INDICE. acondicionamiento de aire Operación, mantenimiento y servicio para el sistema de

Transcripción

1 INDICE Una Fábula sobre el Acondicionamiento de Aire XIX 1. Campo y Usos del Acondicionamiento de Aire Campo del acondicionamiento de aire Componentes de los sistemas de acondicionamiento de aire Sistemas de sólo agua (hidrónicos) para acondicionamiento de aire Sistemas de sólo aire para acondicionamiento de aire Confort humano Estándares de confort El sistema de acondicionamiento de aire como parte del campo de 10 la construcción 1.8. Diseño del sistema de calefacción, ventilación y acondicionamiento 11 de aire 1.9. Instalación del sistema, de calefacción, ventilación y 11 acondicionamiento de aire Operación, mantenimiento y servicio para el sistema de 12 calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire Mercado de trabajo en la industria de la calefacción, ventilación y 13 acondicionamiento de aire Descripciones de las responsabilidades del puesto Conservación de energía y uso de computadoras, 15 Preguntas de repaso 15 Problemas 2. Principios Físicos Unidades Conversión de unidades Sistemas SI e inglés de unidades Masa, fuerza, peso, densidad y volumen específico Exactitud de los datos Presión Presión de una columna de líquido Trabajo, potencia y energía Calor y temperatura Entalpía La ecuación de la energía (primera ley de la termodinámica) Líquidos, vapores y el cambio de estado tablas de propiedades saturadas Refrigeración Ecuaciones para calor sensible y latente Calores latentes de fusión y sublimación Leyes del gas ideal (o perfecto) Utilización de la energía (segunda ley de la termodinámica) 43 Preguntas de repaso 44 Problemas Cargas de Calefacción Cargas de calefacción Transferencia de calor Velocidad de la transferencia de calor 50

2 3.4. Resistencia térmica global Coeficiente global de transferencia de calor Pérdidas por transferencia de calor: paredes y pisos de sótanos Pérdidas por transferencia de calor: pisos sobre el terreno y pisos 5658 sobre entrepisos 3.8. Pérdidas de calor por inflación y ventilación Condiciones de diseño Pérdidas de calor del recinto y carga del recinto Cargas de calefacción de la construcción Otras pérdidas de calor Resumen de los procedimientos para determinar las cargas de 68 calefacción Preguntas de repaso 74 Problemas Calentamiento y Calderas Calentadores de aire Controles de los calentadores Calderas de calefacción Controles de las calderas Tiro de calderas y calentadores Combustible y combustión Quemaduras de gas y aceite Controles de falla de flama Aplicaciones de las calderas Capacidad y selección de calderas Instalación de calderas Calderas y calentadores de alta eficiencia Conservación de energía 108 Preguntas de repaso 109 Problemas Sistemas de Tubería Hidrónica y Unidades Terminales Trayectoria de tubería Circuito en serie cabezal de un tubo cabezal de dos tubos con retorno directo Cabezal de dos tubos con retorno inverso Disposiciones combinadas Sistemas de cabezal de cuatro tubos Sistema de cabezal de cuatro tubos Unidades terminales del sistema hidrónimo Radiadores Convectores Zoclos Tubos aceptados Páneles radiantes Unidades calefactores Unidades de ventilador y serpentín Unidades de inducción Temperaturas y flujos de agua en los sistemas 123

3 5.19. Selección de unidades terminales Procedimiento de diseño del sistema 126 Preguntas de repaso 131 Problemas Cálculo de Cargas de Enfriamiento Cargas de enfriamiento El efecto de almacenamiento de calor Ganancias de calor en recintos Conducción a través de la estructura exterior Conducción a través de la estructura interior Radiación solar a través de vidrio Condiciones de diseño Alumbrado Personas Equipo Infiltración Transferencia de calor a los alrededores Carga de enfriamiento del recinto Cargas pico de enfriamiento Carga pico en la construcción Carga de enfriamiento o de refrigeración Ventilación Ganancia de calor en ductos Calor desprendido en ventiladores y bombas Fugas de aire en ductos Oscilaciones de temperatura Condiciones del aire de suministro Resumen de procedimientos de cálculo de cargas de enfriamiento 163 comerciales Cargas de Enfriamiento Residenciales Ganancia de calor a través de la estructuras Ganancia de calor a través de ventanas Personas y aparatos electrodomésticos Infiltraciones y ventilación Ganancias de calor y fugas en ductos Carga de enfriamiento latente y total Resumen de procedimientos de cálculo de cargas de enfriamiento 170 residenciales Conservación de energía 171 Problemas Psicometría Propiedades del aire Determinación de las propiedades del aire La carta psicométrica Localización de la condición del aire en la carta psicométrica Condensación en las partículas 186 Procesos de Acondicionamiento de Aire Líneas de proceso en la carta psicométrica Cálculo de procesos de variación de calor sensible (calefacción y 188

4 enfriamiento sensibles) 7.8. Cálculo de procesos de variación de calor latente (humidificación y 197 deshumidificación) 7.9. Cálculos de procesos sensibles y latentes combinados Proceso de enfriamiento evaporativo y temperatura de bulbo 195 húmedo Proceso de mezclado del aire 196 Análisis Psicrométrico del Sistemas de Acondicionamiento de Aire Determinación de las condiciones del aire de suministro La relación de calor sensible La línea RSHR o línea condiciones Línea de proceso de serpetín Análisis psicrométrico completo Factor de contacto y factor de derivación (BYPASS) Temperatura superficial efectiva Recalentamiento Control de carga parcial Ganancias de calor en ventilador 210 Problemas Flujo de Fluidos en Tuberías y Ductos La ecuación de continuidad La ecuación de energía de flujos Presiones en sistemas cerrados y abiertos Presiones total, estática y de la velocidad Conversión de presión de velocidad a presión estática 223 (recuperación estática) 8.6. Pérdidas de presión por fricción en tuberías y ductos Pérdidas por fricción en flujo de agua a través de tuberías Pérdidas de presión en sistemas de tuberías Caídas de presión en sistemas de tuberías Dimensión de los sistemas de tubería Pérdidas por fricción en flujo de aire a través de ductos Relación de aspecto Pérdidas de presión en conexiones de ductos Pérdidas de presión en la entrada y salida de ventiladores Pérdidas de presión en sistemas de ductos Método de diseño de ductos Método de igual fricción Método de recuperación estática 253 Problemas Tuberías, Válvulas, Ductos y Aislamiento Materiales y especificaciones de tuberías Conexiones y método de unión para tuberías de acero Conexiones y métodos de unión para tubería de cobre Válvulas Válvulas reguladoras de presión Construcción de válvulas Selección de válvulas Expansión y anclaje de tuberías 270

5 9.9. Vibración Aislamiento de tuberías Instalación de la tubería Construcción de ductos Aislamiento de ductos 275 Preguntas de repaso Ventiladores y Dispositivos de Distribución de Aire Tipos de ventiladores Características de funcionamiento de los ventiladores Selección de ventiladores Capacidades de los ventiladores Características de los sistemas Interacción ventilador sistema Efecto del sistemas Selección de condiciones óptimas del ventilador Leyes de los ventiladores Construcción y dispositivos de los ventiladores Instalación Conservación de energía 294 Dispositivos de Distribución de Aire Distribución de aire en el recinto Corrientes o patrones de aire Ubicación Tipos de dispositivos de suministro de aire Aplicaciones Selección Accesorios y conexiones de ductos Dispositivos de retorno de aire Ruidos Control de ruidos 306 Preguntas de repaso 308 Problemas Bombas Centrífugas, Tanques de Expansión y Ventilación Tipos de bomba Principios de funcionamiento Características de las bombas Selección de bombas Características del sistema Características del sistema t características de la bomba Leyes de similitud de las bombas Construcción de las bombas Carga de succión positiva neta El tanque de expansión Control de presión del sistema Tamaño del tanque de compresión Control de aire y ventilación Conservación de energía 329 Preguntas de repaso 329

6 Problemas Sistemas y Equipo de Acondicionamiento de Aire Clasificaciones de sistemas Sistemas de sólo aire Sistemas de zona única o unísonas Sistemas de recalentamiento Sistemas de zonas múltiples o multizonas Sistemas de doble ducto Sistema de volumen variable de aire (VAV) Sistema de sólo agua Sistemas de aire y agua Comparación de sistemas unitarios y centrales Unidades de recinto Acondicionadores unitarios de aire Unidades de techo Unidades manejadoras de aire Serpentines de enfriamiento y de calefacción Selección del serpetín Dispositivos para la limpieza del aire (filtros) Métodos de eliminación de polvo Métodos de prueba de filtros Tipos de limpiadores de aire Selección de limpiadores de aire Necesidades energéticas de los diferentes tipos de sistemas de 349 acondicionamiento de aire Conservación de la energía 353 Preguntas de repaso 354 Problemas Sistemas y equipos de Refrigeración 355 Sistema de Refrigeración por compresión de Vapor Fundamentos Equipo Evaporadores Tipos de compresores Compresores reciprocantes Compresores rotatorios Compresores de tornillo Compresores centrífugos Control de capacidad en los compresores Impulsores Condensadores Dispositivos para el control de flujo Controles de seguridad Equipos paquete de refrigeración Selección Eficiencia energética Instalación de enfriadores de refrigeración Torres de enfriamiento 371

7 Sistema de Refrigeración por Absorción Fundamentos Construcción y funcionamiento Aplicaciones especiales Control de capacidad Cristalización Instalación 377 La Bomba de Calor Fundamentos Eficiencia energética Selección de bombas de calor; el punto de equilibrio Energía solar: aplicación de la bomba de calor Refrigeración Tratamiento de agua Conservación de energía en refrigeración 384 Preguntas de repaso 385 Problemas Controles Automáticos Descripción de los controles automáticos Objetivos de los controles El sistema de control Sistemas de control por lazo cerrado (retroalimentación) y lazo 390 abierto Fuentes de energía Diagrama de componentes de control Tipos de acciones de control Controladores Dispositivos controlados Selección de sistemas de control Control por temperatura del recinto Control por aire exterior Control a través del medio de calefacción/enfriamiento Control de humedad Sistemas de control total 407 Preguntas de repaso Problemas 15. Utilización y Conservación de la Energía Estándares y códigos Fuentes de energía Principios de utilización de energía Medición de la utilización de energía (eficiencia) en equipo de 417 generación de potencia Medición de la conservación de energía en el equipo de 420 enfriamiento; coeficiente de funcionamiento y relación de eficiencia energética (CO y EER) Medición de la conservación de energía en la bomba de calor Medición de la conservación de energía en el equipo de 422 calefacción Medición de la conservación de energía en bombas y ventiladores 423

8 y acondicionamiento de aire en construcciones existentes Medición del uso de energía en los sistemas de calefacción, 423 ventilación y acondicionamiento de aire en construcciones existentes Medición del uso de energía en sistemas de calefacción, 424 ventilación y acondicionamiento de aire en construcciones nuevas El método del grado día Otros métodos de medición de energía Recuperación de calor aire aire Recuperación de calor aire aire Recuperación de calor del ciclo de refrigeración Sistemas de energía toral Métodos de conservación de energía Edificación de construcciones Criterios de diseño Diseño del sistema Controles Instalación Operación y mantenimiento Computadoras en los servicios de calefacción, ventilación y 438 acondicionamiento de aire Programación de computadoras Lenguajes de programación 439 Problemas Instrumentación, Prueba y Balanceo Definiciones Instrumental Temperatura Presión Velocidad Gasto Flujo de calor Humedad Velocidad del equipo Energía eléctrica Prueba y balanceo Preparación para balancear el sistema de aire Proceso de balanceo del sistema de aire Preparación para balanceo del sistema de agua Proceso de balanceo del sistema de agua Conservación de energía Medición de ruido 458 Preguntas de repaso 459 Problemas Planificación y Diseño del Sistema de Calefacción Ventilación y 445 acondicionamiento de Aire Procedimientos de diseño de un sistema hidrónimo Cálculo de la carga térmica Tipo y ubicación de las unidades terminales Disposición del sistema de tubería 466

9 17.5. Flujo y temperaturas Selección de las unidades terminales Dimensionamiento de tuberías Ubicación de tuberías o ductos Selección de bombas Selección de calderas Tanque de compresión Accesorios Controles Planos y especificaciones Uso y conservación de energía Procedimientos de diseño de un sistema de sólo aire Cálculo de la carga de enfriamiento Tipo del sistema Ubicaciones del equipo y la ductería Tamaños de ductos Dispositivos de distribución de aire Equipo Accesorios Sistema de control automático Planos y especificaciones Conservación de energía 487 Problemas Sistemas de Calefacción y Enfriamiento Solar Colectores solares Sistemas de almacenamiento y distribución Tipos de sistemas de calefacción solar Sistemas de enfriamiento solar Energía de radiación solar Tablas de insolación Factor de claridad Ángulos de Orientación e Inclinación Horas de Brillo solar Funcionamiento dl Colector Dimensionamiento del colector Análisis económico Dimensionamiento del Sistema de Almacenamiento Datos aproximados de Diseño del Sistema Sistemas pasivos de calefacción solar 512 Problemas 514 Bibliografía 515 Apéndice 517 Tabla A.1. Abreviaturas y símbolos 517 Tabla A.2. Equivalencias de Unidades (Factores de conversión) 519 Tabla A.3. Propiedades del vapor y agua saturados 520 Tabla A.4. Resistencia térmica de materiales aislante y de construcción 521 Tabla A.5. Resistencia 524 Tabla A.6. Secciones transversales de construcciones típicas de techos 525

10 y paredes Tabla A.7. Coeficiente global U de transferencia de calor para 528 componentes de edificación Tabla A.8. Coeficiente global U de transferencia de calor para el vidrio 531 Tabla A.9. Condiciones exteriores de diseño 532 Figura A.1. Formato de cálculo de carga de calefacción en el recinto 537 Figura A.2. Formato de cálculo de carga de calefacción en la 538 construcción Figura A.3. Formato de cálculo de carga de enfriamiento en construcción 5398 comercial Figura A.4. Formato de cálculo de carga de enfriamiento residencial 540 Figura A.5. Carta psicrométrica, Unidades Inglesas 541 Figura A.6. Carta psicrométrica, Unidades SI 543