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INFORME DE LA BORATORIO

BALENCEO DE UN SISTEMA DE CONDUCTOS

Daniel Alejandro Giraldo Cifuentes Grupo: 003

ASIGNATURA REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

FECHA 19/11/2018

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIO PASCUAL BRAVO TECNOLOGÍA MECÁNICA INDUSTRIAL MEDELLÍN 2018

RESUMEN La práctica consta de la medición y balanceo de un sistema de aire acondicionado, por sistema de conductos, en la cual por medio de diferentes medidas en diferentes puntos y, como el flujo del aire en el ducto de la unidad manejadora, el flujo de aire en cada uno de los difusores, la presión estática y dinámica en el ducto de la unidad. Todas estas medidas conseguidas se hallaron por medio de instrumentos, como anemómetros multifuncionales, digitales, medidores de flujo y con el tubo de Pitot, todo esto con el objetivo de verificar el buen funcionamiento del sistema, tomando los datos y de ahí sacar las conclusiones de dicho sistema

INTRODUCCIÓN En el proceso de formación de un Tecnólogo en Mecánica Industrial es muy importante tener claros todos los conceptos que se involucran en el área de refrigeración y aire acondicionado. En este caso, se realiza esta práctica con el fin de aprender a realizar el balanceo de un sistema de aire acondicionado por sistema de conductos, que se encuentra en el laboratorio de refrigeración del bloque 5 aula 201, de la Institución Universitaria Pascual Bravo.

Dicho balanceo se realiza tomando los datos del sistema con un Anemómetro multifuncional Dwyer modelo 9671, con el cual se toman los datos de: velocidad de aire, volumen del aire, temperatura y humedad. También se utiliza el Anemómetro digital con Tubo Pitot Dwyer Series 475 Mark III, para medir la presión del sistema.

Procedimiento : En el momento de empezar la práctica lo primero que se realizó fue darle el encendido al equipo de aire acondicionado. Se estableció una temperatura de 19°c en modo cool y luego de haber pasado 5 minutos empezamos. A continuación, se mide el área por la cual circula el aire con el flexómetro, dicha área es necesaria para adicionarla en los parámetros iniciales del anemómetro así:

Con estas dimensiones tomadas en cm las convertimos en pulgadas para hacer los cálculos en esas unidades y luego calculamos el área por el cual se mueve el aire así: 𝐵𝑎𝑠𝑒: 51 𝑐𝑚 − 2(2𝑐𝑚) = 47 𝑐𝑚 ∗

1𝑖𝑛 = 18,50 𝑖𝑛 2,54 𝑐𝑚

𝐴𝑙𝑡𝑜: 40,5 𝑐𝑚 − 2(2𝑐𝑚) = 36,5 𝑐𝑚 ∗

1 𝑖𝑛 = 14,37 𝑖𝑛 2,54 𝑐𝑚

𝐴 = 18,50 𝑖𝑛 ∗ 14,37 𝑖𝑛 = 265,9 𝑖𝑛2 ≈ 266 𝑖𝑛2

Continuamos tomando las medidas a la salida de la unidad manejadora del aire, luego de este proceso se pasó a manejar el anemómetro multifuncional procediendo en el encendido, instalando el medidor de flujo, pasamos a medir el flujo de aire en el ducto tomando como referencia 5 tipos de puntos, tales como superior izquierdo-

derecho e inferior izquierdo- derecho y el centro, tomamos el apunte del flujo y llenando la tabla. Para el siguiente paso realizado utilizamos un anemómetro digital con tubo de Pitot, miramos que las unidades sean acordes a la necesidad de la medición y pasamos a medir en los mismos 5 puntos de referencia escritos en la parte anterior, concluimos tomando los datos de la presión dinámica. Continuamos con la medición, pero para este caso se desconectaron las mangueras del tubo de Pitot y se procedió a realizar el montaje para la medición estática en los mismos 5 puntos anteriormente escritos y se procedió a tomar los datos. Para la realización del balanceo utilizamos de nuevo el anemómetro multifuncional, se le conecto el medidor de flujo; se verifico que los cuatro difusores tuvieran sus dámper totalmente abiertos (rectos) esto se realizó destapando los difusores, al verificar que todo estaba listo procedimos a medir en las cuatro caras del difusor y se tomaron datos tomando en cuenta que el difusor #1 es aquel que está más cerca de la unidad manejadora de aire y el ultimo es el más alejado de esta. En la siguiente tabla se muestra la ubicación del receptor de flujo en el conducto de la UMA y apertura del sensor de humedad y temperatura.

A continuación, se muestra el flujo de aire medido con el anemómetro multifuncional Dwyer modelo 9671:

Ubicación 1 2 3 4 5

Flujo de Aire (CFM) 2016 2377 1295 2599 4255

Temperatura de Bulbo Seco (AA) Promedio

10°C 2508 CFM

Este es el promedio del flujo de aire con la ayuda de los valores obtenidos mencionados anteriormente. Este es el valor del flujo del aire en CFM a la salida de la unidad manejadora de aire. Seguidamente se muestra el valor del área transversal al flujo del aire en ft2, para el caso de un ducto rectangular a la salida de la unidad manejadora de aire

En la siguiente tabla se muestra la presión dinámica medida con el tubo Pitot

Ubicación 1 2 3 4 5 Promedio

Presión Dinámica Pd (InWC) 0.06 0.14 0.08 0.05 0.14 0.094 InWC

En la siguiente tabla se muestra la presión estática medida con el tubo pitot; con su respectivo promedio.

Ubicación 1 2 3 4 5

Presión Estática Ps (InWC) 0.20 0.30 0.06 0.21 0.34

Promedio

0.222 InWC

Con estos datos de presión dinámica y presión estática y usando la fórmula para hallar la velocidad

𝑉= √

2 (𝑃𝑡−𝑃𝑠 ) 𝜌𝑐

𝑓𝑡

; 𝑉[𝑚𝑖𝑛] = 1096,7

2𝑝𝑑 [𝐼𝑛𝑊𝐶]

√1.325

𝑃𝑏 [𝐼𝑛𝐻𝑔] 9 ((10∗ )+32)+460 5

𝑃𝑡 = 𝑃𝑠 + 𝑃𝑑 = 0,222 + 0,094 = 0,316 𝐼𝑛𝑊𝐶

Con este valor de presión total Pt y con base en la teoría se entiende que el equipo analizado en el laboratorio es un equipo de Baja Presión o clase 1, debido a que su valor de 0,316 InWC se encuentra en dicha categoría que va hasta 3,54 InWC.

Dónde: Ps: presión Estática del Fluido Pd: presión Dinámica del Fluido Pt: presión Total de Fluido V: Velocidad del Fluido ρ𝑐: Densidad Corregida Pb: Presión barométrica local en inHg

T: Temperatura absoluta del aire acondicionado (temperatura indicada en ° F más 460 °) Q: Flujo Volumétrico A: Área perpendicular al sentido del flujo

Equivalencias: Presión barométrica de la ciudad de Medellín 0,84 𝑎𝑡𝑚 = 640 mmHg = 25,2 InHg °𝐹 = (°𝐶 ∗ 9 5) +32 1 𝐼𝑛𝑊𝐶 = 0,0734824 𝐼𝑛𝐻𝑔 1𝑖𝑛2 = 0,00694𝑓𝑡2

Los Valores 1096,7 para la velocidad y 1,325 para la densidad corregida, son factores de conversión de unidades.

𝑓𝑡 2(0,094 𝐼𝑛𝑊𝐶) ] = 1096,7√ 25,21 𝐼𝑛𝐻𝑔 𝑚𝑖𝑛 1,325 50 460

𝑉[

25,21𝐼𝑛𝐻𝑔 ∗

1𝐼𝑛𝑊𝐶 = 343,1𝐼𝑛𝑊𝐶 0,0734824𝐼𝑛𝐻𝑔

𝑓𝑡 0,188 𝐼𝑛𝑊𝐶 𝑉 = 1096,7√ = 580 343,1𝐼𝑛𝑊𝐶 𝑚𝑖𝑛 510

Para calcular el caudal usamos la siguiente formula:

𝑄 [

𝑓𝑡 3 𝑓𝑡 ] = 𝐴[𝑓𝑡 2 ] ∗ 𝑉 { ] 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑖𝑛

Donde: Q: Flujo Volumétrico A: Área perpendicular al sentido del flujo

𝐴 = 266 𝑖𝑛2 ∗

0,00694𝑓𝑡 2 = 1,846 𝑓𝑡 2 1𝑖𝑛2

𝑄 = 1,846 𝑓𝑡 2 ∗ 580

𝑓𝑡 𝑓𝑡 3 = 1070,7 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛

Medida de un difusor tomada en la penúltima pestaña.

A = 12in y B = 12in. Luego: 𝟏𝟐 𝒊𝒏 ∗ 𝟏𝟐 𝒊𝒏 = 𝟏𝟒𝟒𝒊𝒏𝟐

El valor del área obtenido de la medida tomada en los difusores se ingresa en el anemómetro y se procede con la toma de los valores del flujo de aire en cada cara del difusor.

Número difusor

C1

C2

C3

C4

1 2 3 4

506 452 490 489

485 528 603 416

565 543 481 467

628 416 471 425

Promedio flujo de aire (CFM) 546 484 511 449

Cuestionario:

1- ¿A qué se debe que el equipo se encuentre des balanceado? R/: básicamente el equipo de aire acondicionado se puede encontrar des balanceado luego de un tiempo largo de uso, también se puede encontrar desbalanceado por fugas presentes en el sistema, sea por pequeñas fisuras que producen pérdidas o por desacoplamiento en las uniones, también puede afectar el balanceo la presencia de humedad dentro del sistema y la rugosidad interna de los conductos, lo cual produce mucha fricción y por consiguiente perdidas de flujo, una mala distribución de los conductos también puede ocasionar desbalanceo.

2- ¿Qué factores alteran significativamente las mediciones del flujo? R//: los factores que alteran las mediciones del flujo serían los instrumentos de medición ya que no permiten mantener ni dar una medición exacta del flujo, las pérdidas de aire en el momento de medir.

3- Suponga que se solicita hacer un arreglo en los ductos para un experimento. Uno de los seis ductos de salida del aire debe dividirse en 2 ramales para entregar 133CFM y 200CFM respectivamente y otro de los seis ductos debe entregar 450CFM un poco más de lo especificado en el plano. ¿Qué debe hacerse para cumplir con lo requerido? Plantee la propuesta de solución con un plano, especificando las modificaciones y las medidas de los nuevos ductos. R//: para lograr estos cambios en el sistema es necesario aumentar el caudal de aire en la unidad.

Ver plano a continuación con la propuesta de las modificaciones y las medidas de los nuevos ductos.

CALCULOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS

1- Elabore una lista con las posibles causas de error (si se presentan) en el balanceo de flujo y sus tentativas soluciones -

Herramientas de medición no ofrecen un dato exacto.

-

El flujo de aire varía dependiendo de la posición.

-

Una compuerta abierta en el momento de tomar las medidas

-

Perdida de aire en el momento de medir el flujo.

R/. Para la solución más factible seria mejorar los instrumentos de medición de tal forma que en el momento de realizar el balanceo las medidas de aire no sean tantas o al menos que el resultado arrojado sea más exacto. Revisar posibles fugas en el sistema antes de realizar las medidas de flujo, con el fin de poder solucionarlas.

2- ¿Con qué procedimiento de trabajo mejoraría el balance de un sistema de refrigeración y aire acondicionado? R/ Para mejorar el balance de un sistema de aire acondicionado es necesario primero realizar el balanceo adecuado en cada una de sus partes, con las herramientas adecuadas; también podría realizarse un análisis de las áreas de circulación del flujo, para ver si estas si son adecuadas para la potencia de la unidad manejadora de aire.

3- ¿Cuáles serían las consecuencias de un des balanceo en los diferentes campos de aplicación como en la medicina (quirófano) y las empresas farmacéuticas R/ Las consecuencias de un des balanceo en lugares como los mencionados anteriormente, aparte de la perdida en el confort por tener diferencias en el flujo del aire, el principal problema seria las diferencias de temperatura que se pueden presentar en diferentes zonas del recinto al cual el sistema surte, lo cual produciría la presencia de bacterias en la zonas del quirófano que se encuentran a una temperatura por encima de las permitidas; y en una empresa farmacéutica, podría afectar directamente la composición interna de algún medicamento, al no ser constante la temperatura dentro de esta, debido a que estas son zonas que deben de mantener una temperatura controlada, lo cual no es posible conseguir con un desbalanceo del sistema de aire acondicionado.

CONCLUSIONES

-

Una configuración errónea de los instrumentos que se usan para tomar las medidas de flujo y presión del sistema, se traduce tomas de medida erróneas que producirán un mal balanceo del sistema

-

Se entiende como es el funcionamiento y como se realiza el balanceo de un sistema de aire acondicionado por conductos.

-

Se comprende la importancia que representa el buen balanceo de un sistema de conductos para aprovechar al máximo su rendimiento, lo cual se traduce en ahorro de dinero para la empresa o recinto que se beneficia de este.

-

. Las mediciones de los flujos de aire, presiones estáticas y dinámicas tienden a tener variaciones; dependiendo del tamaño de los ductos del sistema el flujo de aire puede variar.