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En esta media hoja de word, se exploran las características del aire de ventilación y su importancia en la creación de ambientes seguros y cómodos. Se analizan los sistemas de ventilación eficientes, la calidad del aire exterior y interior, el ciclo completo de aire suministrado, el cálculo de humedad agregada o eliminada al aire de ventilación y el proceso del aire de retorno en sistemas de refrigeración y aire acondicionado.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Actividad: Investigación U5: Características del aire de ventilación Alumno: Martínez Martínez Miguel Ángel No. Control: 20500231 Carrera : Ing. Electromecánica Grupo : 1 Materia : Refrigeración y Aire Acondicionado Docente : Ing. Barrios Galván Jorge Alberto
La ventilación es un aspecto crucial en diversos entornos, ya sea en el hogar, en el lugar de trabajo o en espacios públicos. La calidad del aire que respiramos puede tener un impacto significativo en nuestra salud y bienestar general. En esta media hoja de Word, exploraremos las características del aire de ventilación y su importancia en la creación de ambientes seguros y cómodos.
de aire de ventilación es un método prescriptivo en el cual los flujos de aire exterior que se suministran al edificio son determinados por el tipo de aplicación, el nivel de ocupación, la actividad de los ocupantes y el área ocupada. Para determinar el gasto de aire exterior se tiene que acudir a la tabla 6.1 del estándar 62.1, que menciona lo siguiente: Vbz = Flujo de aire exterior a la zona Rp: Flujo de aire exterior por persona Pz: Número de personas en la zona Ra: Flujo de aire exterior por área Az: Área neta utilizable de la zona (ft2) Flujo de aire exterior: Vbz = Rp x Pz + Ra x Az Por otra parte, el procedimiento IAQ es un método en el cual los flujos de aire exterior que se suministra al edificio, así como otros parámetros de diseño, están basados en el análisis de fuentes contaminantes, concentraciones y parámetros de aceptación.
El ciclo completo de aire suministrado se refiere al proceso por el cual el aire es acondicionado y suministrado a un espacio interior para mantener condiciones de temperatura, humedad y calidad del aire deseables. Este proceso se lleva a cabo mediante sistemas de refrigeración y aire acondicionado, que pueden ser de diversos tipos, como sistemas de ventana, equipos de tipo dividido, unidades de paquete, sistemas de volumen de refrigerante variable (VRV/VRF), entre otros. A continuación, se describen los pasos del ciclo completo de aire suministrado en un sistema de aire acondicionado típico: Captación de aire exterior: El proceso comienza con la captación de aire exterior, que es el aire fresco tomado del ambiente exterior mediante conductos de ventilación o tomas de aire. Filtración del aire: Antes de ingresar al sistema de aire acondicionado, el aire exterior pasa a través de filtros para eliminar partículas de polvo, polen, alérgenos y otros contaminantes, mejorando así la calidad del aire interior.
Tratamiento del aire: En este paso, el aire es acondicionado para ajustar su temperatura y humedad. El tratamiento del aire puede implicar enfriamiento, calentamiento, deshumidificación o humidificación, según las condiciones requeridas en el espacio interior. Enfriamiento del aire: Si el aire necesita ser enfriado, se hace pasar por un serpentín de evaporación donde se extrae el calor del aire, reduciendo así su temperatura. Esto se logra mediante la evaporación de un refrigerante que circula por el serpentín. Calentamiento del aire (opcional): En algunas situaciones, especialmente en climas fríos, el aire puede necesitar ser calentado antes de ser suministrado al espacio interior. Para ello, se hace pasar por un serpentín de calefacción, donde se agrega calor al aire. Deshumidificación del aire: Si el aire es demasiado húmedo, se requiere eliminar el exceso de humedad. Esto se logra enfriando el aire por debajo de su punto de rocío, lo que condensa el exceso de humedad en forma de agua, que luego se drena fuera del sistema. Suministro de aire tratado: Una vez que el aire ha sido acondicionado adecuadamente, se suministra al espacio interior a través de conductos de distribución de aire. Los difusores o rejillas de distribución permiten una distribución uniforme del aire en el espacio. Circulación y recirculación: El aire suministrado puede circular dentro del espacio, mezclándose con el aire interior existente para mantener las condiciones deseadas. En algunos sistemas avanzados, se utiliza la recirculación controlada para mejorar la eficiencia energética. Monitoreo y control: Durante todo el ciclo, el sistema de aire acondicionado monitorea continuamente las condiciones del aire interior y ajusta su funcionamiento para mantener los parámetros preestablecidos, como la temperatura y la humedad, en función de las necesidades del espacio y las preferencias del usuario.
A continuación, se presentan los pasos generales para calcular la humedad agregada o eliminada: Conocer la capacidad de enfriamiento del sistema (en BTU/h o kW): Este valor indica la cantidad de calor que el sistema de refrigeración o aire acondicionado puede eliminar del aire interior. Determinar el caudal de aire de ventilación (en CFM o m³/h): Es la cantidad de aire fresco que el sistema introduce o extrae del ambiente para mantener una buena circulación de aire. Obtener las condiciones de humedad relativa: La humedad relativa (HR) es un porcentaje que indica la cantidad de humedad presente en el aire en relación con la cantidad máxima que puede contener a una determinada temperatura. Por ejemplo, si la HR es del 50%, el aire contiene la mitad de la humedad que podría tener a esa temperatura. Calcular la humedad específica: La humedad específica es la cantidad de humedad presente en una masa de aire específica, generalmente se mide en gramos de agua por kilogramo de aire seco (g/kg). Se puede calcular utilizando tablas psicrométricas o mediante fórmulas específicas. Calcular la humedad total agregada o eliminada: Si el aire de ventilación es más húmedo que el aire interior, la humedad agregada al sistema será positiva. Si el aire de ventilación es más seco que el aire interior, la humedad eliminada del sistema será positiva. El cálculo exacto de la humedad agregada o eliminada puede variar según el tipo de sistema de refrigeración o aire acondicionado utilizado y las condiciones específicas del ambiente. En aplicaciones prácticas, es común que los ingenieros y técnicos utilicen software especializado o tablas psicrométricas para realizar estos cálculos de manera precisa. Es importante tener en cuenta la humedad en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, ya que un control adecuado de la humedad puede mejorar la comodidad y prevenir problemas como la formación de condensación o moho en los espacios interiores. Además, un ambiente con niveles de humedad controlados puede ser beneficioso para la salud respiratoria de las personas que lo ocupan. Cálculo del vapor requerido (PARA HUMIDIFICACION DIRECTA) La máxima capacidad de vapor se determina por:
Cv= Demanda máxima de vapor en kg/h. V= Máximo volumen del local en m Ve= Volumen especifico del aire en local en m3/kg. X 2 = Humedad absoluta del aire en el local (deseada) g/kg. X 1 = Humedad absoluta mínima del aire renovado en g/kg.
El calor latente es la cantidad de calor que se requiere para cambiar el estado de una sustancia sin que cambie su temperatura. Se expresa en unidades de energía por masa, como, por ejemplo, en julios por kilogramo (J/kg). El calor latente es relevante en procesos de cambio de fase, como la evaporación y la condensación. A continuación, se presentan las fórmulas para calcular el calor latente de cambio de fase: Calor Latente de Fusión (Lf): El calor latente de fusión se refiere al calor requerido para cambiar un sólido a líquido a temperatura constante. Se calcula mediante la siguiente fórmula: Q = m * Lf Donde: Q = Cantidad de calor latente (en julios) m = Masa de la sustancia (en kilogramos) Lf = Calor latente de fusión (en julios por kilogramo) El valor típico del calor latente de fusión para el agua es de aproximadamente 334,000 J/kg. Calor Latente de Vaporización (Lv): El calor latente de vaporización se refiere al calor requerido para cambiar un líquido a gas a temperatura constante. Se calcula mediante la siguiente fórmula:
V = es el caudal de aire infiltrado y ventilación (m3/s); Ρ = es la densidad del aire, de valor 1,18 kg/m3; Cl,agua = es el calor específico del agua, de valor 2257 kJ/kg; Δw = es la diferencia de humedad absoluta entre el ambiente exterior e interior. De esta manera, una vez obtenido el caudal de ventilación de aire del exterior que entra en el local y aplicando la formulación anterior se puede obtener la carga térmica latente debida a ventilación e infiltración en el local. La carga latente por ocupación del local (Qlp) se determina multiplicando la valoración del calor latente emitido por la persona-tipo y por el número de ocupantes previstos para el local. La expresión para obtener el calor latente de aporte por la ocupación del local sería la siguiente: Qlp = n · Clatente,persona Siendo: n = es el número de personas que se espera que ocupen el local; Clatente,persona = es el calor latente por persona y actividad que realice La carga latente total (Ql) aportada al local es la suma de todas las anteriores: Ql = Qli + Qlp 5.5 Calculo de calor sensible Es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor especifico. Calculo a volumen constante: En donde U representa la energia interna del sistema, n son las moles de la sustancia y Cv es el calor especifico a volumen constante. Los valores de calor especifico varían también con la temperatura ambiente y el estado físico de la agregación de las sustancias. Calculo de calor sensible a presión constante: En donde H es la entalpia del sistema, m es la masa del cuerpo, Cp es el calor especifico a presión constante (definido como la cantidad de calor requerida para
aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presión constante), t 2 es la temperatura final y t 1 es la temperatura inicial del cuerpo.
El calor sensible es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico. El nombre proviene de la oposición a calor latente, que se refiere al calor "escondido", es decir que se suministra, pero no "se percibe" el efecto de aumento de temperatura como un cambio de fase de hielo a agua líquida y de ésta a vapor. El calor sensible sí se percibe, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia, haciendo que se perciba como "más caliente", o, por el contrario, si se le resta calor, la percibimos como "más fría". Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicarle una cierta cantidad de calor (energía). La cantidad de calor aplicada en relación con la diferencia de temperatura que se logre depende del calor específico del cuerpo, que es distinto para cada sustancia. El calor sensible se puede calcular en algunos casos simples: Si el proceso se efectúa a presión constante En donde H es la entalpia del sistema, m es la masa del cuerpo, Cp es el calor especifico a presión constante (definido como la cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presión constante), t 2 es la temperatura final y t 1 es la temperatura inicial del cuerpo. •Factor de Calor Sensible ( FCS). Este, es la razón entre las ganancias de calor sensible (QS) y las ganancias d calor total ( suma de las ganancias de calor sensible más las ganancias de calor latente). •Factor de Calor Sensible del Local. Es la razón entre las ganancias de calor sensible internas del local (Qsi) y las ganancias de calor sensible más las ganancias de calor latente internas del calor.
En los sistemas de aire acondicionado centralizado, el aire de retorno es aspirado por el ventilador o soplador del equipo a través de un conducto dedicado para ello. Una vez dentro del equipo, el aire pasa por el serpentín de enfriamiento o calefacción, se filtra y se acondiciona para luego ser suministrado nuevamente al espacio a través de los conductos de distribución de aire. Es importante mantener una adecuada limpieza y mantenimiento de los filtros del sistema para asegurar que el aire de retorno esté libre de partículas y contaminantes y así mantener una buena calidad del aire interior. El adecuado manejo del aire de retorno es esencial para garantizar un ambiente cómodo, saludable y eficiente en la refrigeración y aire acondicionado de espacios interiores. Es el aire extraído del espacio acondicionado y que se vuelve introducir al sistema antes de los difusores, pero después de la unidad acondicionadora. También se le puede llamar de ''by pass'' del acondicionador. El aire de retorno no tiene efecto sobre las condiciones interiores del espacio por acondicionar, en cambio, puede ayudar a incrementar la temperatura del bulbo seco del aire suministrado, cuando por alguna razón existe un límite mínimo.
En resumen, las características del aire de ventilación son esenciales para mantener un ambiente saludable, cómodo y seguro. La circulación y renovación adecuadas del aire, la filtración de partículas, el control de la humedad, la eliminación de olores y la regulación de la temperatura son factores clave que deben considerarse al diseñar sistemas de ventilación eficientes. Al priorizar la calidad del aire interior, podemos asegurar un entorno propicio para el bienestar y el rendimiento óptimo de las personas que lo ocupan.
