UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN FACULTAD DE INGENIERÍA BIOINGENIERÍA CÁTEDRA: "INSTALACIONES HOSPITALARIAS" Práctico Nº 4: Cálculo de la Carga de Refrigeración Mgr. Andrés Valdez AÑO 2015

2 PRÁCTICO Nº 4 Cálculo de la Carga de Refrigeración 1. Introducción: La finalidad de este práctico consiste en poner en práctica las fórmulas de cálculo de la carga de refrigeración aplicadas a distintos ambientes hospitalarios 2. Objetivos: Adquirir conocimientos técnicos referidos a refrigeración. Desarrollar habilidades de compresión y análisis estadístico de información que permita estimar la carga de refrigeración de locales de uso médico. Promover la utilización de herramientas informáticas simples que permitan simplificar los cálculos requeridos. Actividades: El trabajo se hará en forma grupal (2 alumnos), los integrantes del grupo desarrollarán las siguientes tareas: Nº 1: Procesar los datos brindados por la cátedra respecto de la carga de refrigeración de la planta arquitectónica parcial de un hospital.. Nº 2: Calcular la carga de refrigeración por el método de balance térmico simplificado, del cuál se dan más detalles en el anexo. Nº 3: Presentar en forma escrita los resultados del procesamiento de los datos y el resultado final del cálculo de la carga de refrigeración. Los informes también deberán contener los cálculos realizados y una descripción de la metodología aplicada, preferentemente en formato pdf y se van a recibir en la dirección anvaldez@unsj.edu.ar hasta el día 06/11/ Evaluación: El práctico se evaluará a través de los siguientes índices: - Asistencia. - Presentación del informe: contenido y redacción. 1

3 Anexo Práctica Nº 4: Cálculo de la Carga de Refrigeración. 1. Temperatura Exterior de Diseño Es aquella temperatura de diseño que es superada por la temperatura máxima de bulbo seco meteorológica durante el 5 % del tiempo del periodo estival (periodo octubre-marzo). Para de terminarla es necesario contar con los valores de temperatura máxima de bulbo seco meteorológica diaria del periodo noviembre-marzo de los últimos 5 años. El procedimiento es el siguiente: 1) Se calcula el promedio de las temperaturas diarias de los últimos 5 años, debe realizarse un promedio por cada día. Como resultado se obtiene una tabla de datos de las temperaturas de bulbo seco máximas promedio diarias. 2) Se grafica en un par de ejes cartesianos esta serie de datos promediados, en el eje horizontal el tiempo y en el eje vertical las temperaturas promedio obtenidas en el paso 1 3) Se traza una línea horizontal en aquella temperatura que solo es superada por la gráfica durante un 5% del tiempo y esta es la temperatura de diseño exterior. Esto se puede hacer con una herramienta de cálculo que permita hacer gráficos x-y, por ejemplo Matlab, Open Office Calc, Microsoft Excel, etc. 2. Humedad Relativa de Diseño Exterior Se sigue un procedimiento similar al realizado con la temperatura, pero con los datos históricos de la Humedad Relativa Máxima. 3. Cargas Externas Cargas por transmisión Paredes y techos exteriores. Q T = K. A. Δt eq - K: Transmitancia térmica. Se calcula a partir de las fórmulas y datos que aparecen en la norma IRAM Deberán utilizar las fórmulas (1), (2), (3) y (4) dadas en los puntos 4.1.1, 4.2 y 5.1 de esta norma. El procedimiento y la planilla de cálculo aparece en el Anexo C. - Δt eq : Es la diferencia de temperatura equivalente que se va a calcular en base a las fórmulas y tablas del Manual Carrier de Aire Acondicionado. Fórmula de Cálculo: Δ t eq = a + Δt eqs R + b R S M ( ΔteqM ΔteqS ) La determinación de los elementos que figuran en esta fórmula se debe hacer de la siguiente manera: 2

4 a: Se utiliza la Tabla 20A, para ello se debe determinar la diferencia entre la temperatura de diseño exterior (calculada a partir de los datos climáticos) y la temperatura de diseño interior (ver más abajo sección Flujo de calor a través de las ventanas, Flujo de calor por transmisión) y el rango de temperaturas diario (temp max temp min.) del día de diseño. El día de diseño también se elige de los datos climáticos como aquel día del mes de diseño (el más caluroso) en el cual la temperatura máxima coincide con la temperatura de diseño exterior. Debe tenerse en cuenta que los datos consignados en la tabla 20A están en ºF y se deben convertir. b: este valor tiene en cuenta el color de la superficie del cerramiento y toma los siguientes valores: 1,00 para superficie oscura 0,78 para superficie color medio 0,55 para superficies claras R S : es la ganancia de calor solar máxima. Se determina a partir de la Clasificación Bioambiental dada en la Norma IRAM Consultar la zona bioambiental a la que corresponde la Ciudad de San Juan y con este dato se consulta la Tabla 10 de la norma IRAM parte 1, para la orientación y hora de diseño. R M : es la ganancia de calor solar máxima para el mes de julio a 40º de latitud norte. Este dato se obtiene de la Tabla 15 del Manual Carrier de aire acondicionado. Se debe tener en cuenta que esta tabla tiene como unidades 2 h m Btu y se debe convertir a Watt/m 2. Δt eqs : Diferencia de temperatura equivalente a la sombra. Se utilizan las tablas 19 (para paredes) y 20 (para techos) del Manual Carrier de Aire Acondicionado, utilizando la condición de sombra con la orientación correspondiente. Como las tablas se han realizado para latitud norte se debe aplicar la siguiente sustitución: Orientación del Problema NE E SE S SO O NO N (sombra) Usar en Tabla Orientación SE E NE N (sombra) NO O SO S Para encontrar el valor en tabla es necesario contar con los datos: Para paredes: Orientación Peso Hora Solar. Para techos: Condición Peso Hora Solar. Se debe tener en cuenta que los datos consignados en las tablas 19 y 20 están a ºF y se deben hacer las conversiones respectivas. Δt eqm : Diferencia de temperatura equivalente sin corregir. Se utilizan las tablas 19 (para paredes) y 20 (para techos) del Manual Carrier de Aire Acondicionado del mismo modo que en el punto anterior, con la salvedad de que se debe elegir la orientación/condición del problema. - Para las paredes considere un muro de ladrillo macizo, de 30 cm de espesor, con revoque (cemento y arena) de 3cm a ambos lados de la pared pintado de color claro. - Para el techo, considere techo de loza común (locetas cerámicas, vigas pretensadas y hormigón común) de 20 cm de alto (h), revoque interior de 3cm de espesor y membrana asfáltica. Consultar la norma IRAM 11601, Anexo A4. 3

5 - Los datos de peso de las paredes/techo pueden calcularse a partir de los datos de densidad aparente que figuran en las Tablas del Anexo A de la norma IRAM 11601, multiplicando el valor de densidad aparente del material por el espesor del mismo. Flujo de calor a través de las ventanas Flujo de calor por transmisión Qt = K A (te - ti) - El K se determina a partir de la norma IRAM (ídem al procedimiento establecido en el punto anterior), suponiendo que las ventanas son de vidrio común simple. - t e : es la temperatura exterior de diseño - t i es la temperatura interior deseada. Seleccionar a partir de la Tabla 1 y/o 2 de la norma IRAM parte 1, para un nivel de confort B. Flujo de calor por radiación solar Qs = A I c - El I (intensidad de radiación solar) se puede determinar a partir de la Clasificación Bioambiental dada en la Norma IRAM Consultar la zona bioambiental a la que corresponde la Ciudad de San Juan y con este dato se consulta la Tabla 10 de la norma IRAM parte 1, para la orientación y hora de diseño. Tener en cuenta que las unidades de I están en Watts/m 2. - Para el coeficiente c, se supondrán que las ventanas tiene cortinas interiores de color claro. En la siguiente tabla se detallan valores típicos de c. Tipo Vidrio transparente 1 Vidrio esmerilado o grabado 0,8 Vidrio transparente con cortinas Exteriores color claro Interiores claras Coeficiente 0,30 0,50 Toldo de lona 0,20 Parasoles 0,20 4. Cargas Externas Ocupantes - Se debe estimar el número de ocupantes y el grado de actividad de que estos desarrollan. Para ello se pueden utilizar las Tablas 6, 11 y 12 de la norma IRAM parte 1. - Tener en cuenta que se deben computar las cargas tanto sensibles como latentes. Iluminación - Se debe conocer el tipo y la cantidad de luminarias en el/los ambientes a acondicionar. Para este cálculo se pueden utilizar la Tabla 5 de la norma IRAM parte 1, considerando que toda la potencia de la lámpara se transforma en calor, y aplicando el coeficiente térmico para el tipo de luminaria. 4

6 Aparatos diversos - Las cargas de calor sensible y latente (según corresponda) de diversos aparatos pueden obtenerse de la Tabla 7 de la norma IRAM parte 1. - En caso de no aparecer en esta lista, se puede estimar la carga a través del valor de potencia que consume convertida a kcal/hora. 5. Cargas por Ventilación. - Determinar los requerimientos de ventilación en cuanto al número de cambios de aire por hora necesarios para la aplicación en particular. Ver tabla 3 del libro HVAC Applications Handbook ASHRAE. - Porcentaje de aire fresco exterior: - % Aire Exterior = Nº Renovaciones aire externo x 100 Nº Total de renovaciones de aire - Conociendo el volumen del ambiente y el nº total de renovaciones de aire, se puede determinar el caudal de aire al ambiente a acondicionar. Caudal = Vol x Nº renovaciones total de aire. Calor sensible del aire seco: Qsae =17. Ca. (te - ti). - Ca es el caudal de aire en m 3 /seg. - t e : es la temperatura exterior de diseño - t i es la temperatura interior deseada. Seleccionar a partir de la Tabla 1 y 2 de la norma IRAM parte 1, para un nivel de confort B. Calor latente del vapor de agua: Qlae = 42. Ca. (hee - hei) - C a es el caudal de aire en m 3 /seg. - h ee : humedad del aire exterior de diseño. Este dato se puede obtener del Diagrama Psicrométrico de la Figura 1 de la norma IRAM parte 1, conociendo la temperatura de diseño exterior y la humedad relativa exterior de diseño. - h ii : humedad del aire después de ser enfriado. Este dato se puede obtener del Diagrama Psicrométrico de la Figura 1 de la norma IRAM parte 1, conociendo la temperatura de diseño exterior y la humedad relativa del aire después de que sea enfriado (suponer 25% de HR). 5