Termodinamica

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA TERMODINÁMICA II FERNANDO ANTONIO MARTÍNEZ RINCÓN El acondicionamiento de aire es el proceso que se considera más completo de tratamiento del aire ambiente de los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura (calefacción o refrigeración), humedad, limpieza (renovación, filtrado) y elmovimiento del aire adentro de los locales. Entre los sistemas de acondicionamiento se cuentan los autónomos y los centralizados. Los primeros producen el calor o el frío y tratan el aire (aunque a menudo no del todo). Los segundos tienen un/unos acondicionador/es que solamente tratan el aire y obtienen la energía térmica (calor o frío) de un sistema centralizado. En este último caso, la producción decalor suele confiarse a calderas que funcionan con combustibles. La de frío a máquinas frigoríficas, que funcionan por compresión o por absorción y llevan el frío producido mediante sistemas de refrigeración. La expresión aire acondicionado suele referirse a la refrigeración, pero no es correcto, puesto que también debe referirse a la calefacción, siempre que se traten (acondicionen) todos o algunosde los parámetros del aire de la atmósfera. Lo que ocurre es que el más importante que trata el aire acondicionado, la humedad del aire, no ha tenido importancia en la calefacción, puesto que casi toda la humedad necesaria cuando se calienta el aire, se añade de modo natural por los procesos de respiración y transpiración de las personas. De ahí que cuando se inventaron máquinas capaces derefrigerar, hubiera necesidad de crear sistemas que redujesen también la humedad ambiente. Para conocer la capacidad del aire acondicionado que se debe comprar para determinado lugar se deben tener en cuenta varios factores, ellos son: a) Número de personas que habitarán el recinto. b) Potencia de los aparatos que se encuentran en el lugar que disipen calor (computadores, televisores, electrodomésticos engeneral). Toda la potencia se liberará como calor. c) Ventilación (posibles fugas de aire que puedan haber como ventanas, puertas, etc.) d) Volumen del lugar en metros cúbicos (m³) Largo X Ancho X Alto. Para realizar el cálculo de capacidad se debe tener en cuenta lo siguiente: 1kW = 860 kcal/h 12.kBTU/h=1TON.DE REFRIGERACIÓN 1 kcal = 3,967 BTU 1 BTU = 0,252 kcal 1kcal/h = 3,967 BTU/h 1HP = 642kcal/h CÁLCULO DE CAPACIDAD C = 230 x V + (#PyE x 476) DONDE: a) 230 = Factor calculado para América Latina "Temp máxima de 40 °C" (dado en BTU/hm³) b) V = Volumen del ÁREA donde se instalará el equipo, Largo x Alto x Ancho en metros cúbicos m³ c) #PyE = # de personas + Electrodomésticos instalados en el área. d) 476 = Factores de ganancia y pérdida aportados por cada persona y/o electrodoméstico(en BTU/h). La termodinámica de los sistemas refrigerados: El equilibrio bifásico de aire y agua se estudia como cualquier

otro: la temperatura, la presión, y los potenciales químicos del H20, N2, 02, Ar, C02, etc. (según lo que se entienda por aire y por agua) deben ser uniformes en el equilibrio. Si así se estudiara, y sólo se considerase la mezcla de agua pura (H20) y aire puro (digamos, 79%de N2 y 21% de 02), la composición de equilibrio bifásico a presión y temperatura ambiente (100 kPa y 15 OC) sería Xliq,H20= 1; Xlíq,N2= 10^-5; Xlíq,O2= 10^-5; Xvap,H20= 0,02, Xvap,N2= 0,77 Y Xvap,02= 0,21 es decir, la proporción de aire disuelto en el agua es pequeñísima (aunque permite respirar a todos los peces), el oxígeno se disuelve más (la solubilidad de ambos aumenta con la presión ydisminuye con la temperatura), y el aire contiene del orden del 2% de vapor de agua cuando está saturado (Le. en equilibrio con el agua). Aire seco, o simplemente aire, es una mezcla gaseosa de composición fija: XN2=0,7809, XO2=0,2095, Xair=0,0093 y XCO2=0,0003 (o aproximadamente XN2=0,79 y XO2=0,21). Fracción molar de vapor: Xvapor = nvaporI(naire+nvqor). Humedad. llamada también humedad absoluta...