Antecedentes
DISEO DE UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO PARA UNA SALA DE CINE
EN LA CIUDAD DE TRUJILLO
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Determinacin de problema
Hoy en da los locales comerciales; tales como restaurantes,
centros comerciales y lugares de esparcimiento; buscan darles a sus
clientes un ambiente cmodo confortable para su permanencia all. En
el caso particular de una sala de cine la temperatura dentro de la
sala es muy importante; la cual segn Norma ISO 7730 nos recomienda
ente 23-25 C en verano y 20-23C en invierno; por ello es que las
salas de cine necesitan de un sistema de acondicionamiento de aire
ya que la temperatura dentro de ella aumenta por factores como su
iluminacin, equipos de proyeccin, arquitectura acstica, personas,
etc.
Problema general
Cmo mantenemos la temperatura de confort en la sala de cine?
Problemas especficos
Cmo calcular la carga trmica generada dentro de una sala de
cine?
Cmo seleccionar el equipo de climatizacin adecuado a instalar en
la sala de cine?
Cmo debe ser la colocacin del equipo de aire acondicionado en
dicha sala?
Formulacin del problema
Objetivos investigacin
Objetivo general
Disear un sistema de climatizacin del aire en la sala de cine
que permita obtener un ambiente de confort.
Objetivos especficos
Determinar la carga trmica generada dentro de la sala de
cine.
Seleccionar el equipo de acondicionamiento acorde con las
condiciones obtenidas en la sala de cine.
Establecer la colocacin de los equipos y sus correspondientes
tuberas dentro de la arquitectura de dicha sala.
VARIABLES E HIPTESIS
Variable dependiente
La Carga trmica.
Variables independientes
Cantidad de personas dentro de la sala
Dimensiones de la sala
Equipos que emiten calor (luminarias, equipo de sonido,
proyeccin y pantalla)
VariableDefinicin ConceptualDefinicin
operacionalIndicadoresCarga trmicaEs la cantidad de energa que se
requiere vencer en un rea para mantener determinadas condiciones de
temperatura y humedad para una aplicacin especfica.Es la suma de la
cantidad de energa trasferida por las personas, equipos de emisin
de calor y por el medio ambiente exterior.Temperatura interior y
exterior, nmero de personas en el interior, dimensiones del local y
equipos de emisin de calor.
Operacionalizacin de las variables
Operacionalizar una variable es simplemente definir la manera en
que se observar y medir cada caracterstica del estudio y tiene un
sentido prctico fundamental
Hiptesis general
Por medio del clculo de la carga trmica se obtendr la cantidad
de calor que hay que extraer al interior de la sala de cine para
llegar a las condiciones de confort.
Hiptesis especificas
Mediante el clculo de los calores transferidos en el local y de
algunos parmetros de temperatura y humedad se llegara a la obtencin
de la carga trmica.
El clculo de la carga trmica nos permitir saber la capacidad del
equipo de climatizacin que necesitamos.
Sabiendo cual ser la actividad de las personas en la sala de
cine ubicaremos los equipos de acondicionamiento.
METODOLOGA APLICADA
Tipo de investigacin
Segn el objeto de estudio es una investigacin aplicada ya que
busca el conocer para actuar, buscando soluciones y utilizando
referentes tericos ya existentes para disear un sistema de aire
acondicionado.
Diseo de la investigacin
Presentaremos un diseo no experimental ya que es de carcter
descriptivo y correlacional.
CICLO DE REFRIGERACION
Conceptos tericos
Trminos bsicos
Temperatura de saturacin: La temperatura a la cual cambia un
lquido a vapor o tambin llamado tambin punto de ebullicin o
temperatura de ebullicin.
Temperatura de roci: Es la temperatura a la cual la humedad del
aire se condensa, manteniendo constante la presin del mismo.
Temperatura del bulbo hmedo (TBH): es la temperatura medida por
un termmetro cuyo bulbo se encuentra encerrado en una mecha o saco
de tela hmeda.
Temperatura de Bulbo Seco (TBS): Es la temperatura medida por un
termmetro ordinario de bulbo seco y es la medida del calor sensible
del aire
Humedad relativa (HR): Expresado en porcentaje, es la relacin de
la masa de vapor de agua pie cbico de aire, con relacin a la masa
de vapor de agua contenido en un pie cbico de aire saturado a la
misma temperatura.
Humedad absoluta o humedad especfica (W): es la cantidad de
vapor de agua que contiene un aire seco en suspensin y se expresa
en libras de vapor de agua por cada libra de aire seco (lbvalbabs
)
Abreviaciones empleadas
HVAC: Heating Ventilation and Air Conditioning (Calefaccin,
Ventilacin y Aire Acondicionado)
RITE: Reglamento sobre Instalaciones Trmicas en Edificios
ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air
Conditioning Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros de
Calefaccin, Refrigeracin y Aire Acondicionado)
TFM: Trnasfer Function Method (Mtodo de las funciones de
transferencia)
TBS: Temperatura de Bulbo Seco
TBH: Temperatura de Bulbo Hmedo
HR: Humedad relativa
UTA: Unidad de Tratamiento de Aire
FCU: Unidad Fan-Coil (Unidad de serpentn-ventilador)
HAP: Hourly Analysis Program (Programa de Anlisis por Hora)
ATEX: Atmsfera explosive (Atmsfera explosiva)
RPH: Renovaciones por hora
P&ID: Process and Instrumentation Diagram, (Diagrama de
Instrumentacin y Proceso)
Conceptos tericos
Acondicionamiento
del Aire
Acondicionamiento del Aire
El termino acondicionamiento del aire significa controlar la
temperatura, la circulacin, la humedad y la pureza del aire que
respiramos y en el que vivimos.
temperatura: calefaccin, refrigeracin.
humedad: humidificacin, des humidificacin.
velocidad: ventilacin mecnica; extraccin del aire.
pureza: filtrado, esterilizado.
Al plantear un sistema de calefaccin o refrigeracin hay que
tener en cuenta el tamao del edificio, la superficie total de las
paredes y las ventanas, el aislamiento, la diferencia mxima de
temperatura entre el exterior y el interior, la importancia de la
prdidas y ganancias de calor, para as calcular la carga total de
calor o enfriamiento y el tamao de la unidad de calefaccin o
refrigeracin que se necesita.
Aplicaciones del aire acondicionado
El uso del aire acondicionado tiene dos motivos:
Mantener la comodidad del ser humano.
Controlar un proceso industrial
Clasificacin de las instalaciones de aire acondicionado
Centrales: Para la circulacin en un grupo compacto en el stano o
en una habitacin apropiada de la que parten conductores que llevan
el aire acondicionado a las diferentes habitaciones o a los
distintos departamentos.
individuales :contenidos todos ellos en un armario de buen
aspecto que se coloca en la sala o cuarto de esta, el comedor, el
dormitorio o la oficina que se quiere enfriar.
Directas: El evaporador del refrigerante o el serpentn encargado
del enfriamiento est colocado en la corriente de aire y est en
contacto directo con el aire que hay que emplear en el
enfriamiento.
Indirectas: se emplea agua, es ms seguro en las instalaciones
grandes, porque el evaporador que contiene en refrigerante qumico
no est colocado en el conducto del aire, y si se produce un escape
refrigerante este no puede ser arrastrado por la corriente de
aire.
Conceptos de aire acondicionado
Es posible calcular en determinadas condiciones, valores
promedio de las propiedades psicomtricas del aire en las que el ser
humano goza de mximo bienestar, las cuales son:
La temperatura del aire.
La humedad del aire.
El movimiento del aire.
La pureza del aire.
Tipos de equipos
Acondicionador de ventana:
Es un equipo unitario, compacto y de descarga directa.
Generalmente se coloca uno por habitacin o, si el local es de gran
superficie, se colocan varios segn las necesidades. La instalacin
se realiza en ventana o muro. La seccin exterior requiere toma de
aire y expulsin a travs del hueco practicado. La dimensin del hueco
se tiene que ajustar a las dimensiones del aparato.
Equipos partidos (SPLIT O MULTI-SPLIT):
Son equipos unitarios de descarga directa. Se diferencian de los
compactos en que la unidad formada por el compresor y el
condensador va al exterior, mientras que la unidad evaporadora se
instala en el interior. Ambas unidades se conectan mediante las
lneas de refrigerante. Con una sola unidad exterior, se puede
instalar una unidad interior (sistema Split) o varias unidades
interiores (sistema multi-split). Las unidades disponen de control
independiente.
Equipo compacto individual:
Es un equipo de descarga indirecta, mediante red de conductos y
emisin de aire a travs de rejillas en pared o difusores en techo.
Se instala un equipo para todo el conjunto de una vivienda o local.
El control es individual por equipo, y se realiza de acuerdo con
las condiciones de confort de la habitacin ms representativa, como
por ejemplo el Living de una casa. El equipo necesita una toma de
aire exterior. Se puede colocar en el cielorraso o en un armario,
existiendo modelos horizontales y verticales.
Acondicionador porttil:
Es un equipo unitario, compacto o partido, de descarga directa y
transportable de una habitacin a otra. Para su instalacin, solo se
necesita una abertura en el marco o el cristal de la ventana o
balcn.
Antecedentes
Como parte del Marco Terico, los antecedentes de la investigacin
se refieren a la revisin de trabajos previos sobre el tema en
estudio, realizados por instituciones de educacin superior.
Los antecedentes pueden ser: trabajos de grado, postgrado,
trabajos de asenso, resultados de investigaciones institucionales,
ponencias, conferencias, congresos, revistas especializadas.
Diseo del sistema de ventilacin y climatizacin del edificio
elctrico de una central de ciclo combinado
Autor: Diego Pilas Hernndez
Universidad: Carlos III de Madrid
Tema Central:
Explicar cmo llevar a cabo adecuadamente el diseo de los
sistemas de calefaccin, ventilacin y aire acondicionado (Heating,
Ventilation and Air Conditioning, HVAC) en edificios.
Propsito:
Profundizar en el campo del clculo de cargas trmicas en
edificios y en el diseo de sistemas de calor y fro industrial,
tratando de aproximar lo ms posible a la realidad en el
edificio.
Metodologa aplicada:
Consisti en implementar una serie de fases, las cuales son
descritas a continuacin:
Fase de documentacin terica: Recopilacin de la documentacin
diversa acerca de los aspectos que se necesitan conocer.
Fase de estudio de las herramientas informticas disponibles: se
estudi los programas informticos ms empleados para el diseo de
sistemas de calefaccin y aire acondicionado.
Fase de definicin del problema concreto a resolver: En esta fase
se estudian y definen claramente cules son las caractersticas del
problema que se pretende resolver.
Fase de resolucin del problema y seleccin del sistema HVAC: Se
resuelve definiendo los requerimientos de potencia de refrigeracin
o calefaccin del edificio, as como el nivel de ventilacin que se
debe mantener en las diferentes salas.
Resultados Obtenidos:
Los equipos a instalar y la confeccin del presupuesto de
ejecucin del proyecto.
Las caractersticas arquitectnicas juegan un gran papel en el
diseo del sistema de climatizacin.
El empleo de herramientas informticas para un mejor clculo del
diseo se vuelve algo imprescindible.
Ventilacin de bodega de almacenamiento de producto terminado en
una Fbrica de Balanceo
Autor: Jamil Roberto Sanga Chavarria
Universidad: Escuela superior de Guayaquil
Tema Central:
Implementacin de sistema de ventilacin mecnico para una bodega
en la cual se almacena el producto terminado de una fbrica de
balanceado
Propsito:
Disear un sistema de control automtico que se adopte al sistema
de ventilacin, calculndose la ventilacin necesaria basndonos en el
incremento de calor.
Metodologa aplicada:
Descripcin y Ubicacin de nuestro lugar de estudio, en este caso
la Bodega de Almacenamiento.
Condiciones para el diseo del sistema de ventilacin y control
automtico de la bodega.
Tipos de ventilacin a usar basndose en datos experimentales.
Diseo del sistema de ventilacin.
seleccin del equipo de ventilacin.
Resultados Obtenidos:
Con el anlisis ltimo del proyecto se obtuvo datos como los
costos directos (detalles de los costos del equipo) y costos
indirectos (consumo elctrico, mantenimiento, utilidad, etc.)
La ganancia de calor solar, especificando las horas en que
nuestro equipo trabaja ms ya que se produce un aumento de calor en
ciertas horas picos variando por la estacin del ao.
DISEO DE UN SISTEMA DE CLIMATIZACIN PARA EL HOTEL ZEUS
Autor: Irma Cristina Lpez Prez
Universidad: Escuela Superior de Chimborazo Ecuador
Tema Central:
Diseo de un Sistema de Climatizacin aplicado en un hotel para el
confort humano.
Propsito:
Este anlisis busca optimizar el funcionamiento del Hotel Zeus,
con la finalidad de mejorar la calidad de servicio, as como el de
brindar un mejor ambiente tanto a huspedes nacionales como
extranjeros.
Metodologa aplicada:
Etapa de documentacin terica
Etapa de definicin del problema concreto a resolver:
Etapa de comparacin econmica y seleccin del sistema HVAC:
Resultados Obtenidos:
Los sistemas de climatizacin llegaron a cumplir la normativa
indicada de tal forma se cubri el porcentaje de necesidades futuras
de los propietarios.
Se pudo disear un sistema agua-aire controlado mediante llaves
de relaje permitiendo su utilizacin solo en dormitorios
ocupados.
MTODOS Y CLCULOS
Para efectuar la climatizacin de un local es necesario realizar
el clculo de la carga trmica del mismo, es decir la potencia trmica
que precisa para mantener las condiciones de confort. Una vez
hallada la carga trmica procederemos a seleccionar el equipo
climatizador adecuado para el local que en nuestro caso sera la
sala de cine. Para realizar dicho clculo es preciso obtener al
mximo de los siguientes datos:
CARACTERISTICAS DEL LOCAL
a) Plano a escala del local, o las dimensiones principales de
largo, ancho y alto. Orientacin del norte.
b) Situacin y dimensiones de ventanas y puertas.
c) Caractersticas constructivas de
paredes exteriores e interiores.
Suelo y techo. Si hay cubierta de teja, terraza, otro espacio,
etc.
Ocupacin de los espacios contiguos.
d) Tipo de ventanas, cristal simple o doble, persianas o toldos,
si entra o no el sol.
e) Potencia elctrica de los aparatos, iluminacin, motores,
cafeteras, etc.
OCUPACIN
La ocupacin es la cantidad de personas que puede haber como
mximo en el local.
Por ejemplo, si en el local caben 200 personas, nos generan una
demanda de 200 x 130 = 26.000 W.
Ya que cada persona se comporta como una pequea estufa emitiendo
un calor de 130 W
USO
El uso del local nos indica el nivel de actividad de sus
ocupantes: sentados, de pie, bailando, etc. Cuanta ms actividad
hagan los ocupantes, mayor ser el calor que generen.
El uso tambin nos condiciona el caudal de ventilacin necesario,
si hay o no fumadores. A mayor ventilacin, mayor carga para el
equipo, pues estaremos tirando frigoras a la calle.
Otro factor que se deduce del local es el horario de
funcionamiento
- Durante el da, o noche.
- Continuo o intermitente.
El siguiente cuadro muestra un resumen de los datos obtenidos
para el calculo de la Carga Trmica y la seleccin de equipo ptimo
para dicho local
Seleccin del equipo
TENEMOS UNA CARGA TOTAL DE REFRIGERACIN DE 16.92 que equivalen a
17x12000 = 204000 BTU/.
Tomaremos la decisin de emplear 6 equipos de iguales condiciones
(34000BTU/H) y como el caudal de aire necesario para la sala es de
7372.8 m3/h (4339.5 CFM) y cada equipo tendra aproximadamente
723.25 CFM.
Finalmente consultaremos a los productos de la corporacin
CARRIER con distribuidor en el Per. Seleccionaremos 6 equipos
evaporadores con modelo de entrada FB4 con serie FE4ANF002 cuyas
caractersticas principales son:
Rango de caudal 150 - 1200 CFM
Rango de capacidad de enfriamiento 18000 36000 BTU/H
EQUIPO: FE4ANF002OTRAS CARACTERSTICAS GENERALESTubera de cobre
estriadaAleta de aluminio lanceada en honda sinusoidalSerpentn
totalmente impermeableBandeja de condensados hecha con termoplstico
de alto impactoConexiones primarias y secundarias de drenaje con
insertos de latnDiseo Multplice de mxima versatilidadDiseo especial
de gabinete que rene los requisitos para el cumplimiento de los
estrictos reglamentos nuevos para escapes de aire. Cumple
requisitos de la tasa del 2% en fuga de gabinete en pruebas de 1.0
pulgadas de presin esttica.Paquetes de calentadores desde 3-30 kW
disponibles para instalacin de campo (de fusible, de interruptor,
sin fusible)Tablero de control con fusible substituible de 5
amperes automtico tipo aspa incorporadoRel con temporizador [TDR,
por sus siglas en ingles]
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Para este subcaptulo retornaremos al objetivo y llegaremos a la
conclusin de que se logr hacer un diseo de un sistema de
climatizacin tomando en cuenta diversos factores que intervienen
como variables, adems:
Se lleg a determinar la carga trmica mediante mtodos y basndonos
en normas ya establecidas.
Se logr hacer un esquema donde se representa la posible ubicacin
de los equipos evaporadores, considerando el rgimen de trabajo.
Tomando como referencia los resultados obtenidos, este an puede
ajustarse ms, analizando otros detalles que obviamos por las
limitaciones. Se recomienda tambin emplear un software de clculo y
diseo con el fin de verificar y mejorar los resultados.
Diagrama Presin vs Entalpia
