Carrera: Técnico Superior en Energía, orientación industrial
Asignatura: INSTALACIONES DE ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL
Carga horaria: 128 horas totales en 4 horas cátedra semanales
Asignaturas Correlativas Precedentes:
Aprobadas: 01-02-05
Año:2002.
Curso: 2er. Año
Profesor: Ing. Julio A. Nicolai
Objetivos:
Capacitar a los Alumnos en cálculo y proyecto de instalaciones de aire acondicionado en procesos industriales de fábricas o requerimientos de confort.
Tipo de evaluación:
Curso de la materia:
Asistencia mínima del 75 % de las clases teóricas (*)
Dos parciales cuatrimestrales aprobados de los cuales uno solo puede ser recuperado a fin del añoFirma de un Trabajo Practico en el segundo cuatrimestre
Examen Final
Una vez cursada la materia
PROGRAMA ANALITICO
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UNIDAD I:
I.- 1 Calor: Temperatura. Termómetro. Escala de temperaturas. Puntos fijos. Termómetro legal. Presión. Manómetros. Unidades. Cantidad de calor. 1er principio de la termodinámica. Unidad de cantidad de calor. Calor específico. Capacidad calórica media. Calor latente de fusión y evaporación. Trabajo de dilatación. Diagrama de Clapeyron. Energía interna de un sistema. Entalpía de un gas.
I.- 2 Transmisión de Calor: Propagación del calor. Conducción, convección y radiación. Conducción del calor. Régimen variable o estacionario. Ley de Furier. Coeficiente de conductibilidad térmica. Muro indefinido de paredes planas. Pared compuesta. Coeficiente total de conductibilidad. Resistencia total de conducción térmica. Convección del calor. Ley de Newton. Transmisión a través de una pared plana que separa dos fluidos. Coeficiente de trasmisión total de la pared. Reducción térmica. Cuerpo negro. Poder emisivo y absorbente. Coeficiente de emisibilidad. Ley de Kirchnoffo. Cuerpos grises. Ley de Stefan-Boltzmann.
UNIDAD II
II.- 1 Aire: Composición del aire. Ecuación de los gases perfectos. Constante universal. Mezcla de gases. Ley de Dalton. Vapor de agua. Vapor saturado. Vapor saturado húmedo. Vapor saturado seco. Vapor sobrecalentado. Isotermas de Andrews. Mezcla de aire. Vapor de agua. Volumen específico del aire seco. Volumen específico del aire seco. Volumen específico para el vapor de agua. Calor específico del aire seco. Entalpía del aire seco. Calor específico del vapor de agua. Entalpía del vapor de agua. Entalpía del aire húmedo. Aire saturado. Punto de rocío. Humedad específica o absoluta. Humedad relativa. Temperatura de bulbo seco. Temperatura de bulbo húmedo. Volumen específico para el aire húmedo. Factor de calor sensible.
II.- 2 Psicrometría (1ra parte): Determinación del ábaco sicrométrico, curva de saturación. Líneas de humedad relativa. Representación de la temperatura de bulbo húmedo. Escala de entalpía del aire húmedo saturado. Línea de volumen específico constante. Representación del factor del calor sensible. Zona de niebla. Enfriamiento y calentamiento sensible. Procesos de deshumectación latente. Mezcla del aire.
UNIDAD III
III.- 1 Psicrometría (2da parte): Procesos fundamentales en el aire acondicionado. Enfriamiento y deshumectación. Factor de by-pass. Factor de contacto. Pendiente de proceso. Factores de calor sensible. Factor de calor sensible del local. Factores de calor sensible total. Punto de rocío del equipo. Determinación del caudal de aire requerido. Recalentamiento. Enfriamiento y humidificación (enfriamiento evaporativo). Calentamiento y humidificación. Agua en contacto con el aire. Principio de la línea recta. Calentamiento y humidificación. Capacidad de la planta de refrigeración. Aire de retorno y derivación. Aire exterior en derivación. Mezcla de aire exterior y aire de retorno. Aire en derivación con 100 % aire exterior.
III.- 2 Ciclos de refrigeración: Ciclo cerrado de un gas. Rendimiento térmico de un ciclo. Ciclo de Carnot. Deducción del rendimiento térmico de ciclo de Carnot. Ciclo de refrigeración. Coeficiente de efecto frigorífico de una máquina de refrigeración. Diagrama entálpico de un gas. Representación de un ciclo de refrigeración en diagrama entálpico de un gas. Cálculo de un ciclo de refrigeración para fuente fría, menos 15ºC y fuente caliente 30ºC.
UNIDAD IV
IV.- 1 a) Balance térmico de verano: Balance térmico de ambientes a acondicionar. Parámetros. Mínimos requeridos. Condiciones del proyecto externas e internas. Ganancias de calor por radiación solar. Conducción y convección. Radiación solar a través de vidrios. Cargas internas por ocupante y energía eléctrica disipada. Ventilación. Determinación del Calor Sensible del Local (CSL), Calor Latente del Local (CLL), Calor Sensible del Aire Exterior (CSAEx), Calor Latente del Aire Exterior (CLAEx), Calor Sensible Total (CST), Calor Latente Total (CLT), Calor Sensible del Ambiente Efectivo (CSAE), Calor Latente del Ambiente Efectivo (CLAE), Factor de Calor Sensible del Local (FCSL), Factor de Calor Sensible Total (FCST) y Factor de Calor Sensible del Ambiente Efectivo (FCSAE).
b) Balance térmico de invierno: Parámetros considerados en el balance térmico de invierno. Proceso en el diagrama psicrométrico. Temperatura de inyección. Humidificación. Ventilación. Infiltración.
IV.- 2 Sistema de distribución de aire: Sistema central. Conductos de alimentación. Conductos de retorno. Presión estática y dinámica. Medición de presión en conductos. Dimensionamiento de conductos. Método de pérdidas constante. Accesorios de conductos. Dimensionamiento de rejas y difusores de inyección. Pérdidas en codos, curvas y cambio de sección. Presión estática mínima en descarga del ventilador. Presión estática de recuperación. Potencias en conductos.
UNIDAD V
V.- 1 Sistema de aire acondicionado: Tipos de refrigeración. Sistema “todo aire” (convencional, multizona, de doble conducto y de caudal variable y temperatura constante). Sistema “todo agua”. Sistema “aire-agua” (ventilador, serpentín con aire primario e inductivos). Bomba de calor. Máquinas de absorción enfriadoras de líquidos. Movimientos del aire en el local. Reglas generales.
V.- 2 Ventiladores y accesorios de conductos: Ventiladores. Clasificación. Ventiladores centrífugos de paletas hacia adelante, radiales y hacia atrás. Curvas características de presión, potencia y rendimiento en función del caudal. Leyes de los ventiladores. Curvas de funcionamiento ventilador. Conductos. Filtrado del aire. Tipos de filtros. Rejas. Difusores. Persianas.
V.- 3 Componentes en el equipo de aire acondicionado: Componentes del ciclo de refrigeración. Compresores. Evaporadores. Condensadores. Válvula de expansión termostática. Cañerías de refrigeración. Cañerías de agua. bombas centrífugas. Leyes de bombas centrífugas. Calderas. Torres de refrigeración, Cálculo del agua de circulación en torres. Consumo de agua de evaporación, agua de arrastre y sangría.
V.- 4 Sistema de control automático: Control de temperatura y humedad. Controles de protección de máquinas. Controladores eléctricos, neumáticos y electrónicos. Controles modulantes.
TRABAJO PRACTICO
CALCULO Y PROYECTO DE LAS INSTALACIONES DE ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL DE UN EDIFICIO PARA VERANO E INVIERNO
Este Trabajo Práctico consistirá en seleccionar un tipo de obra nueva o existente y efectuar los siguientes pasos:
a) Confección de los planos de arquitectura de la obra (plantas y cortes) ya sea para un proyecto nuevo o replanteo.
b) Planillas de datos por local donde se especificarán todas las cargas por local, como ser sus ocupantes, su actividad, iluminación, carga de motores eléctricos, etc.
c) Definición de los parámetros psicrométricos del proyecto, como ser condiciones de aire exterior, aire interior, ventilación, hora de máxima carga, etc.
d) Confección de las planillas “Balance térmico de verano“ para todos los ambientes a acondicionar, teniendo en cuenta:
1.- Radiación por vidrios
2.- Transmisión por vidrios
3.- Transmisión por paredes exteriores
4.- Transmisión por paredes, tabiques y puertas interiores
5.- Transmisión por techos
6.- Transmisión por pisos y cielorrasos
e) Confección de planillas “Balance térmico de invierno“, teniendo en cuenta:
1.- Pérdidas de calor por ventanas
2.- Pérdidas por paredes exteriores
3.- Pérdidas por paredes, tabiques y puertas exteriores
4.- Pérdidas por techos
5.- Pérdidas por pisos y cielorrasos
6.- Pérdidas por perímetro exterior sobre tierra
7.- Infiltraciones o ventilación
8.- Humidificación
f) Representación de todas las transformaciones en el diagrama psicrométrico para verano. Determinar:
CSL (Cal.Sens.Local) FB (Factor de By-pass)
CLL (Cal.Laat.Local) INF (Infiltración)
CSAE (Cal.Sens.Amb.Efect.) TR (Toneladas de refrig.)
FC (Factor de Contacto) C (Calor de calefacción)
V (Ventilación) H (Humidificación)
I (Inyección) Qu (Caudal de aire)
PRL (Punto Rocío Local) R (Renovaciones/hora)
PRE (Punto Rocío Equip.)
g) Representación de todas las transformaciones en el diagrama psicrométrico para invierno para los caudales de aire obtenidos en verano, determinando el calor requerido en serpentina de calefacción y cantidad de agua a inyectar en el local para cumplir las condiciones del local.
h) Selección de un sistema de acondicionamiento de aire y realización de una disposición en planta (lay-out) preliminar de conductos y cañerías con ubicación de todos los equipos de la instalación.
i) Selección de los equipos de refrigeración y calefacción para la instalación y confección de las hojas de datos técnicos.
j) Confección de los planos de ubicación de los equipos y distribución y detalles de los conductos especificando
difusores,rejas,persianas y calibre de capa.
k) Confección de planos de cañerías e instrumentos (P&I – Piping and Instruments) con dimensionamiento de todos los componentes y referencias aclaratorias.
l) Confección de planos de tableros eléctricos con esquemas funcionales.
m) Preparación de listados, a saber:
1) Listado de equipos
2) Listado de líneas
3) Listado de válvulas
4) Listado de instrumentos
5) Listado de componentes de control
6) Confección de Hojas de Datos Técnicos para todos los componentes de la instalación
n) Memoria descriptiva del sistema de control y puesta en marcha.
BIBLIOGRAFÍA:
- “Termodinámica” Sears
- “Manual de Aire Acondicionado” . Carrier (Handbook of Air Conditionning System Design – Carrier Air Conditionning Company -