Técnicas de Climatización 3ª

Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Capítulo 1 Psicrometría 1.1 Composición del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Radiación solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 La capa de ozono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 El efecto invernadero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5 El aire técnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.6 Ecuación de estado de un gas ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Ejemplo 1.1 ................................................................................................ 6 Ejemplo 1.2 ................................................................................................ 7 1.7 Ecuaciones de estado del aire húmedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.8 Parámetros característicos del aire atmosférico . . . . . . . . . . . . 8 1.8.1 Humedad absoluta ................................................................................... 8 1.8.2 Humedad relativa ..................................................................................... 9 1.8.3 Punto de rocío .......................................................................................... 10 1.9 Medidores de humedad relativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.9.1 Introducción............................................................................................... 11 1.9.2 Medidor de fibra ....................................................................................... 11 1.9.3 Psicrómetro ............................................................................................... 11 1.10 Ecuación fundamental de la psicrometría . . . . . . . . . . . . . . . 12 Ejemplo 1.3 ................................................................................................ 13 1.11 Densidad y volumen específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Ejemplo 1.4 ............................................................................................... 14 1.12 Entalpía del aire húmedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Ejemplo 1.5 ............................................................................................... 15 Ejemplo 1.6 ............................................................................................... 15 Ejemplo 1.7 ............................................................................................... 16 1.13 El diagrama psicrométrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.13.1 Descripción del diagrama psicrométrico ................................................... 16 Ejemplo 1.8 ............................................................................................... 19 Ejemplo 1.9 ............................................................................................... 20 Ejemplo 1.10 ............................................................................................. 20 Ejemplo 1.11 ............................................................................................. 22 Ejemplo 1.12 .............................................................................................. 23 1.14 Operaciones básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.14.1 Mezcla de dos caudales de aire húmedo ................................................. 23 Ejemplo 1.13 ............................................................................................. 25 1.14.2 Calentamiento sensible ............................................................................. 25 Ejemplo 1.14 ............................................................................................. 26 1.14.3 Enfriamiento sensible ................................................................................ 26 1.14.4 Procesos de humidificación ........................................................................ 27 1.14.4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.14.4.2 Proceso de saturación adiabática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.14.4.3 Humidificación con aporte o extracción de calor . . . . . . . . . . . 29 Ejemplo 1.15 .............................................................................................. 30 1.14.5 Procesos de deshumidificación .................................................................. 31 1.14.5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.14.5.2 Deshumidificación por enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Ejemplo 1.16 ............................................................................................. 32 Ejemplo 1.17 ............................................................................................. 33 1.14.5.3 Deshumidificación química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Capítulo 2 Condiciones de bienestar 2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2 Calor generado por el cuerpo humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3 Balance energético alrededor del cuerpo humano . . . . . . . . . 37 2.4 Temperatura efectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.5 Condiciones de bienestar o confort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.5.1 Introducción .............................................................................................. 39 2.5.2 Efecto de la distribución de temperaturas ................................................ 41 2.5.3 Efecto de la velocidad del aire .................................................................. 42 2.5.4 Necesidad de ventilar un local .................................................................. 43 2.5.5 Ruidos y vibraciones ................................................................................... 45 Capítulo 3 Cálculo de la carga de refrigeración 3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.2 Condiciones de proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.3 Definición y clasificación de los distintos conceptos que componen la carga térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.3.1 Introducción .............................................................................................. 49 3.3.2 Aire de ventilación...................................................................................... 50 3.4 Cálculo de la carga térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.4.1 Cálculo de la carga sensible ...................................................................... 51 Ejemplo 3.1 ............................................................................................... 52 3.4.2 Cálculo de las partidas latentes ................................................................. 55 3.4.3 Cálculo de las partidas del aire de ventilación .......................................... 56 3.5 Cálculo de las cargas totales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.5.1 Carga sensible efectiva parcial y carga latente efectiva parcial .................. 57 3.5.2 Carga sensible efectiva total y latente efectiva total ................................. 57 3.6 Hoja de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Ejemplo 3.2 ................................................................................................ 57 Capítulo 4 El acondicionamiento de verano 4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.2 Descripción del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.3 Cálculo de los parámetros fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4.3.1 Introducción............................................................................................... 65 4.3.2 Obtención de la temperatura de rocío de la UTA ..................................... 66 4.3.3 Obtención del caudal de aire ................................................................... 67 4.3.4 Obtención de la temperatura del aire a la entrada de la UTA .................. 67 4.3.5 Obtención de la temperatura del aire a la salida de la UTA ..................... 68 4.3.6 Obtención de la potencia frigorífica de la UTA ......................................... 68 Ejemplo 4.1 ............................................................................................... 68 Ejemplo 4.2 ............................................................................................... 70 4.4 Proceso de acondicionamiento con recalentamiento de aire suministrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Ejemplo 12 ................................................................................................ 72 Capítulo 5 Distribución del aire 5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.2 Definición y clasificación de los impulsores . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.2.1 Introducción .............................................................................................. 75 5.2.2 Difusores de techo..................................................................................... 77 5.2.3 Difusores lineales ...................................................................................... 77 5.2.4 Paneles perforados y toberas .................................................................... 77 5.2.5 Rejillas ........................................................................................................ 77 5.2.6 Características ........................................................................................... 78 5.2.7 Criterios de elección .................................................................................. 79 Ejemplo 5.1 ............................................................................................... 80 5.3 Clasificación y diferenciación de los tipos de aire en la distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 5.4 Clasificación técnica en función de las prestaciones . . . . . . . 81 5.5 Rejillas para el aire de recirculación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 5.6 Techos perforados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.7 Criterio muy general de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.8 Diseño de conductos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.9 Clasificación de la red de conductos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 5.10 Diámetro equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Ejemplo 5.2 ................................................................................................ 84 5.11 Caudal y velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Ejemplo 5.3 ............................................................................................... 87 5.12 Cálculo de la pérdida de carga por rozamiento . . . . . . . . . . 88 5.13 Caída de presión debida a los accidentes . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.13.1 Introducción .............................................................................................. 88 5.13.2 Pérdidas por curvas ................................................................................... 90 Ejemplo 5.4 ................................................................................................ 90 5.13.3 Pérdidas por derivaciones .......................................................................... 91 Ejemplo 5.5 ................................................................................................ 92 5.14 Recuperación estática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Ejemplo 5.6 ................................................................................................ 94 5.15 Cálculo de la red de conductos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.15.1 Introducción .............................................................................................. 94 5.15.2 Cálculo de las derivaciones ....................................................................... 95 Ejemplo 5.7 ............................................................................................... 97 Ejemplo 5.8 ............................................................................................... 98 Ejemplo 5.9 ................................................................................................ 102 Capítulo 6 Sistemas de aire acondicionado 6.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 6.2 Clasificación de los sistemas de aire acondicionado . . . . . . . . 107 6.3 Concepto de carga parcial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Ejemplo 6.1 ............................................................................................... 111 6.4 Criterios de elección del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 6.5 Sistemas todo aire, conducto único, caudal constante . . . . . 114 6.6 Sistema VAV (volumen variable de aire) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.6.1 Introducción............................................................................................... 116 6.6.2 Descripción del sistema VAV ..................................................................... 116 6.6.3 Dimensionado ........................................................................................... 117 Ejemplo 6.2 ................................................................................................ 117 Ejemplo 6.3 ............................................................................................... 119 6.6.4 Desventajas del sistema VAV..................................................................... 119 6.6.5 Unidades terminales ................................................................................. 120 6.7 Acondicionamiento con fan-coils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.7.1 Introducción............................................................................................... 121 6.7.2 Clasificación ............................................................................................... 121 6.7.3 Descripción del fan-coil ............................................................................. 122 6.7.4 Fundamento de la clasificación en dos, y cuatro tubos ........................... 122 6.7.4.1 Fan-coil de dos tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 6.7.4.2 Fan-coil de cuatro tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 6.7.5 Sistema de dos tubos ............................................................................... 123 6.7.6 Sistema de cuatro tubos ........................................................................... 125 6.7.7 Dimensionado de las instalaciones de fan-coils ....................................... 125 Ejemplo 6.4 ................................................................................................ 126 6.7.8 Aplicaciones del sistema de fan-coils ........................................................ 128 6.7.9 Sistema con inductores.............................................................................. 128 6.8 Sistemas VRV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 6.8.1 Introducción............................................................................................... 129 6.8.2 Descripción del sistema.............................................................................. 129 6.8.3 Ventajas ..................................................................................................... 130 6.8.4 Limitaciones ............................................................................................... 130 6.8.5 Unidades interiores .................................................................................... 131 6.8.6 Conductos ................................................................................................. 131 6.9 Elección del sistema más idóneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 6.9.1 Introducción............................................................................................... 132 6.9.2 Elección del sistema ................................................................................... 132 6.9.2.1 Criterios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 6.9.2.2 Calidad de los sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.9.2.3 Criterios de elección en base a la naturaleza del local . . . . . . . . 134 6.9.2.4 Factores que deben tenerse en cuenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6.10 Elementos de la instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 6.10.1 Introducción............................................................................................... 136 6.10.2 Sistemas de producción de frío .................................................................. 136 6.10.3 Elementos básicos de una instalación de aire acondicionado................... 137 6.10.4 Elementos de regulación ........................................................................... 137 6.10.4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 6.10.4.2 Termostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 6.10.4.3 Humidostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 6.10.4.4 Presostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 6.10.4.5 Órganos finales de regulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Capítulo 7 Equipos 7.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 7.2 Unidades autónomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 7.3 El acondicionador de ventana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 7.4 Consola condensada por aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 7.5 Consola condensada por agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 7.6 Equipo partido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 7.7 Funcionamiento en régimen de invierno . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 7.8 Producción de calor mediante equipos de bomba de calor . 146 7.9 Equipo vertical de gran potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 7.10 Equipo horizontal de gran potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 7.11 Equipo de techo (ROOF-TOP) de gran potencia . . . . . . . . . . 148 7.12 Unidades terminales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 7.13 Centrales enfriadoras de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 7.14 Torres de refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Capítulo 8 El filtrado del aire 8.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 8.2 Teoría básica del filtrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 8.3 Ensayos de normalización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 8.3.1 Método numérico ..................................................................................... 158 8.3.2 Método ponderal ...................................................................................... 158 8.3.3 Método colorimétrico ............................................................................... 159 8.4 Curvas características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Ejemplo 8.1 ................................................................................................ 160 8.5 Clasificación de los filtros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 8.6 Esterilización del aire. Utilización de filtros de carbón activo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 8.7 Filtros de tipo seco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 8.8 Filtros electrostáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 8.9 Filtros viscosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 8.10 Elección del tipo de filtro adecuado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Capítulo 9 Mantenimiento de las instalaciones 9.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 9.2 Conceptos básicos sobre mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 9.2.1 Introducción .............................................................................................. 166 9.2.2 Tipos de mantenimiento ........................................................................... 166 9.3 Operaciones de mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 9.3.1 Introducción .............................................................................................. 168 9.3.2 Generalidades ........................................................................................... 168 9.3.3 Obligatoriedad del mantenimiento ........................................................... 168 9.3.4 Operaciones de mantenimiento ............................................................... 169 9.3.5 Registro de las operaciones de mantenimiento ........................................ 169 Capítulo 10 Normativa 10.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 10.2 El RITE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 10.2.1 Introducción............................................................................................... 171 10.2.2 Proyecto de las instalaciones...................................................................... 172 10.2.3 Mantenimiento de las instalaciones .......................................................... 173 10.2.4 Terminología............................................................................................... 176 10.3 El CTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 10.3.1 Introducción............................................................................................... 183 10.3.2 Referencias al ahorro energético ................................................................ 183 10.3.2.1 Limitación de demanda energética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 10.3.2.2 Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria . . . . . . . . 184 10.3.2.3 Contribución fotovoltaica mínima de corriente eléctrica . . . . . . 185 10.3.3 Conclusiones.............................................................................................. 185 Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203