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domingo, 12 de julio de 2009

Mensaje del redactor

¿Cómo medir distancias y no morir en el intento?...

clip_image002CIdeJPF tiene el agrado de publicar ¿Cómo medir distancias y no morir en el intento?” , Como así también Cálculo de rejas de inyección II que continúa una publicación anterior y que seguirá completándose en ediciones posteriores. PublicamosCálculos de la carga en España, Cáceres donde empezamos a fijar conceptos, resolviendo, calculando, hasta llegar en una publicación futura, a la resolución de una obra típica de climatización. También presentamos en la sección libros a Carrier, Manual de aire acondicionado para que aquel que le gusta adquirir libros para el trabajo o su formación, tenga en vista este libro o manual, que quien escribe, puede dar fe de su utilidad.

¿Cómo medir distancias y no morir en el intento?

se corren riesgos innecesarios...

clip_image002Muchas veces he tenido que verificar medidas de distancias en obra a causa de haber detectado alguna incongruencia en los planos y otras tantas motivadas por la ausencia de los mismos. ¡Fatal! ¿Verdad? En el inicio de la profesión, salía con un portafolio repleto de papeles, folletos de todos tipos y una cinta métrica de tres metros de longitud. Con el tiempo tuve que comprar una cinta métrica de quince metros y entonces las dos cintas pasaron a formar parte del arsenal indispensable para abordar estas contingencias.

Existen algunas (cinta métrica) que tienen luz, mucho mejor, pues algunos lugares están mal iluminados y en el peor de los casos, nada de nada. A fuerza de repeticiones, aprendes que tienes que ir acompañado, a efectuar tales mediciones, pues ¿Quién sostiene el otro extremo de la cinta? Además, si hace falta conocer las alturas, la cosa se complica y se corren riesgos innecesarios.

Actualmente el portafolio lo he dejado en desuso, en cambio he conservado las cintas y he agregado una laptop y un medidor de distancia digital que lo llevo colgado al cinto en su respectivo estuche.

Este medidor de distancia digital me ha evitado estar subiendo en dudosas escaleras cuando el tiempo apremia y sobretodo me ha permitido hacer las mediciones sólo, sin tener que molestar a nadie con “¡he! Por favor, ¿sería tan amable de sostener la cinta?”.

clip_image004Recuerdo que fue mi cuñado quien me aconsejó que comprara el medidor de distancia digital Home contractor de Seiko Instruments Inc. Un instrumento que viene prestándome servicio desde hace doce años sin ninguna falla...

Por cierto, estos curiosos instrumentos vienen con la yapa (léase extra), como ser el servicio de calculo de áreas y volúmenes, pintura, empapelados, calefacción, refrigeración, calculadora, etc.

La próxima vez que tengas que subir a una escalera de extraña procedencia y dudosa resistencia para medir la altura de un maldito balcón del diablo, piense en Seiko

Calculo de rejas de inyección de aire II

Continuación...
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Prosigo, a continuación detallo algunos aspectos a considerar a la hora de diseñar la distribución del aire, en forma ilustrativa. Aconsejo, siempre consultar la bibliografía que adjunto.

Velocidad del aire en el ambiente:

La velocidad del aire dentro del ambiente depende de la sensación térmica a alcanzar por ejemplo, y esta depende a su vez de la estación del año a considerar, como así también de la vestimenta de los ocupantes. De modo que con este tema podríamos dar vueltas días enteros. Sin embargo, el proyectista tiene que tener en mente las velocidades típicas de diseño y dejar los refinamientos cuando la exigencia de la obra lo amerita.
  • 0.12 m/s, Velocidad ideal de proyecto en toda aplicación comercial.
  • 0.12 a 0.25 m/s, Velocidad probablemente favorable, no rebasar el valor máximo si las personas van a permanecer sentadas.
  • 0.35 m/s, ¡Ni lo piensen para oficinas! Los papeles salen despedidos.
  • 0.04 a 1.5 m/s, Instalaciones comerciales, localizada.

Alcance ( Distancia de propulsión):

Se define como la distancia horizontal que recorre la corriente de aire desde la boca de salida hasta que la velocidad alcanza el valor mínimo de 0.25 m/s medido a 2.1 m por encima del suelo.
Se aconseja que la distancia de propulsión sea la ¾ parte de la distancia existente entre la reja de inyección de aire y la pared opuesta.

Caída:

La caída o elevación, es la distancia vertical que se desplaza el aire en relación con el centro de la reja.

Deflectores:

Son guías, que tienen las rejas de impulsión para guiar, distribuir, el flujo de aire, variando el ángulo de dispersión de 10º a 60º por ejemplo.

Inducción:

La inducción es el arrastre del aire de la habitación por el flujo primario que sale de la reja de inyección, produciendo una mezcla de aire ( el aire primario a X ºC y el aire ambiente a ti ºC ) que tendrá una temperatura comprendida entre la temperatura de impulsión y la temperatura del ambiente ti.

Velocidad de impulsión:

Es la velocidad del flujo de aire a la salida de la reja, Es importante saber que la velocidad y dirección del aire en el conducto, sobre el que se coloca la reja, debe ser en lo posible acordes al principio de que la velocidad en conducto sea aproximadamente igual a la velocidad de impulsión y la dirección igual a la dirección de salida, de lo contrario será conveniente usar guías de flujo.
Las velocidades de impulsión estarán acotadas por el ruido máximo (db) a tolerar, he aquí una pequeña referencia:
  • 1.5 a 2.5 m/s, Estudio de radio difusión.
  • 2.5 a 4.0 m/s, Apartamento, iglesias, dormitorios de hotel, teatros, oficinas, etc.
  • 5.0 a 6.5 m/s, Oficinas publicas.
  • 7.5 m/s, Almacenes comerciales.

Formula útil:

Cuando no se dispone de tablas de selección de rejas, se puede usar una expresión matemática para relacionar la velocidad de impulsión y la velocidad final del flujo de aire con el alcance X.
X= K Vi (Ae)½ / Vf
Donde
  • k es una constante adecuada.
  • Vi Velocidad de impulsión en m/s.
  • Vf Velocidad final del flujo en m/s.
  • Ae Area efectiva libre de la reja en m2.
  • X Alcance en m.
Bibliografía:
Carrier, Manual de aire acondicionado, Barcelona, Marcombo S.A., 1994, Cáp. 3.
Woods, Guía practica de la ventilación, Barcelona, Ed Blume, 1970, p56.

Continuara...

Cálculos de la carga en España, Cáceres

Para ejercitar...

Estimado navegante, he elegido este lugar del planeta para comenzar los ejemplos de cálculos movido por el deseo de conocer otros lugares, otros climas, otras costumbres, otros paisajes, otras gentes que como usted, hace que este mundo donde habitamos tenga sentido. También me ha motivado en particular España por ser el país de donde vinieron los padres de mi abuelo paterno. Finalmente elegí Cáceres por azar, para democratizar un poco la cosa.
Invito a los Españoles en esta oportunidad, a acercar a mí y a su vez al público navegante, a trabes de los comentarios, acotaciones de alguna imprecisión que se me pueda haber pasado por alto, ampliaciones respecto de las condiciones climáticas y como en la vida no todo es numero, también serán bienvenidos aquellos detalles que hacen al lugar donde habita un lugar digno de visitar, emular, quizás la particularidades de su gente, las calles, el paisaje, el río, esos eternos detalles de los que queráis comentar...
Aquí vamos.
Sea la pared sur de una habitación de 3.6 x 3.6 mts de área y 2.6 mts de altura y que tiene una ventana, nos interesa calcular la ganancia térmica en julio a las 15 hs para dicha pared cuyos datos previos se detallan:

Datos

Ubicación: España, Cáceres.
Latitud Norte 39.5º
Pared de ladrillo de 0.30 mts de espesor, color externo oscuro, peso de 600 Kg/m2, Calor especifico C = 0.22 , λ =1.12
Ventana de 1.2 x 1.00 mts
Temperatura externa media = tem = 31 ºC
Amplitud Térmica = AT =14 ºC
Temperatura interna = ti = 24 ºC

Resolución

Resolución clásica:
Temperatura externa = te = tem + ½ AT = 31 + 7 = 38 ºC.
Coeficiente Kp = 1.71 Kcal. /h m2 ºC * 1 - Carrier, ... , Tabla 21, p59
Área = Ap = ( 3.6 x 2.6) – ( 1.20 x 1.00 ) = 8.16 m2.
Ganancia = Q = Kp Ap ( te – ti ) = 1.71 * 8.16 * (38-24) =
Q = 1.71 * 8.16 * 14 = 196 Kcal/h
Resolución teniendo en cuenta las aportaciones solares y el retardo de la propagación:
Siguiendo los métodos de calculo del manual de Carrier (1), procedemos a calcular la diferencia de temperatura equivalente en la pared, por medio de tablas.
Como las tablas fueron echas para temperaturas estándar, deberemos usar la tabla de corrección...
Diferencia de temperatura equivalente = ∆t
Error ∆t = ∆terr
∆t = (8.3 + 3.9) / 2 = 6.1 ºC
∆terr = 4.4 ºC
∆t := ∆t + ∆terr = 6.1 + 4.4 = 10.5 º C
Q = Kp Ap ∆t = 147 Kcal/h
Resolución analítica:
Siguiendo el planteo de Charles Chauliaguet (3) y ampliando:
Atenuación = μ
Retraso de la honda de calor = Φ
Periodo = T = 24 Hs.
Ganancia solar máxima = Gmax = 187 Kcal/m2
Ganancia solar media = Gm = 0.318*187 = 60 Kcal/m2
Ganancia solar externa = Ge(h - Φ )
Resistencia superficial externa = 1/ he =0.052
Absorción = α = 1
En la acumulación de calor a régimen variable tenemos:
μ = exp – ( √ (π λ ρ C / T) (X/ λ )) =
μ = exp – ( √ (3.14* 1.12 *1900* 0.22 / 24) (0.30/ 1.12 )) =
μ = 0.13
Φ = ( T / 2 ) √ (λ ρ C / π T) (X/ λ ) =
Φ = ( 24 / 2 ) √ (1.12* 1900 *0.22 / 3.14* 24 ) (0.30/ 1.12 ) =
Φ = 8 hs
La transferencia es aproximadamente:
te(h,Φ ) = 31 + 7 * Sen ( 0.262 * ( h – 9 – Φ ))
te(15,8 ) = 31 + 7 * Sen ( 0.262 * ( 15 – 9 – 8 ))
te(15,8 ) = 31 + 7 * Sen ( 0.262 * ( -2 )) = 30.9 ºC
Q = Kp Ap ( (tem – ti) + μ (te(h,Φ ) -tem) + α Gm/ he + μ α (Ge(h,Φ ) – Gm)/ he )
Q = 14 ( (31 – 24) + 0.13 (30.9-31) + 0.052*60 + 0.13*0.052* (35 – 60))
Q = 14 ( 7.0 - 0.01 + 3.12 - 0.17)
Q = 14 * 9.94 = 139 Kcal/h

Discusión:

Si tomamos como referencia el valor arrojado por el método sugerido en el manual de Carrier tenemos:
  1. Clásico : Q = 196 Kcal/h desviación = 33.0%
  2. Carrier : Q = 147 Kcal/h desviación = 0.0 %
  3. Charles : Q = 139 Kcal/h desviación = -5.4%
De aquí aprendemos la lección de que para instalaciones complejas, donde intervengan materiales pesados, es necesario tener en cuenta la inercia térmica, pues nos permite ahorrar en este caso la no despreciable cifra del 33 % en inversiones.
Por otro lado la diferencia del 5.4% de los ítem 2 y 3 nos deben hacer reflexionar de las dificultades inherentes al cálculo de estas instalaciones. A propósito de esto, es que hace mucho se a automatizado los cálculos con algunos software, que para su uso en necesario conocer los principios subyacentes para poder sacarle el mayos provecho, es como manejar un vehículo, uno simplemente conduce, pero un piloto diestro lo hace volar.
Quien este interesado en profundizar esta temática puede recurrir a la lectura del libro de John Strong, en donde encontrarán el desarrollo matemático de algunos casos de transferencia térmica y una bibliografía sugerida muy interesante.

Bibliografía:

1. Carrier, Manual del aire acondicionado, España, ED Marcombo.
  1. Norman C. Harris, Equipos de aire acondicionado, Bs. As. Argentina, ED Hispano Americana S.A., 1961.
  2. Charles Chauliaguet, La energía solar en la edificación, España, ED Técnicos Asociados S.A., 1978, p91 p174-178.
  3. John Strong, Técnicas de física experimental, tomo II, Argentina Bs. As., ED EUDEBA, 1965, p456-462.
  4. http://cidejpf.blogspot.com/2009/05/pfjintercambios-termicos-ii.html
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Carrier, Manual de aire acondicionado

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