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PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL UTN FRBA DISTRIBUCION DE AIRE CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE DE UNA INSTALACION El caudal de aire que circula por una red de conductos, impulsado por un ventilador, puede considerarse como un fluido incompresible. Si bien es cier...

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PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL – UTN FRBA DISTRIBUCION DE AIRE CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE DE UNA INSTALACION El caudal de aire que circula por una red de conductos, impulsado por un ventilador, puede considerarse como un fluido incompresible. Si bien es cierto que el aire es un gas y como tal, compresible, la diferencia de presión necesaria para impulsarlo y distribuirlo a través de conductos, rejas y/o difusores es muy pequeña, pudiendo considerarse despreciable sus efectos sobre el volumen del mismo. Como ejemplo, una red convencional de conductos puede requerir una presión estática de aproximadamente unos 50 mmca ( 0,050 mca ; 500 Pa ), entre la alimentación y el retorno. Si recordamos que la presión atmosférica normal es de 101,3 KPa= 1,033 Kgf/cm2= 10,33 mca, podemos observar el orden de magnitud de la misma. El caudal de aire requerido para una instalación surge del Balance Térmico, dicho caudal es proporcional al Calor Sensible del Local (sin considerar el la carga sensible del aire exterior). Como una primera aproximación para determinar el caudal de aire para acondicionar en verano y dado que como veremos mas adelante, es necesario conocerlo, para verificar luego, el ciclo en el diagrama psicométrico, podemos aplicar la fórmula siguiente : C

CSLoc 0,29 t

C= caudal de aire ( m3/h ). CSLoc= Calor Sensible del Local (Kcal / h). ∆t= diferencia entre la temperatura del local (25°C) y la temperatura de inyección de aire (15°C aprox.). El producto del calor específico del aire a presión constante cp= 0,24 Kcal/h.Kg.°C, por la densidad del aire ρ= 1,21 Kg/m3 , nos da el factor 0,29 Kcal m3 / h.°C. Luego veremos al trazar el ciclo en el diagrama psicométrico, que hay otros factores que pueden corregir dicho valor y también el tipo de equipo que se empleé. No obstante éste valor nos sirve como primera aproximación, luego al seleccionar el Equipo Acondicionador de Aire, deberemos adoptar una caudal que será mayor ó a lo sumo igual al calculado por Balance. Es importante destacar, que la densidad del aire considerada es a la presión atmosférica normal ( 760 mmHg ) a 0 mts. sobre el nivel del mar. En el caso que las condiciones atmosféricas sean diferentes, por ejemplo en regiones donde la altura sobre el nivel del mar sea superior, se deberá efectuar la corrección por densidad. No olvidemos que si bien hablamos de caudales de aire por una necesidad de dimensionamiento de las instalaciones, en realidad es la masa en Kg. de aire la que transporta el calor desde el local acondicionado al equipo y ésta se relaciona con la densidad. Ing. Omar A. Fainberg – Profesor Adjunto UTN - FRBA

PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL – UTN FRBA Esto implica hacer las correcciones por altura sobre el nivel del mar, en el caso que se lo requiera. ¿La pregunta que nos hacemos es conocido el caudal de aire necesario para una instalación, como lo distribuimos en cada local? Como dijimos anteriormente, el caudal de aire requerido está directamente relacionado con el calor sensible de cada local. Es decir que la distribución del caudal de aire del equipo, se debe hacer proporcionalmente al Calor Sensible de cada Local y no de otra manera. Por éste motivo cuando realizamos un Balance Térmico, debemos determinar el Calor Sensible de cada Local. Es importante tener en cuenta que dos locales pueden tener la misma superficie ó el mismo volumen, pero por su orientación, cargas internas y externas, generalmente tendrán una carga sensible distinta. Una vez distribuidos los caudales de aire, en función al calor sensible de cada local, estamos en condiciones de dimensionar nuestra red de conductos. CRITERIOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTOS 1) Definido el caudal de aire por el Balance Térmico, el segundo paso es seleccionar el equipo necesario cuya capacidad sensible y latente supere las necesidades del balance térmico y cuyo caudal de aire deberá ser mayor o igual al requerido por Balance. 2) Para dimensionar los conductos debemos tener en cuenta las siguientes consideraciones : velocidad del aire, caída de presión unitaria en conductos, presión requerida por el sistema de conductos, material de los conductos (chapa galvanizada, lana de vidrio, mampostería, etc. 3) Velocidad máxima admitida de acuerdo al tipo de aplicación (viviendas, oficinas, estudios de grabación, etc.). La misma debe ser acorde a dicha aplicación para evitar ruidos no admisibles. En casos especiales deberá corroborarse los niveles sonoros admisibles (consultar el Pliego Acústico) 4) Otro aspecto importante a tener en cuenta es el tipo de equipo a emplear, hay equipos de pequeña capacidad ( baja silueta, unidades interiores para conductos de VRV), que por lo general disponen de una presión estática disponible para conductos limitada. Entonces debe verificarse que la perdida de carga en el sistema no supere la disponible en el equipo. Esta verificación debe realizarse siempre, independientemente del tipo de equipo a emplear.

Ing. Omar A. Fainberg – Profesor Adjunto UTN - FRBA

PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL – UTN FRBA LA PRESION TOTAL QUE EJERCE EL AIRE EN UN CONDUCTO ES LA SUMA DE LA PRESION ESTÁTICA + LA PRESION DINÁMICA.

Pt = Ps + Pv A medida que el aire circula por el conducto debe vencer las perdidas de presión que le ocasionan el rozamiento con las paredes del conducto, la viscosidad, los cambios de dirección (curvas, transformaciones, etc.), y perdidas localizadas (filtros de aire, rejas, difusores, persianas de regulación, serpentinas, etc. Es decir que a lo largo del conducto la presión inicial, suministrada por un forzador (ventilador), irá decreciendo paulatinamente. Para asegurarnos que el caudal de aire requerido llegará a la boca de impulsión más desfavorable, es imprescindible realizar un cálculo de caída de presión en el sistema de distribución de aire. Dicho cálculo se denomina “contrapresión estática del sistema” , y representa la presión que deberá vencer el ventilador para que llegue el caudal de aire diseñado a cada uno de los locales.

MEDICION DE LA PRESION ESTÁTICA EN CONDUCTOS DE AIRE

MEDICION DE LA PRESION TOTAL EN CONDUCTOS DE AIRE

Ing. Omar A. Fainberg – Profesor Adjunto UTN - FRBA

PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL – UTN FRBA

MEDICION DE LA PRESION DINÁMICA EN CONDUCTOS DE AIRE

Ing. Omar A. Fainberg – Profesor Adjunto UTN - FRBA

PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL – UTN FRBA CALCULO DE CONDUCTOS METODO DE IGUAL FRICCION O PERDIDA DE CARGA CONSTANTE Es de suma importancia lograr una adecuada distribución de aire tanto en la alimentación como en el retorno para obtener una instalación que funcione correctamente. Puede disponerse de la capacidad frigorífica o de calefacción correcta, pero si la distribución de aire es deficiente la instalación no responderá a los requerimientos del proyecto. El primer paso es dimensionar correctamente la sección de los conductos de aire acondicionado, esto significa adoptar las velocidades adecuadas al tipo de aplicación, para evitar problemas acústicos o excesiva pérdida de carga. Realizar un tendido de conductos que permita distribuir uniformemente el aire en los ambientes con el menor recorrido posible. Evitar cambios bruscos de dirección y piezas que puedan generar excesiva turbulencia. Existen diversos métodos para el cálculo de las dimensiones de los conductos de aire, pero por su amplia utilización en las instalaciones de Aire Acondicionado nos referiremos al “método de igual fricción o pérdida de carga constante”. Este método consiste en calcular los conductos de manera tal que tengan la misma pérdida de carga por unidad de longitud a lo largo de todo el sistema. La perdida de carga total en un conducto será entonces el producto de la pérdida de carga unitaria por la longitud equivalente total del sistema, mas las pérdidas de presión localizadas (filtros, serpentinas de agua, rejas, difusores, filtro acústicos, etc.) Si observamos la fórmula de Darcy-Weisbach :

 1000 f L p  D 

 ∑ C 

 .v 2     2 

Observamos que la caida de presión total es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad, a la Longitud equivalente y a la rugosidad del conducto (f) ; e inversamente proporcional al Diámetro del conducto.

Ing. Omar A. Fainberg – Profesor Adjunto UTN - FRBA

PROYECTO DE INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACION INDUSTRIAL – UTN FRBA UNIDADES EMPLEADAS EN EL CÁLCULO DE CONDUCTOS Caudal de aire= 1 l/seg = 3,6 m3/h = 0,06 m3/min 1 m3/min = 0,0283 cfm ( pies cúbicos por minuto) Velocidad= 1 m/seg = 60 m/min = 196,8 fpm (pies por minuto) Perdida de presion= 1 Pa = 0,1 mmca

VELOCIDADES RECOMENDADAS EN CONDUCTOS

Ing. Omar A. Fainberg – Profesor Adjunto UTN - FRBA

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