El documento presenta un proyecto para acondicionar un laboratorio de metrología en el CUCEI. Se pretende diseñar e instalar un laboratorio que funcione adecuadamente y permita realizar prácticas de medición en ingeniería bajo condiciones óptimas de temperatura y humedad. Se incluyen cálculos para determinar la carga térmica requerida y el tamaño del sistema de aire acondicionado necesario para mantener las condiciones deseadas en el laboratorio.

1. CARRERA
MECÁNICA ELÉCTRICA
TITULO
ACONDICIONAMIENTO DE LABORATORIO DE METROLOGIA
AUTORES TELÉFONOS E-MAIL
Juan Carlos Reyes Alvarado 36499690 reyes_car@hotmail.com
Juan Carlos Alonso Gallardo 36336588 speed.logic@hotmail.com
Francisco Argüelles Acosta 12041920 pancholinmonroy@hotmail.com
Moisés Omar Lomelí Cibrián 36355321 jedah_00@hotmail.com
Miguel Anival Guidos Burgos 36901298 anival_27@hotmail.com
RESUMEN DEL PROYECTO
Se pretende diseñar un “Laboratorio de Metrología” para uso interno del CUCEI, el cual funcione
adecuadamente y permita realizar prácticas específicamente para la materia de mediciones en ingeniería.
Las condiciones de dicho laboratorio deben ser las óptimas que la norma señala, dando una comodidad
al maestro y a los alumnos en cuanto a temperatura y humedad, y la certeza de que los datos tomados
con los instrumentos de medición sean más precisos y exactos. Para la realización de dicho proyecto se
predispuso un área dentro de las instalaciones del CUCEI, esta área fue determinada por autoridades del
Departamento de mecánica en conjunto con los jefes del laboratorio y metrología del proyecto. Teniendo
cálculos adecuados de las temperaturas entrantes y salientes; el laboratorio funcionará acorde a la
temperatura de 20ºC ± 1ºC y la humedad del aire del 50% ± 3%.
ANTECEDENTES
La práctica de calefacción y ventilación ha hecho posible al hombre vivir bajo condiciones climáticas
difíciles. El acondicionamiento del aire es el proceso que enfría, limpia y circula el aire, controlando,
además; su contenido de humedad. En condiciones ideales logra todo esto de manera simultánea.
No obstante que la refrigeración, como la conocemos actualmente, data de unos sesenta años, algunos
de sus principios fueron conocidos hace tanto como 10 000 años a.c.
Desde un principio, el hombre de las cavernas, para poder vivir en lugares fríos, hizo uso del fuego
quemando para ello un combustible, y tuvo dificultades con la extracción del humo. Los métodos de
calefacción y ventilación han cambiado notablemente desde aquellos tiempos en los que vivió el hombre
prehistórico, pero permanecen los problemas fundamentales. En climas templados son necesarias la
calefacción y ventilación durante el invierno para vivir con comodidad.
Los residentes de las primeras civilizaciones que tuvieron su origen en áreas tropicales, donde las
necesidades de calefacción eran innecesarias, se encontraron con el problema opuesto: como proyectar
métodos de enfriamiento satisfactorios como el fin de conservar la temperatura del cuerpo a niveles
suficientemente bajos.
En ambas condiciones climáticas de calor y enfriamiento debe mantenerse un balance entre el individuo
y sus alrededores. El objetivo de la calefacción o enfriamiento es proveer una atmósfera de comodidad
que tenga tales características que los ocupantes de un espacio puedan efectivamente, disipar suficiente
calor que les permita el funcionamiento adecuado del proceso y no perder este calor tan rápidamente qué
produzca bajas temperaturas en el cuerpo.

2. El mecanismo que regula el cuerpo humano permite conservar la temperatura aproximadamente 98º F,
siendo esta la temperatura normal del cuerpo humano, mientras que en el invierno, la disipación de calor
no ofrece dificultades y puede controlarse si no es excesiva. La costumbre de usar ropa de invierno
reduce las perdidas de calor. Sin embargo, es conveniente y necesario conservar durante el invierno la
temperatura en interior a un valor apropiado dentro de los límites de la comodidad de tal manera que las
funciones del cuerpo sean adecuadamente satisfechas sin tomar el calor del sistema regulatorio.
DESARROLLO
La carga térmica o carga de refrigeracion es el calor total por hora que se introduce al espacio
refrigerado, y es la misma cantidad de calor que el sistema de refrigeración debe de extraer a fin de
reducir y mantener las condiciones deseadas de temperatura.
La carga de refrigeración se calcula parcialmente en calor por día (kJ/24hr), y finalmente se convierte a
kJ/hr dividiendo la suma de todas las cargas de calor parciales, entre el tiempo de operación del equipo.
Se sugiere agregar hasta un 10% como factor de seguridad a la sumatoria por imprecisión de la
información.
La carga de refrigeración se origina por diversas fuentes de calor.
Fuentes de Calor. Las fuentes de calor en un calculo de cargas térmicas dependen de la aplicación, en
general las fuentes de calor son aquellas que de algún modo contribuyen para que el calor del producto o
sustancia a refrigerar se incremente, estas ganancias de calor son de diversa índole pero deben de ser
determinadas para lograr un calculo lo mas preciso posible:
• La Carga por Transmisión.
• La Carga por Infiltración.
• La Carga del Producto.
• Cargas Internas.
Para obtener los cálculos de nuestra carga, se tuvo que realizar una medición del cuarto, así como
obtener algunas variables que se requerirán para formular los cálculos pertinentes del laboratorio de
metrología.
Las medidas obtenidas, así como nuestras variables fueron las siguientes:
• Se requiere una temperatura en el interior del cuarto de: 20°C.
• Se realizara un tiempo de enfriamiento (aire acondicionado) de: 8 hr.
• EI tiempo de operación del equipo será de: 10hrs/24hrs.
• EI alumbrado es de: 8 lámparas de 39W c/u.
• Habrá un máximo de 15 personas trabajando aproximadamente 8hr al día dentro del cuarto.
• El cuarto tiene las siguientes medidas:
l = 9.66m
a = 5.17
h = 4.10m
Las formulas son las siguientes:
Capacidad del Sistema en TR (toneladas de Refrigeración):

3. ⎛ kJ ⎞
⎜ Qsist ⎟
TR = ⎝ 24hrs ⎠
kJ
12660.6702
hr * TR
kJ kJ
Qtotal Qtotal
Qsist = 24hrs = hr
hr FO
TO
24hrs
Qtotal = [QT + QI + QP + QM + QO + Q A ](FS )
NOTA: Debido a que el cuarto asignado se establecerá como laboratorio de metrología, hay cargas que
no se tomaran en cuanta para los cálculos correspondientes, las cuales son:
QP = Carga por Producto
QM = Carga por Motores
Por lo que nuestra ecuación queda de la siguiente manera:
Qtotal = [QT + QI + QP + QM + QO + Q A ](FS )
1. La carga por transmisión se calcula aplicando la fórmula de transferencia de calor por
conducción, despreciando el factor de convección debido a su efecto es de un valor muy pequeño,
Q = AUDT
El efecto solar es el aumento de temperatura equivalente debido a la radiación solar y depende de la
orientación y posición de la cámara, localización geográfica y sobre todo del acabado de la superficie
exterior.
kA(T int − Text )
QT =
L
En donde:
T int = 20°C
Text = 32.7°C
A = 9.66m (4.10m) = 39.606m2
k = 18 kJ / 24hrs*m*ºC
kJ
18 (39.606m 2 )(20º C − 32.7º C )
hr ⋅ m ⋅ º C
QT =
0.12m
kJ
QT = 75449.43
24hrs
2. La carga por infiltración es debida al aire que se infiltra a la cámara refrigerada. Esto es el
calor del aire exterior que entra al cuarto refrigerado.
Esta compuesta por calor sensible (del aire) y calor latente (del vapor de agua contenido en el aire para
condensarse). Se puede reducir esta carga si se tienen las siguientes medidas:
a. Antecámara tipo vestíbulo antes de entrar a la cámara de refrigeración.

4. b. Anden de carga cerrado, aislado y refrigerado.
c. Cortinas de aire o tiras de plástico en cada puerta.
Los componentes del calor sensible y calor latente del aire difusor dentro de la cámara retienen
humedad del aire condensándola o congelándola y su cantidad depende de la temperatura del serpentín.
Otra manera de calcular la carga del calor del aire es en base a loa cambios de aire por día y multiplicarla
por la carga térmica del aire exterior.
QI = (V )(Ca )(Qa )
En donde:
QI = Carga por infiltración del aire en kJ/24hrs.
V = Volumen interior de la cámara en m3.
Ca = Cambio de aire por día en 1/24hrs
Qa = Carga del aire según condiciones exteriores e interiores en KJ/m3
Cambios de aire promedio por 24 horas para cámara de refrigeración por abertura de puertas e infiltración
Volumen Arriba de Debajo de Volumen Arriba de Debajo de
3 3
Pies 32 ºF 32 ºF Pies 32 ºF 32 ºF
Cambio de Cambio de Cambio de Cambios de
aire por 24 horas aire por 24 horas aire por 24 horas aire por 24 horas
250 38.0 29.0 5,000 7,2 5.6
300 34.5 26.2 6,000 6.5 5.0
400 29.5 22.5 8,000 5.5 4.3
500 26.0 20.0 10,000 4.9 3.8
600 23.0 18.0 15,000 3.9 3.0
800 20.0 15.3 20,000 3.5 2.6
1,000 17.5 13,5 25,000 3.0 2.3
1,500 14.0 11.0 30,000 2.7 2.1
2,000 12.0 9.3 40,000 2.3 1.8
2,500 10.8 8.1 50,000 2.0 1.6
3.COC 9.5 7.4 75,000 1.6 1.3
4,000 8.2 6.3 100,00 1,4 1.1
Tomar 50% de los valores de la tabla para cuartos con antecámara. Agregar 50% para cámaras
con uso pesado Tomar el doble
del valor para Calor del aire a eliminar en cámara de refrigeración con temperatura interior cuartos con
3
puertas de arriba de 30 ºF en BTU/pie servicio
(supermercados) Temperatura Temperatura de bulbo seco del aire entrando en ºF
85 ºF 9O ºF 95 ºF 1OO °F
Humedad Relativa del aire entrando en %
50% 60% 70% 50% 60% 70% 50% 60% 50% 60%
65 0.65 0.85 1.12 0.93 1.17 1.44 1.24 1.54 1.58 1.95
60 0.85 1.03 1.26 1.13 1.37 1.64 1.44 1.74 1.78 2.15
55 1.12 1.34 1.57 1.41 1.66 1.93 1.72 2.01 2.06 2.44
50 1.32 1.54 1.78 1.62 1.87 2.15 1.93 2.22 2.28 2.65
45 1.50 1.73 1.97 1.80 2.06 2.34 2.12 2.42 2.47 2.85
40 1.69 1.92 2.16 2.00 2.26 2.54 2.31 2.62 2.67 3.06
35 1.86 2.09 2.34 2.17 2.43 2.72 2.49 2.79 2.85 3.24
30 2.00 2.24 2.49 2.26 2.53 2.82 2.64 2.94 2.95 3.35

5. Calor del aire a eliminar en cámara de refrigeración con temperatura Interior
3
Ya debajo de 30 ºF en BTU/pie con
las
Temperatura de bulbo seco del aire entrando °F
Temperatura
O°r-i- 50"r'-t----a0"F I o5"r----i0"F.. 95"P- 100"r-
Humedad Relativa del aire entrando %
70% 80% 70% 80% 50% 60% 50% 60% 50% 60% 50% 60% 50% 60%
30 0.24 0.29 0.58 0.66 1.69 1.87 2.00 2.24 2.26 2.53 2.64 2.94 2.95 3.35
25 0.41 0.45 0.75 0.83 1.86 2.05 2.15 2.38 2.44 2.71 2.79 3.13 3.14 3.54
20 0.56 0.61 0.91 0.99 2.04 2.22 2.33 2.56 2.62 2.90 2.98 3.32 3.33 3.73
15 0.71 0.75 1.06 1.14 2.20 2.39 2.50 2.73 2.80 3.07 3.16 3.50 3.51 3.92
10 0.85 0.89 1.19 1.27 2.38 2.52 2.66 2.86 2.93 3.20 3.29 3.62 3.64 4.04
5 0.98 1.03 1.34 1.42 2.51 2.71 2.82 3.06 3.12 3.40 3.48 3.84 3.84 4.27
O 1.12 1.17 '1.48 1.56 2.68 2.86 2.98 3.21 3.28 3.56 3.65 4.00 4.01 4.43
-5 1.23 1.28 1.59 1.67 2.79 2.98 3.10 3.34 3.41 3.69 3.78 4.13 4.15 4.57
-10 1.35 1.41 1.73 1.81 2.93 3.13 3.25 3.49 3.56 3.85 3.94 4.30 4.31 4.74
-15 1.50 1.53 1.85 1.93 3.05 3.25 3.36 3.61 3.67 3.96 4.05 4.41 4.42 4.86
-20 1.63 1.68 2.01 2.09 3.24 3.44 3.56 3.81 3.8& 4.18 4.27 4.64 4.66 5.10
-25 1.77 1.80 2.12 2.21 3.38 3.56 3.69 3.93 4.A 4.30 4.39 4.76 4.78 5.21
-30 1.90 1.95 2.29 2.38 3.55 3.76 3.88 4.14 4.21 4.51 4.61 4.98 5.00 5.44
tablas para determinar las variables Ca y Qa, nos disponemos a realizar los cálculos siguientes:
QI = (V )(Ca )(Qa )
V = I × a × h = 9.66 m × 5.17 m × 4.10m = 204.7630 m 3
Interpolación para Ca
14.0 − 12.0
(46.4251 − 42.4752 ) + 14.0 = 13.4420 1
42.4752 − 56.6337 24hrs
Tabla para Qa:
kJ
T int = 20º C 18.33º C Κ 24.2183
24hrs
HR = 50% 20º C Κ Qa
Qa = 22.2001 kJm 3
⎡ 1 ⎤ kJ kJ
QI = 46.4251m 3 ⎢13.4420 ⎥ 22.2001 m 3 = 13853.8879 24hrs
⎣ 24hrs ⎦
kJ
QI = 13853.8879
24hrs
3. La carga por ocupantes (o personas) se toma en cuenta por el número de personas que
laboraran dentro del cuarto.
Q 0 = Np (Cp ) FP
En donde:
Qo = Carga por ocupantes dentro de la cámara en kJ/24hrs.
Np = Numero de personas dentro del cuarto en personas.
Cp = Calor por persona en kJ/hr *personas.
FP = Factor de permanencia por día en hr/24hrs.

6. Temperatura Calor por
Cámara °F persona BTU/hr-
persona
50 720
45 780
40 840
35 895
30 950
25 1000
20 1050
15 1125
10 1200
5 1250
O 1300
-5 1350
-10 1400
Q 0 = Np (Cp ) FP
Np = 20
kJ
Cp = 10º C Κ 759.6402
hr ∗ persona
kJ
Cp = 20º C Κ 558.5589
hr ∗ persona
8hrs
FP =
24hrs
Q 0 = 20 personas (558.5589kJ )(8hr ) = 89369.424
kJ
24hrs
Nota: El 24hrs se toma como la unidad.
4. La carga por alumbrado es la del cuarto que genera calor al estar encendido solo de la estancia de
personas que laboran dentro del mismo.
QA = 3.5977( NI )(WI )(FP )
En donde:
QA = Carga por alumbrado dentro de la cámara en kJ/24hrs.
NI = Numero de luminarias dentro del cuarto en luminarias.
WI = Potencia de la luminaria en Watts/luminaria.
3.5977kJ/hr x W = Calor generado por Watt.
FP = Factor de permanencia por día en hr/24hrs
QA = 3.5977( NI )(WI )(FP )
NI = 6 lámparas.
WI = 39 Watt por cada lámpara.
FP = 8hr/24hrs.
3.5977kJ/hr x W.

7. kJ ⎛ Watt ⎞⎛ 8hr ⎞ kJ
QA = 3.5977 (6lamp)⎜ 39
⎜ lamp ⎟⎜ 24hrs ⎟ = 6734.8944 24hrs
⎟
hr * Watt ⎝ ⎠⎝ ⎠

8. SIMBOLOGIA
UNIDAD EVAPORADORA DE AIRE ACONDICIONADO TIPO
MINISPLIT DE CAPACIDAD INDICADA, CARACTERISTICAS
ELECTRICAS INDICADAS.
UNIDAD CONDENSADORA DE AIRE ACONDICIONADO "UC"
DE CAPACIDAD INDICADA, CARACTERISTICAS ELECTRICAS
INDICADAS.
TABLERO ELECTRICO DE DISTRIBUCION TIPO "NQOD",
(ATORNILLABLE) 1F., 3H., 220/127V., 60Hz., COLOCADO EN
LABORATORIO MURO A 1.50m. S.N.P.T. AL CENTRO DEL GABINETE., MARCA
METROLOGIA Sq'D o EQUIVALENTE APROBADA.
INTERRUPTOR DE SEGURIDAD (DESCONECTADOR) SIN
PORTA FUSIBLES EN GABINETE NEMA-1 o NEMA-3R,
CARACTERISTICAS ELECTRICAS INDICADAS., MARCA
ARROW-HART o EQUIVALENTE APROBADA.
TUBERIA CONDUIT METALICA GALVANIZADA PARED GRUESA,
MARCA OMEGA o EQUIVALENTE APROBADA COLOCADA EN
FORMA APARENTE POR LOSA DE AZOTEA.
TUBERIA CONDUIT METALICA FLEXIBLE CON CUBIERTA DE
PVC A PRUEBA DE LIQUIDOS LIQUID-TIGHT, MARCA TUBOS
METALICOS FLEXIBLES. S.A o EQUIVALENTE APROBADA.
SALON RA
No. 2
I DO
EG
AV
.R
RR
EV
CO
O
LU
C
IO
N
GR
AL
.M
AR
CE
SALON
LIN
No. 1
O
GA
RC
IA
BA
A
RR
PIC
LIM
AG
O
LZ.
CA
AN
CONCLUSIONES
De acuerdo al anteproyecto que diseñamos los alumnos de la asignatura : “Metodología y Diseño de
Proyecto Electromecánico”, para implementar el Laboratorio de Metrología, dentro del CUCEI, ya que no se

9. cuenta con el área adecuada para esta praxis dentro de nuestro centro universitario, consideremos que dentro
del proceso enseñanza-aprendizaje, es fundamental realizar las practicas correspondientes, que nos llevan a la
mejora continua y la calidad de los alumnos de mediciones de ingeniería, que se logra con las habilidades
desarrolladas, por medio de las técnicas aprendidas.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
Manual de Refrigeración y Aire Acondicionado
Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A
Principios de Refrigeración
Autor: Roy J. Dossat
Editorial: CECSA