) (b) Figura 1 -1

CALCULO DE LAS CARGAS TERMICAS Para septiembre – marzo @ las 10:00 AM

1) Calor a través de las Paredes exteriores

EQ PE PE U A T Q  · ·



 







_        m Ft F m mx a ven m mx F Ft hr Btu Q_PE 2 2_º · 18 3.5 18 tan ·1 1 ·(30º )·10.76 · 331 . 0 QPE = 5509 Btu/hr

2) Calor a través del Techo exterior

EQ TE TE U A T Q  · ·





_       m Ft F m mx F Ft hr Btu Q_PE 2 2 ·20 8 ·(5º )·10.76 º · 284 . 0 QTE = 2517 Btu/hr

3) Calor a través del piso

Una condición que nos da el problema es que el piso inferior esta totalmente acondicionado Por lo tanto no hay trasferencia de calor de esa región al área a acondicionar entonces:

(46)

4) Calor a través de la pared interior T A U QPI  PI  3 2 · · Ti Te T   

Te = Temperatura exterior corregida a las 10:00 Am











2 2









2





2





₈₅_º ₇₅_º



₁₀_.₇₆ ₂2 3 2 · 2 2 . 2 2 5 . 3 8 2 . 2 2 5 . 3 20 · 324 . 0 m Ft F F m x m x m x m x Q_PI       PI Q 2417Btu/hr 5) Calor a través de las puertas

T A U Q_P  · _P·



x



m



F F



Q_P 85º 75º 3 2 · 5 2 . 2 2 35 . 0 2   Hr Btu Q_P 563.39 / 6) Calor a través del vidrio

T A U Q_V  _V· _V· Ti Te T   

Te = Temperatura exterior corregida a las 10:00 Am



2







₂2 2 18 1 85º 75º 10,76 ·º · 13 . 1 m Ft x F F m x F Ft hr Btu Q_V   QV = 2200 Btu/hr

7) Calor por radiación



IM xAvi Id xAvs



FAFM Q_R  _C  _C ·







18 0.8



10,76 0.58 0.75 · 15 2 . 0 18 · 113 ₂ 2 2 2 2 _m x x Ft ventx x Ft hr Btu m ventx x Ft hr Btu Q_R _  _ QR = 2915 Btu/hr

(47)

8) Calor por Iluminación xFc x x xA F

Q_ILUM  _ILUM _PISO  1 Para bombillo tipo fluorescente α1 = 1,25

Asumimos siempre que el equipo se enciende y se apaga al mismo tiempo que las luces del local por ende α =1





Watts hr Btu x x x m mx m Watts Q_ILUM · 412 , 3 1 25 . 1 8 20 30 ₂  QILUM = 20472 Btu/hr

9) Calor Por personas

hr Btu hr Btu x RMS personas N Qs_P  º · 20 245 4900 hr Btu hr Byu x RML personas N QLP  º · 20 205 4100 hr Btu QL QS QTP  P  P 490041009000 10) Calor por equipo

El calor por equipos tiene que ver con el calor que generan los equipos eléctricos presentes en el ambiente incluyendo el calor producido por los motores del ventilador del equipo acondicionador de aire donde buscamos en Tabla 53 Pág. 1 – 105 carrier con potencia del motor y ubicación del motor (antes o después del evaporador), en este problema no nos dicen nada con respecto al motor por eso asumimos que el calor generado por equipos eléctricos es:

QEE = 1KW = 3412 Btu/hr 11) Carga por aire Fresco

Calculo de PCM de aire por área

En tabla 1 en ventilación por área para aplicación (oficina) buscamos

FcA=0.4PCM/Ft2





PCM m Ft m mx x Ft PCM xA Fc PCM _A _Piso 0.4 20 8 10,76 ₂ 689 2 2   

(48)

Calculo de PCM de aire por Personas

FcP=25PCM/personas PCM personas x personas PCM personas xN Fc PCM  _P º 25 20 500

Luego de calcular los PCM por area y por personas comparamos los dos valores obtenidos y tomamos el mayor valor entre los dos

689 PCM > 500 PCM Por lo tanto: PCM(A/F) = 689     1.08 _/ ( ) / xPCM Te Ti Qs_A _F _A _F   x PCMx F F Btu hr Qs_A_/_F 1.08 689 (95º 75º )14880 /  /  0.68xPCM / x(We Wi) QL_A _F  _A _F    BTU hr Lb granos PCMx x QL o aire F A 0,68 689 (139 66) 34202 / sec /          hr Btu hr Btu hr Btu QL QS Q_A_/_F  _A_/_F  _A_/_F 14880 34202 49082

Obtenidas todas las cargas pasamos a sumar todas las latentes y todas las sensibles y se multiplican cada una por su respectivo factor de seguridad



Qs5509251702417563.392200291520472490014880



Qs 56373,39Btu/hr



 Qs·1.1 Qs_Total QsTotal = 56373,39BTU/hr·(1,1)=62010,73BTU/hr

1Ton ref. =12000BTU/hr X = 62010,73BTU/hr

(49)



QL(410034202)BTU/hr 38302BTu/hr



 QL·1,05

QL_Total

QLTotal = 38302BTU/hr·(1,05) = 40217,1 BTu/hr

40217,1Btu/hr = 3,35 ≈ 4Ton de refrigeracion

Para septiembre – marzo 21 @ las 4:00 Pm. 12) Calor a través de las Paredes exteriores

EQ PE PE U A T Q  · ·





_       m Ft F m F Ft hr Btu Q_PE 2 2 2 ·52 ·(18º )· 10.76 º · 331 . 0 QPE = 3323,54 Btu/hr

13) Calor a través del Techo exterior

EQ TE TE U A T Q  · ·





_       m Ft F m mx F Ft hr Btu Q_PE 2 2 ·20 8 ·(44º )·10.76 º · 28 . 0 QTE = 21210,11 Btu/hr

14) Calor a través del piso

Una condición que nos da el problema es que el piso inferior esta totalmente acondicionado Por lo tanto no hay trasferencia de calor de esa región al área a acondicionar entonces:

QP = 0 Btu/hr

15) Calor a través de la pared interior

T A U QPI  PI  3 2 · ·

(50)

Ti Te

T  



Te = Temperatura exterior corregida a las 4:00 Pm





























₂2 2 2 2 2 76 . 10 º 75 º 93 3 2 · 2 2 2 . 2 2 5 . 3 8 2 . 2 2 5 . 3 20 · 32 . 0 m Ft F F m x m x m x m x QPI       PI Q 7767,85 Btu/hr 16) Calor a través de las puertas

T A U Q_P  · _P·



x



m



F F



Q_P 93º 75º 3 2 · 5 2 . 2 2 35 . 0 2   Hr Btu Q_P 994,22 / 17) Calor a través del vidrio

T A U Q_V  _V· _V· Ti Te T   

Te = Temperatura exterior corregida a las 4:00 Pm



2







₂2 2 18 1 93º 75º 10,76 ·º · 13 . 1 m Ft x F F m x F Ft hr Btu Q_V   QV = 3939,45 Btu/hr

18) Calor por radiación



IM xAvi Id xAvs



FAFM Q_R  _C  _C ·







18 0.8



10,76 0.19 0.75 · 11 2 . 0 18 · 0 ₂ 2 2 2 2 x x m Ft ventx x Ft hr Btu m ventx x Ft hr Btu Q_R     _  QR = 242,87 Btu/hr

19) Calor por Iluminación

xFc x x xA F

(51)

Para bombillo tipo fluorescente α1 = 1,25

Asumimos siempre que el equipo se enciende y se apaga al mismo tiempo que las luces del local por ende α =1





Watts hr Btu x x x m mx m Watts Q_ILUM · 412 , 3 1 25 . 1 8 20 30 ₂  QILUM = 20472 Btu/hr

20) Calor Por personas

hr Btu hr Btu x RMS personas N Qs_P  º · 20 245 4900 hr Btu hr Byu x RML personas N QL_P  º · 20 205 4100 hr Btu QL QS QT_P  _P  _P 490041009000

21) Calor por equipo

El calor por equipos tiene que ver con el calor que generan los equipos eléctricos presentes en el ambiente incluyendo el calor producido por los motores del ventilador del equipo acondicionador de aire donde buscamos en Tabla 53 Pág. 1 – 105 carrier con potencia del motor y ubicación del motor (antes o después del evaporador), en este problema no nos dicen nada con respecto al motor por eso asumimos que el calor generado por equipos eléctricos es:

QEE = 1KW = 3412 Btu/hr 22) Carga por aire Fresco

Calculo de PCM de aire por área

FcA=0.4PCM/Ft2





PCM m Ft m mx x Ft PCM xA Fc PCM _A _Piso 0.4 20 8 10,76 ₂ 689 2 2   

Calculo de PCM de aire por Personas

(52)

PCM personas x personas PCM personas xN Fc PCM  _P º 25 20 500

Luego de calcular los PCM por area y por personas comparamos los dos valores obtenidos y tomamos el mayor valor entre los dos

689 PCM > 500 PCM Por lo tanto: PCM(A/F) = 689     1.08 _/ ( ) / xPCM Te Ti Qs_A _F _A _F   x PCMx F F Btu hr Qs_A_/_F 1.08 689 (95º 75º )14880 /  /  0.68xPCM / x(We Wi) QL_A _F  _A _F    BTU hr Lb granos PCMx x QL o aire F A 0,68 689 (139 66) 34202 / sec /          hr Btu hr Btu hr Btu QL QS Q_A_/_F  _A_/_F  _A_/_F 14880 34202 49082

Obtenidas todas las cargas pasamos a sumar todas las latentes y todas las sensibles y se multiplican cada una por su respectivo factor de seguridad



Qs_₄₉₀₀242_₁₄₈₀₀.873323_₃₄₁₂.547767.8521210.113939.450994.2220472



Qs 59785,39Btu/hr



 Qs·1.1 Qs_Total QsTotal = 59785.39BTU/hr·(1,1)=65763,92BTU/hr

1Ton ref. =12000BTU/hr X = 65763.92 BTU/hr

65763,92BTU/hr = 5,48 ≈ 6Ton de refrigeración



QL(410034202)BTU/hr 38302BTu/hr



 QL·1,05

(53)

QLTotal = 38302BTU/hr·(1,05) = 40217,1 BTu/hr

40217,1Btu/hr = 3,35 ≈ 4Ton de refrigeración Resumen para el cálculo de cargas térmicas

1. Determinamos los días de diseño críticos en el ambiente según la orientación de las fachadas expuestas, el horario de trabajo, si hay vidrios en la fachada Este o si el 30% ó mas del techo esta expuesto.

Notas:

Si tenemos un ambiente con techo expuesto pero no hay paredes expuestas, o sea es un ambiente central no hay forma de saber el día crítico por no tener paredes expuestas pero se necesita un Δtequiv para el techo que va en función de los valores de tablas según el día crítico, en este caso hacemos lo siguiente:

 buscamos en la tabla 15 @ 10º sin importar el mes ni la hora en la posición Horizontal ya que es un techo el mes y hora en donde se presente la máxima ganancia de calor ese va a ser nuestra hora y mes de diseño para calcular el ΔTeq.

2. Calculamos los valores de “U” con la ec:

R

U  1 buscando en tabla de materiales mas comunes los valores de R y de peso W para las paredes, pisos, Techos, vidrios y puertas.

3. Calculamos todas las Áreas necesarias (paredes int. / Ext., techo, piso, vidrios, puertas, etc.).

4. se corrige la temperatura exterior por fachada de acuerdo al mes y hora de diseño por medio de la ecuación:

Por mes Tc/mes = Tbs – Tmax mes diseño Por hora Tc/hora = Tabla 2 P. 1 – 15

Tbsc =Tbs -Tc/mes+Tc/hora

Se hace por cada hora de diseño que se tenga 5. se calculan los ΔTeq para cada fachada de diseño y hora con la Ec:

(54)

(55)