Manual de climatización / José Manuel Pinazo Ojer.

AUTOR: José María Pinazo Ojer
ISBN: 8477213399
IDIOMA: spa
AÑO: 1995

 
   
RECOMENDADO EN LAS SIGUIENTES ASIGNATURAS
Ingeniería térmica y fluidomecánica
Ingeniería térmica
Fundamentos de ingeniería térmica

 
RESUMEN

Se trata de una obra especialmente diseñada para universitarios de Escuelas Técnicas, Cursos Master o de Especialización, en la que encontrarán tanto la aplicación práctica de todos los razonamientos matemáticos expuestos, como el fundamento de porqué ocurren los procesos físicos que determinan el comportamiento de los equipos o materiales. En el libro se define un método de cálculo riguroso y de aplicación sencilla para poder estimar las cargas térmicas de cualquier instalación de climatización. Se aconseja observar los ejemplos desarollados a lo largo del libro, así como el programa informático para poder extrapolar los resultados.
 
INDICE

TEMA I. INTRODUCCIÓN1.1 Introducción
1.2 Definiciones generales
1.3 Contenido del libro

TEMA II. PROPIEDADES SICROMETRICAS
2.1 El aire húmedo
2.1.1 El aire seco
2.1.2 El vapor de agua
2.1.3 El aire húmedo
2.2 Variables sicrometricas
2.2.1 Presión total
2.2.2 Presión del aire seco
2.2.3 Presión del vapor de agua
2.2.4 Humedad específica o absoluta
2.2.5 Grado de saturación
2.2.6 Humedad relativa
2.2.7 Temperatura seca
2.2.8 Temperatura de rocío
2.2.9 Entalpía del aire seco
2.2.lO Entalpía del vapor de agua
2.2.11 Entalpia del aire húmedo
2.2.12 Temperatura húmeda o de bulbo húmedo
2.2.13 Temperatura de saturación adiabática
2.2.14 Volumen específico del aire húmedo
2.2.15 Otras variables

TEMA III. EL DIAGRAMA SICROMÉTRICO
3.1 Diagrama Carrier
3.1.1 Principios del diagrama
3.1.2 Líneas de temperatura seca constante
3.1.3 Líneas de humedad específica constante
3.1.4 Líneas de presión de vapor constante
3.1.5 Líneas de humedad relativa constante
3.1.6 Líneas de temperatura húmeda constante
3.1.7 Líneas de entalpia constante
3.1.8 Líneas de temp. de punto de rocío constante
3.1.9 Líneas de volumen específico constante
3.2 Diagrama Ashrae
3.2.1 Principios del diagrama
3.2.2 Líneas de entalpia constante
3.2.3 Líneas de humedad específica constante
3.2.4 Líneas de temperatura seca constante
3.2.5 Líneas de humedad relativa constante
3.2.6 Líneas de temperatura húmeda constante
3.2.7 Líneas de volumen específico constante
3.2.8 Otras variables
3.3 Diagrama de Mollier
3.3.1 Principios del diagrama
3.3.2 Líneas de entalpia constante
3.3.3 Líneas de humedad específica constante
3.3.4 Líneas de temperatura seca constante
3.3.5 Líneas de humedad relativa constante
3.3.6 Líneas de temperatura húmeda constante
3.3.7 Otras variables

TEMA IV. TRANSFORMACIONES SICROMETRICAS
4.1 Introducción
4.2 Sistema abierto en flujo estacionario. Balance de materia y energía
4.3 Mezcla de dos corrientes de aire húmedo
4.4 Balances de materia y energía cuando sólo existe una corriente de aire húmedo
4.4.1 Recta de maniobra
4.4.2 Calor sensible y latente en una transformación
4.4.3 Factor de calor sensible
4.4.4 Representación de la recta de maniobra y el factor de calor sensible en el diagrama Carrier
4.4.5 Representación de la recta de maniobra y el factor de calor sensible en el diagrama Ashrae
4.4.6 Representación de la recta de maniobra en el diagrama Mollier
4.5 Flujo de aire húmedo sobre una superficie a distinta temperatura del aire
4.5.1 Temp. superficial de la batería superior a la temperatura seca del aire. Serpentín seco
4.5.2 Temp. superficial de la batería inferior a la temperatura seca del aire pero superior a la de rocío. Serpentín seco
4.5.3 Temp. superficial de la batería inferior a la temp. de rocío del aire. Serpentín húmedo
4.6 Flujo de aire húmedo sobre una resistencia eléctrica
4.7 Flujo de aire húmedo sobre una cortina de agua a distinta temperatura que el aire
4.8 Flujo de aire húmedo al que se le añade una cantidad de vapor de agua
4.9 Flujo de aire húmedo sobre un absorbente líquido ó sólido

Apéndice A
Comportamiento del vapor de agua y del aire seco como gas ideal. Relaciones exactas de la humedad especifica de saturación y la humedad relativa
A.1 Criterio de comparación
A.2 Aplicación al aire seco
A.3 Aplicación al vapor de agua
A.4 Relaciones exactas de la humedad específica de saturación y la humedad relativa

Apéndice B
Correlación entre la temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de saturación adiabática
B.1 Introducción
B.2 Definición del número de Lewis
B.3 Relación de temperatura de bulbo húmedo-humedad específica
B.4 Relación entre la temperatura de saturación adiabática y la humedad específica
B.5 Relación de temperaturas
B.6 Relación de temperaturas en casos prácticos
B.7 Conclusiones

Apéndice C
Lectura en los diagramas de un aire sobresaturado
C.1 Ecuaciones que representan el aire sobresaturado
C.2 Representación gráfica de un aire sobresaturado en los diagramas Carrier, Ashrae y Mollier

Apéndice D
Representación en los diagramas de las transformaciones sicrometricas unitarias
D.1 Diagrama Carrier
D.2 Diagrama Ashrae
D.3 Diagrama Mollier

Apéndice E
Estudio detallado de serpentines con superficies extendidas
E.1 Introducción
E.2 Potencia térmica intercambiada en serpentines secos
E.2.1 Línea de estado representativa del proceso
E.2.2 Potencia térmica global intercambiada
E.2.3 Factor F función del tipo de intercambiador
E.2.3.1 Inter. en contracorriente
E.2.3.2 Flujos cruzados de un solo paso con un fluido sin mezclar
E.2.3.3 Casos mas representativos de inter. de flujos cruzados en aire acondicionado
E.2.3.4 Supuesto en que el fluido interno sea un refrigerante con cambio de estado
E.2.4 Coeficiente global de transferencia de calor en serpentines para superficies secas
E.2.4.1 Flujo de calor en una aleta anular
E.2.4.2 Coef. global de transferencia de calor
E.2.4.3 Coef. de convección
E.2.5 Relación entre factor de by-pass y coef. Global de transferencia de calor
E.2.6 Ejemplos de cálculo en serpentines secos mediante el incremento de temp. logarítmico medio y mediante el concepto de factor de by-pass
E.2.6.1 Caso de calentamiento por agua caliente
E.2.6.2 Caso de calentamiento por condensación de refrigerante
E.2.6.3 Caso de enfriamiento por agua fría
E.2.6.4 Caso de enfriamiento por evaporación de refrigerante
E.3 Potencia térmica intercambiada en serpentines húmedos (Enfriamiento y deshumidificación del aire)
E.3.1 Línea de estado representativa del proceso
E.3.2 Proceso de cálculo incremental
E.3.3 Concepto de entalpía potencial
E.3.4 Modificaciones a tener en cuenta en serpentines húmedos
E.3.4.1 Espesor capa de condensado
E.3.4.2 Tratamiento de aletas
E.3.4.3 Coef. global de intercambio
E.3.4.4 Modificación de los coeficientes de convección
E.3.4.5 Determinación temp.del agua condensada ante la existencia de aletas
E.3.5 Método aproximado. Flujo total de calor intercambiado
E.3.6 Aproximación de la curva de evolución a línea recta
Cálculo del calor sensible y latente
E.3.7 Relación entre factor de by-pass y coef. global de transferencia de calor
E.3.8 Ejemplos de cálculo en serpentines húmedos mediante el incremento de entalpias medio y mediante el concepto de factor de by-pass
E.3.8.I Caso enfriamiento por agua fría
E.3.8.2 Caso enfriamiento por evaporación de refrigerante
E.4 Proceso de cálculo en serpentines complejos
E.5 Conclusiones a extraer del estudio realizado

Apéndice F
Estudio de la transferencia de calor y masa por contacto directo aire húmedo y agua
F.1 Introducción
F.2 Línea de estado sobre la carta sicrométrica del proceso y datos características de un equipo con circulación en contracorriente.Temp. del agua superior a la temperatura húmeda del aire
F.2.1 N° de unidades de transferencia de calor NTU
F.2.2 Característica termodinámica
F.2.3 Calor total intercambiado, salto y aproximación
F.3 Extrapolación de resultados a otras condiciones de funcionamiento
F.4 Métodos matemáticos aproximados para obtener el NTU, CT y forma de extrapolar los resultados
F.5 Método gráfico aproximado
F.6 Comparación del método de cálculo riguroso y gráfico
F.7 Línea de estado sobre la carta sicrométrica del proceso y datos característicos de un equipo con circulación en contracorriente. Temp. del agua inferior a la temperatura húmeda del aire
F.8 Humectador de agua por recirculación o lavador de aire
F.8.1 Definición de eficiencia del humectador
F.8.2 Relación entre la eficiencia de un humectador por recirculación de agua y su NTU
F.9 Ampliación del concepto de eficiencia a humectadores sin recirculación
F.10 Torres de enfriamiento o humectadores con flujos cruzados
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL PAQUETE DE
PROGRAMAS "mpAIRE"
Términos principales de la nomenclatura utilizada
Principales tablas y figuras de uso mas corriente
Referencias

TEMA V. EL AMBIENTE INTERNO
5.1 Introducción
5.2 Intercambio de calor entre las personas y su entorno
5.2.1 Reacciones del cuerpo humano ante desequilibrios energéticos
5.2.2 Expresiones utilizadas en balances de energía
5.2.3 Influencia de la existencia de ropa en el intercambio de calor del cuerpo humano
5.2.4 Temperatura de la piel
5.2.4.1 Temperatura resultante seca
5.2.5 Balance de energía para un hombre adulto en un recinto abierto
5.2.6 Balance de energía para un hombre adulto en un recinto cerrado
5.2.7 Conclusiones del intercambio térmico entre el cuerpo humano y el ambiente
5.3 índices térmicos del ambiente
5.3.1 Temperatura de la piel
5.3.2 Permeabilidad de la piel
5.3.3 Condiciones de confort en base a la temp. y permeabilidad de la piel
5.3.3.1 Variación de las condiciones óptimas de confort sobre las cond. standard
5.3.4 Temperatura efectiva y temperatura efectiva corregida
5.3.5 índice de esfuerzo ó fatiga térmica
5.4 Otros condicionantes del ambiente térmico interior
5.4.1 La humedad relativa
5.4.2 La ventilación
5.4.3 El nivel de ruido
5.5 Porcentajes medios de intercambios de calor
5.6 Condiciones interiores de proyecto

TEMA VI. EL AMBIENTE EXTERIOR
6.1 Variables que definen el ambiente exterior
6.2 Condiciones estivales
6.2.1 La temperatura seca
6.2.2 La temperatura húmeda
6.2.3 Radiación solar
6.2.3.1 Tablas de radiación solar máxima
6.2.3.2 Modificaciones de la radiación solar máxima sobre los valores estándar
6.2.3.3 Representaciones gráficas de la rad. Solar máxima incidente
6.2.4 Temperatura del suelo
6.3 Condiciones invernales

TEMA VII. CARGAS TÉRMICAS
7.1 Introducción
7.2 Cargas de refrigeración
7.2.1 Carga a través de paredes, techos y suelos
7.2.1.1 Coef. global de transmisión de calor
7.2.1.1.1 Coef. de convección
7.2.1.1.2 Cámaras de aire
7.2.1.1.3 Cerramientos especiales
7.2.1.1.4 Ladrillos y bovedillas
7.2.1.1.5 Ventanas y puertas
7.2.1.1.6 Conductiv. térmica materiales
7.2.1.1.7 Valores máximos del coef. global transm. calor en cerramientos
7.2.1.1.8 Cálculo del coeficiente global del edificio KQ
7.2.1.2 Temperatura equivalente exterior
7.2.1.2.1 Paredes condiciones standard
7.2.1.2.2 Temp. equivalente pared en otras condiciones
7.2.1.2.3 Resumen cálculo temperatura equivalente en paredes
7.2.1.2.4 Temp. equiv. pared especial
7.2.1.2.5 Temp. equivalente en techos
7.2.1.2.6 Temp. equiv. techo especial
7.2.2 Carga a través de superficies acristaladas
7.2.2.1 Transmisión por conducción-convección
7.2.2.2 Transmisión por radiación solar
7.2.2.2.1 Coef. de transmisión a la radiación solar vidrio sencillo
7.2.2.2.2 Radiación que atraviesa una superficie acristalada con vidrio común
7.2.2.2.3 Efecto materiales adicionales
7.2.2.2.4 Posición y sombras proyectadas
7.2.2.2.4.1 Por otros edificios
7.2.2.2.4.2 Por voladizos ó retranqueos de ventanas
7.2.2.2.5 Radiación que atraviesa la superficie acristalada
7.2.2.2.6 Energía que se traduce en carga de 237 refrigeración
7.2.2.2.7 Resumen
7.2.3 Carga debida a ventilación
7.2.3.1 Caudal volumétrico de ventilación según legislación española
7.2.3.2 Caudal volumétrico de ventilación según nuevas directrices europeas
7.2.3.2.1 Calidad de aire de un local
7.2.3.2.2 Carga de contaminación "olfs"
7.2.3.2.3 Niveles exteriores calidad aire
7.2.3.2.4 Calidad aire zona respiración
7.2.3.2.5 Ventilación requerida
7.2.4 Carga debida a infiltraciones
7.2.4.1 Caudal de aire infiltrado por efecto del viento
7.2.4.2 Caudal de aire infiltrado por efecto chimenea
7.2.4.3 Superposición infiltraciones por efecto del viento y por efecto chimenea
7.2.4.4 Consideraciones a la ventilación e infiltración
7.2.5 Carga debida a ocupantes
7.2.5.1 Carga total aportada
7.2.5.2 Carga instantánea a considerar
7.2.5.2.1 N° total de ocupantes cte
7.2.5.2.2 N° de personas variable
7.2.6 Carga debida a la iluminación
7.2.6.1 Carga total por iluminación
7.2.6.2 Carga instantánea a considerar
7.2.6.2.1 Potencia en iluminación cte
7.2.6.2.2 Potencia en iluminación variable
7.2.7 Carga debida a máquinas ó procesos industriales
7.2.7.1 Aparatos de gas
7.2.7.2 Aparatos eléctricos
7.2.7.3 Evaporación desde masas de agua
7.2.7.4 Paso de conductos de fluidos
7.2.7.4.1 Tuberías
7.2.7.4.2 Conductos
7.2.8 Carga debida a la propia instalación
7.2.9 Coeficiente de mayoración o seguridad
7.2.10 Funcionamiento discontinuo del equipo de climatización
7.2.11 Hoja de cargas en refrigeración
7.2.12 Ejemplo de cálculo desarrollado de cargas de refrigeración
7.2.13 Simplificaciones al método propuesto
7.2.13.1 Carga a través de cerramientos
7.2.13.2 Carga a través de cristales
7.2.13.3 Infiltraciones
7.2.13.4 Ventilación
7.2.13.5 Ocupantes
7.2.13.6 Iluminación
7.2.13.7 Máquinas ó procesos industriales
7.2.13.8 Coeficiente de mayoración o seguridad
7.2.13.9 Hoja de cargas
7.2.14 Cargas de refrigeración para un anteproyecto
7.2.15 Ejemplo cálculo resumido de cargas refrigeración
7.3 Cargas de calefacción
7.3.1 Carga a través de paredes, techos y suelos
7.3.2 Carga a través de superficies acristaladas
7.3.3 Carga debida a ventilación
7.3.4 Carga debida a infiltraciones
7.3.5 Carga debida a ocupantes
7.3.6 Carga debida a iluminación
7.3.7 Carga debida a máq. ó procesos industriales
7.3.8 Carga debida a la propia instalación
7.3.9 Coeficiente de mayoración ó seguridad
7.3.10 Hoja de cargas
7.3.11 Ejemplo cálculo cargas de calefacción
7.3.12 Otras consideraciones

Apéndice G
Evolución general de las condiciones ambientales
G.1 Introducción
G.2 Evolución anual y diaria de la temperatura seca media y de la humedad específica
G.2.1 Variación diaria de la temperatura seca media
G.2.2 Variación anual de la temperatura seca media del día
G.2.3 Variación diaria de la humedad específica
G.2.4 Variación anual de la humedad específica
G.3 Condiciones sicrométricas de proyecto
G.3.1 Condiciones para Verano (máximas)
G.3.2 Condiciones para invierno (mínimas)
G.3.2.1 Condiciones de proyecto generales
G.3.2.2 Condiciones de proyecto con evolución diaria
G.3.2.3 Estimación de los grados-día para una localidad
G.4 Consideraciones finales

Apéndice H
Relaciones astronómicas tierra - sol Geometría de la radiación solar. Hora civil - hora solar
H.1 Movimiento relativo tierra-sol
H.2 Ángulos determinantes de la posición del sol. La esfera celeste
H.2.1 Ángulos determinantes. Sistemas de referencia
H.2.2 Duración del día
H.2.3 Posición del sol. Cartas solar estereográfica
H.3 Ángulo de incidencia de los rayos solares sobre un plano inclinado
H.4 Relación entre el tiempo solar verdadero (TSV), y la hora civil de una localidad determinada

Apéndice I
Radiación solar
I.1 Radiación solar extraterrestre. Cte. solar
I.2 Radiación solar fuera de la atmósfera
1.3 Modificaciones de la radiación solar al atravesar la atmósfera
I.4 Modelo de radiación solar propuesto
1.4.1 Radiación sobre superficie horizontal
1.4.1.1 Radiación directa
1.4.1.2 Radiación difusa sobre sup. horizontal
1.4.2 Radiación sobre una superficie con cualquier orientación
1.5 Condiciones standard
1.5.1 Variación rad. solar máxima en función espesor de agua precipitable ó humedad específica
1.5.2 Variación rad. solar máxima en función de la altura localidad sobre el nivel del mar
1.5.3 Variación rad. solar máxima en función del coef. de reflexión de los alrededores
I.5.4 Variación rad. solar máxima en función de la turbiedad del aire (Coef. 6' de Angstróm)

Apéndice J
Estimación de la potencia térmica intercambiada por radiación con longitud de onda larga entre un cerramiento y el cielo
J.1 Planteamiento general del problema
J.2 Aplicación a casos particulares
J.2.1 Techos
J.2.2 Paredes
J.3 Planteamiento riguroso del problema
J.4 Conclusiones

Apéndice K
Transmisión de calor en un muro multicapa
K.1 Soluciones existentes
K.2 Solución mediante una combinación de variaciones senoidales de la temperatura exterior
K.2.1 Una capa
K.2.2 Varias capas
K.2.3 Solución general
K.3 Solución mediante la función de convolución ó integral deDuhamel's
K.3.1 Resolución de la transmisión de calor en un muro unicapa
mediante la función delta de Dirac en una capa K.3.1.1 Cambio brusco de temperatura en una de sus caras
K.3.1.2 Función delta de temperaturas en una de sus caras
K.3.I.3 Resolución general para una capa
K.3.2 Resolución de la transmisión de calor en un muro unicapa por la transformada de Laplace
K.3.2.1 Transformada de Laplace de la distribución de temperatura ante una excitación delta de Dirac
K.3.2.2 Resolución del problema mediante transformada de Laplace para un muro con una sola capa con excitación en temperatura en las dos caras
K.3.3 Resolución del problema mediante transformada de Laplace para un muro multicapa con excitación en temperatura en las dos caras
K.3.4 Factores de respuesta
K.3.4.1 Propiedades factores de respuesta
K.3.4.2 Factores de respuesta de algunas paredes consideradas tipo

Apéndice L
Comportamiento y clasificación de los cerramientos verticales (paredes) y horizontales (techos)
L.1 Tipos de cerramientos estudiados para paredes
L.2 Tipos de cerramientos estudiados para techos

Apéndice M
Temperatura en muros cortina, techos ventilados y techos con cieloraso
M.1 Muros cortina
M.1.1 Planteamiento del problema
M.1.2Flujos de calor transferidos
M.1.3 Expresión de la temperatura sol-aire y la temperatura equivalente en muros cortina
M.2 Techos ventilados
M.2.1 Planteamiento del problema
M.2.2 Flujos de calor transferidos
M.3 Techos con cieloraso

Apéndice N
Coeficientes "nv" para elementos adicionales en acristalamientos
N.1 Elementos fijos
N.1.1 Carpintería metálica
N.1.2 Carpintería de madera
N.1.3 Vidrios de distinto espesor
N.1.4 Vidrio doble
N.1.5 Vidrios especiales
N.2 Elementos móviles
N.2.1 Cortinas interiores
N.2.2 Persianas
N.2.2.1 Persianas venecianas al exterior
N.2.2.2 Persianas venecianas al interior
N.3 Existencia de varios accesorios

Apéndice O
Inercia de los cerramientos. Carga instantánea debida a aportes energéticos por radiación
0.1 Análisis del problema
0.2 Solución matemática
0.2.1 Carga por radiación a través de superficies acristaladas
0.2.2 Caracterización ante intercambio de calor por radiación solar a través de sup. acristaladas
0.2.3 Carga por radiación desde focos interiores
O.2.4 Caracterización ante intercambio de calor por radiación desde focos internos

Apéndice P
Cálculo de cargas térmicas en calefacción con variación horaria de temperaturas
P.1 Introducción
P.2 Variación aconsejada de las variables ambientales
P.3 Temperatura equivalente en invierno
P.4 Carga por radiación solar a través de superficies acristaladas
P.5 Método de cálculo

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL PAQUETE DE PROGRAMAS "mpAIRE"
Términos principales de la nomenclatura utilizada
Principales tablas y gráficas de uso mas corriente
Referencias