1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MINATITLÁN
MATERIA: REFRIGERACIÓN Y AIRE
ACONDICIONADO
CALEFACCION
PRESENTA:
PEYREFITTE FLORES ANA LAURA
CABRERA CAMACHO EDGAR
2. FACTORES QUE INFLUYEN LA
COMODIDAD
A)Temperatura
del aire
D)Pureza del B)Humedad del
aire aire
C)Movimiento
del aire
3. Carta de “Temperatura efectiva en esta carta
se intenta encontrar una relación entre la
temperatura, humedad y movimiento del
aire.
TEMPERATURA EFECTIVA
Es un índice empírico del grado de calor
que percibe un individuo cuando se
expone a varias combinaciones de
temperatura, humedad y movimiento de
aire
4. Corresponde
a una
velocidad del
aire de 15 a
25 pies/min.
5. CONSIDERACIONES BASICAS
En invierno, el problema consiste en calentar
y humidificar un espacio.
Se determina la cantidad de BTU/h que se
suministra, es decir, el volumen d aire
requerido.
Se debe calcular las perdidas o ganancias de
calor que son:
6. 1.-Transmision de calor sensible a través de
paredes, techos y pisos.
2.-Perdidas de calor sensible o latente debidas
al aire que entra al espacio, ya sea por
infiltración o por ventilación positiva.
3.-Ganancias o pérdidas debidas a otros
factores, como personas, motores,etc.
7. CONDICIONES DE DISEÑO EN
INVIERNO.
A.- Para las condiciones interiores de
diseño se utiliza la carta de comodidad y
las tablas VII-1,VII-2 ,VII-3 y VIII-1.
8.
9.
10.
11.
12.
13. Temperatura de diseño interior:
o Altura de respiración de un individuo debe ser
de 5 ft.
o Altura del techo no es mayor a 20 ft. la
temperatura aumenta un 2% por cada pie
arriba de la línea de respiración.
14. PROBLEMA VIII-1
Suponga un cuarto con 15 pies de altura cuya
temperatura en la línea de respiración es de
80°F. Calcule:
A)La temperatura en el techo.
B) La temperatura en el piso.
C) La temperatura promedio
*Respuestas:
a) t1=80+(0.002*10*80)= 96°F
b) t2=80-(0.002*5*80)= 72°F
15. c) tp=(96+72)/2=84°F
Para calcular la temperatura promedio de un
espacio, conociendo la temperatura de la línea de
respiración, también se puede usar la siguiente
fórmula:
Donde:
tp- temperatura promedio en °F
tb- temperatura a 5 pies en °F
H- altura en pies de piso a techo.
16. Problema VIII-2:
Encuentre la temperatura promedio del
problema anterior usando la formula
mencionada.
Estos cálculos sólo se
aplican a espacios
calentados por
radiación.
17. Cuando se hace a base de aire caliente o
convección forzada , la distribución del aire es
mejor.
Para este caso en los lugares donde la altura es
mayo a 15 pies, la temperatura aumenta
aproximadamente 1% por cada pie arriba de la
línea de respiración. Cuando el techo está a
más de 15 pies, se supone 0.1°F por cada pie
que exceda los primeros 15 pies.
18. Problema VIII-3
Calcule la temperatura del techo, del piso y la
temperatura promedio en un cuarto de 25
pies de altura, si en la línea de respiración
hay 85°F y se calienta por medio de ductos
que llevan aire caliente.
t1= (85+0.01*10*85)+0.1*10=94.5°F
t2 = (85-0.01*5*85)=80.75°F
tp= (94.5+80.75)/2= 87.6°F
19. B) Las condiciones exteriores depende de:
Ubicación del edificio a acondicionar
Temperaturas mínimas
Ondas de frio
Temperatura exterior de diseño para invierno:
Es la temperatura que se toma como datos
para realizar los cálculos.
No es la mínima que se registra si no un
promedio de las temperaturas mínimas.
20. Cuando se tiene un espacio adyacente que no
tiene calefacción, la temperatura de diseño se
considera:
ta=0.5(ti + te) ; donde
ta= temperatura del curto adyacente
ti=temperatura del diseño interior
te= temperatura del diseño exterior
21. Problema VIII-4
Si la temperatura interior de diseño es 80°F y la
exterior 10°F, ¿qué temperatura debe
considerarse aproximadamente en un cuarto
adyacente sin calefacción?
Respuesta:
Datos:
ti=80°F
te=10°F
ta= 0.5(80-10)
ta=45°F
22. C) Temperatura de la superficie de la pared
interna:
Depende de las condiciones de convección de
la película y de las condiciones exteriores.
Para evitar el condensado en las paredes,
techos y ventanas se baja la humedad relativa
del interior o se puede aumentar la
resistencia térmica de la pared.
23. Para tomar en cuenta la temperatura de la
superficie de una pared, de un techo o de un
piso, se toma en cuenta la relación entre la
resistencia de la película interior con la
resistencia del resto de la pared.
Problema VIII-5
Una pared tiene 6 pulgadas de concreto y ¾ de
pulgada de yeso con metal desplegado.
A) Con un viento de 15 mph a 0°F, ¿Cuál es la
temperatura de la superficie interior, si el
ambiente está a 70°F(BS) y 60°F(BH)?
B) Habrá condensación en las paredes?
24. La resistencia al paso del calor a través de la
pared queda expresada en la sig. Fórmula:
Donde:
fe=coeficiente de la película exterior en BTU/h-pie3-°F
fi= coeficiente de la película interior en BTU/h-pie2-°F
X1= espesor del material(concreto)
25. K1= factor de conductividad térmica BTU-plg/h-
pie2-°F(concreto)
C= factor de conductividad térmica BTU/h-pie2-
°F(3/4 plg. De yeso)
Para el caso de aire acondicionado se considera:
fe=6.0 BTU/h-pie2-°F
fi= 1.65 BTU/h-pie2-°F
26. De tablas se encuentra que:
K=12 BTU-plg/h-pie2-°F (concreto)
C=4.4 BTU/h-pie2-°F ( ¾ plg. Yeso)
28. Por lo tanto:
Temperatura de pared = 70-28.28= 41.72°F
b) Para t_BS= 70°F y t_bh= 60°F
t_w=53.7°F
(carta psicometrica)
Por lo tanto, sé se formará
condensado.
29. Problema VIII-6
En el problema anterior, ¿cuántas capas de
aislamiento de 3/4de pulgada con una k=0.33
se deben instalar para eliminar la
condensación?
El punto de rocío es 53.7°F; por lo tanto, la
caída en la película no de3be exceder :
70-53.7= 16.3°F
La resistencia de la película no se puede variar
de R=1/1.65, pero si la resistencia total.
30. Calculando la resistencia adicional requerida
Por lo tanto, con ¾ de pulgada, R´=2.27 h-pie2-
°F/BTU. Luego una placa de ¾ de pulgada,
basta para evitar la condensacion
31. VIII.3 CARGA DE CALOR
Transmisión de calor a través de muros ,
techos y pisos
Estas pérdidas se pueden determinar a través
de la sig. Expresión:
Donde:
Q= pérdida de calor en BTU/h
A=área neta en pies2
32. U= coeficiente de transmisión de calor en
BTU/h-pie2-°F
ti= temperatura de diseño interior en °F
te= temperatura de diseño exterior en °F. Esta
temperatura se obtiene por tablas, en caso de
no disponer de ellas, se calcula aumentando
10 o 15°f a la temperatura mínima.
Coeficiente combinado de transmisión de calor U
Se define como el flujo de calor por hora a través de
1 pie2 de barrera, cuando la diferencia de
temperatura entre el aire interior y el exterior es 1°F
33. Conducción de calor a través de los
diferentes materiales de una barrera
Basándose en la teoría de Fourier
•A- área de la sección donde el calor fluye, en pies2
•K- factor proporcional llamado conductividad
térmica, expresado en BTU-pie/h-pie2-°F
34. SI Por lo tanto
El valor de K, varía con la temperatura, pero para
materiales de uso común y temperaturas
atmosféricas, estos valores se han determinado
experimentalmente y se encuentran tabulados en
un manual de aire acondicionado.
Para una pared de sección plana, integrando la ecuación de
Fourier, se tiene:
35. La resistencia termica R vale:
Sacando el inverso de R
Sustituyendo en la ecuación
36. Transmisión de calor por conveccion entre la
superficie y el aire
Ecuación de Newton:
En donde:
q-Calor transmitido por unidad de tiempo (BTU/h)
f-Coeficiente de conveccion termica i de la película
(BTU/h-pie2-ºF)
A- Superficie de transmisión de calor (pies2)
t_s - Temperatura de la superficie (ºF)
Temperatura del fluido (ºF)
37. En este caso la resistencia termica será:
El valor del coeficiente f se incrementa al
aumentar la rugosidad de las paredes y crece
también con la velocidad del viento, cuando se
trata de aire acondicionado.
Suponiendo los sig. Valores:
Para interiores:1.65 BTU/h-pie2-ºF
Para exteriores: 6.0 BTU/h-pie2-ºF
Sin embargo ,existen las siguientes formulas de
“Houghten y McDemortt” donde se corrige por
velocidad del viento, tomando en cuenta la
rugosidad del viento:
38.
39. Observando la figura anterior en donde se
considera una barrera de tres materiales
diferentes, se concluye que la cantidad de
calor que fluye por cada material es la misma
y se utiliza la siguiente ecuación:
O bien;
40. Problema VIII-7
Suponga que la pared de la figura se compone de un
muro de una pulgada de ladrillo, cinco pulgadas de
concreto y media pulgada de aplanado de cemento.
El aire esta a 66ºF y el exterior a 15ºF, con un viento de
15mph. Calcule:
a) La resistencia termica de la pared
b) B) La conductividad de la pared
c) C) El calor transferido por hora y por pie2
d) D) El calor transferido no tomando en cuenta la
resistencia fílmica.
Respuestas:
a) De tablas