psicometría aplicada a la climatización. bases teóricas y problemas

304 Pages·2017·7.82 MB·Spanish

by  Soto Francés

Víctor Manuel Soto Francés
Doctor Ingeniero Industrial, actualmente es
profesor Titular de Universidad en el departa-
UUPPVV as Psicrometría aplicada mento de Termodinàmica Aplicada de la Univer-
sitat Politècnica de València. Ha participado en
m
proyectos de investigación relacionados con la
e absorción y en proyectos con empresas vincu-
bl a la climatización lados al desarrollo de software y a la eficiencia
o energética. Forma parte del comité técnico de
r Atecyr, donde colabora también como profesor
p
en algunos cursos. Ha publicado artículos cientí-

y Bases teóricas y problemas ficos relacionados con la simulación energética

s de edificios y la absorción. Es autor de la guía
a del IDAE sobre “Procedimientos y aspectos
c
de la simulación de instalaciones térmicas
i
r en edificios”. Es autor de diversos programas
ó Víctor Manuel Soto Francés | Emilio José Sarabia Escrivá |
informáticos relacionados con el campo de las
e
Psicrometría aplicada a la climatización t Pablo Carnero Melero | José Manuel Pinazo Ojer instalaciones térmicas.

s
Emilio José Sarabia Escrivá
Bases teóricas y problemas e
Doctor Ingeniero Industrial, actualmente es
s
a profesor Ayudante Doctor en el departamento
Víctor Manuel Soto Francés | Emilio José Sarabia Escrivá | B de Termodinàmica Aplicada de la Universitat
Pablo Carnero Melero | José Manuel Pinazo Ojer Politècnica de València. Ha participado en dife-
.
n rentes proyectos en colaboración con empresas
ó
La psicrometría es un tema fundamental en cualquier asignatura de relacionados con el desarrollo de software para
i
climatización, ya que trata de analizar el comportamiento del aire c aplicaciones térmicas. También colabora con
húmedo ante las transformaciones que le aplican los sistemas de aire a Atecyr con algunos proyectos y como docente
acondicionado. La siguiente obra tiene un carácter práctico, ya que iz en cursos de climatización. Es autor de diferen-
se pretende mostrar al lector diferentes estrategias para el análisis at tes publicaciones científicas en el campo de la
y la resolución de problemas de la materia. La obra está dirigida m simulación energética de edificios. Es autor de
diversos programas informáticos relacionados
a estudiantes que pretendan poner en práctica los conocimientos
i
teóricos adquiridos en clase y a profesionales que ya posean esos cl con el campo de las instalaciones térmicas.
conocimientos y pretendan profundizar o ampliar sus habilidades en a Pablo Carnero Melero
este campo. El libro consta de un total de 22 problemas en los que l Ingeniero Energético y ha cursado el “Curso de
se combinan diferentes modos de resolución: ecuaciones analíticas a Especialista en Instalaciones de Climatización”
y diagrama psicrométrico. Los problemas están explicados con total a organizado por Atercyr. Actualmente colabora
detalle para un adecuado seguimiento. Además, se ordenan de menor d en proyectos con Atecyr y la Universitat Poli-
a mayor dificultad, que va desde cálculos de procesos simples hasta a tècnica de València relacionados con la simu-
Colección Académica resolución de sistemas de climatización complejos. c lación energética de edificios. Ha participado
i
Colección de carácter multidisciplinar, orienta- pl en proyectos relacionados con el campo de la
eficiencia energética de edificios en el ámbito
da a los estudiantes y cuya finalidad es apoyar a
universitario como el Solar Decathlon.
la gestión docente conforme a los planes de es-
a
tudio de las titulaciones universitarias imparti- í José Manuel Pinazo Ojer
r
das en la Universitat Politècnica de València, t Doctor Ingeniero Industrial, actualmente es
constituyendo bibliografía recomendada para e Catedràtico de Universidad en el departamento
m
el aprendizaje de una asignatura. Los títulos de Termodinàmica Aplicada de la Universitat
de la colección se clasifican en distintas series o Politècnica de València. Ha participado en dife-
según el área de conocimiento y la mayoría de r rentes proyectos de investigación relacionados
c
ellos están disponibles tanto en formato papel con la absorción y en proyectos con empresas
i
como electrónico. s vinculados al desarrollo de software. Es presi-
P
dente del comité técnico de Atecyr e imparte
Todos los títulos de la colección están eva-
allí algunos cursos. Tiene publicados diferentes
luados por el departamento de la Universitat
artículos científicos en el campo de la absorción
Politècnica de València en el que se inscribe
y la simulación energética de edificios. También
la materia, atendiendo a la oportunidad de la
es autor de diferentes libros sobre transmisión
obra para el estudiante y la adecuación de la de calor y climatización. Es autor de diversos
metodología empleada en su didáctica. programas informáticos relacionados con el
campo de las instalaciones térmicas.
Para conocer más información sobre la
colección, los títulos que la componen
y cómo adquirirlos puede visitar la web
http://www.lalibreria.upv.es

Víctor Manuel Soto Francés
Emilio José Sarabia Escrivá
Pablo Carnero Melero
José Manuel Pinazo Ojer
Psicrometría aplicada a la climatización
Bases teóricas y problemas
EDITORIAL
UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA
Colección Académica
Para referenciar esta publicación utilice la siguiente cita: Soto Francés, Víctor Manuel; Sarabia
Escrivá, Emilio José; Carnero Melero, Pablo; Pinazo Ojer, José Manuel (2018). Psicrometría
aplicada a la climatización. Bases teóricas y problemas. Valencia: Editorial Universitat
Politècnica de València
© Víctor Manuel Soto Francés
Emilio José Sarabia Escribá
Pablo Carnero Melero
José Manuel Pinazo Ojer
© 2018, Editorial Universitat Politècnica de València
venta: www.lalibreria.upv.es / Ref.: 6467_01_01_01
ISBN: 978-84-9048-708-2 (versión impresa)
La Editorial UPV autoriza la reproducción, traducción y difusión parcial de la presente
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o crear obras derivadas del mismo en cualquier forma, con fines comerciales/lucrativos o sin
ánimo de lucro, deberá solicitarse por escrito al correo [email protected]
Índice general
Índice general iii
1 Introducción 1
1.1 Ámbito de la obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Software de apoyo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Bases teóricas 5
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Propiedades del aire húmedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3 Transformaciones psicrométricas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Ecuaciones simplificadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3 Problemas de transformaciones básicas 23
3.1 Problema 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 Problema 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
iii
Índice general
3.3 Problema 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.4 Problema 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5 Problema 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6 Problema 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4 Problemas de unidades de tratamiento de aire 77
4.1 Problema 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2 Problema 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3 Problema 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
4.4 Problema 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
4.5 Problema 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
4.6 Problema 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
4.7 Problema 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162
4.8 Problema 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176
4.9 Problema 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190
4.10 Problema 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208
4.11 Problema 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
5 Problemas de diseño de sistemas 235
5.1 Problema 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .236
5.2 Problema 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246
6 Problemas de sistemas especiales 257
6.1 Problema 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .258
6.2 Problema 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270
6.3 Problema 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283
Bibliografía 297
iv
Capítulo 1
Introducción
1.1 Ámbito de la obra
La psicrometría es un tema fundamental en cualquier asignatura de clima-
tización, ya que trata de analizar el comportamiento del aire húmedo ante
las transformaciones que le aplican los sistemas de aire acondicionado. Estos
procesos pueden combinar: calentamiento, refrigeración, humectación y deshu-
mectación. El cálculo de los diferentes estados del aire antes y después de las
transformaciones nos permite calcular las potencias intercambiadas en los pro-
cesos y de ahí, diseñar los sistemas climáticos capaces de proporcionar dichos
procesos. Por ese motivo, la psicrometría es un tema base en las asignaturas
de climatización.
La siguiente obra tiene un carácter práctico, ya que se pretende mostrar al
lectordiferentesestrategiasparaelanálisisylaresolucióndeproblemaspsicro-
métricos. La obra está dirigida a estudiantes que pretendan poner en práctica
los conocimientos teóricos adquiridos en clase y a profesionales que ya posean
esos conocimientos y pretendan profundizar o ampliar sus habilidades en este
campo. La obra consta de un total de 22 problemas en los que se combinan di-
ferentes modos de resolución: mediante ecuaciones analíticas y mediante el uso
del diagrama psicrométrico. Las imágenes de los diagramas de los problemas
1
Capítulo 1. Introducción
están extraídas de un software del que se puede disponer de forma gratuíta y
que se detalla en sección 1.3.
1.2 Estructura
El libro se estructura básicamente en un capítulo inicial dedicado a las bases
teóricasdelapsicrometría(Capítulo2)yunaseriedecapítulosposterioresque
engloban diferentes tipos de problemas (Capítulo 3, Capítulo 4, Capítulo 5 y
Capítulo 6). El capítulo dedicado a las bases teóricas pretende explicar de
forma resumida los conceptos fundamentales de la materia, para que el lector
pueda consultar el origen de las expresiones que se emplean en la resolución de
los problemas. No pretende ser un capítulo en el que se profundice en el tema,
más bien debe entenderse como un compendio para que el lector consulte los
aspectos más esenciales de la psicrometría: definiciones básicas, fórmulas para
el cálculo de las variables y descripción de las transformaciones psicrométricas
básicas. Para profundizar más en el contenido teórico se exponen una serie de
documentos en la bibliografía del libro.
EnelCapítulo3ellectorencontraráuntotaldesieteproblemasintroductorios
de la materia, los cuales consisten en análisis de transformaciones psicromé-
tricas básicas. Algunos están resueltos de forma analítica, con las expresiones
descritas en el 2. Otros, en cambio, están resueltos haciendo uso del diagrama
psicormétrico.
El Capítulo 4 plantea una serie de problemas en los que se combinan diferentes
procesos psicrométricos sobre una o varias corrientes de aire para tratar el
mismo antes de introducirlo en los locales. Este proceso es el que aparece en
lasUTAs(UnidadesdeTratamientodeAire),enlasquesecombinandiferentes
dispositivosconunordenespecíficoparaconseguirunacorrientedeaireenunas
condiciones determinadas.
El Capítulo 5 se compone de dos problemas que tratan de discutir la con-
figuración necesaria de una unidad de tratamiento de aire que sea capaz de
contrarestar unas cargas térmicas especificadas para uno o varios locales. Es-
tosproblemasrequierenqueellectordesarrolleunacompetenciadeautonomía
en el diseño de instalaciones para obtener el propósito descrito.
Finalmente, el Capítulo 6 engloba tres problemas de mayor dificultad, en los
que se describen sistemas más complejos y donde el lector deberá analizar el
funcionamiento de la instalación para poder resolver las cuestiones planteadas.
2
1.3 Software de apoyo
1.3 Software de apoyo
Existen programas informáticos que permiten realizar los cálculos psicrométri-
cos de forma automática. De hecho, las imágenes del diagrama psicrométrico
que aparecen en la resolución de los problemas del libro se pueden extraer
del programa SICRO_V2, desarrollado por los mismos autores del libro. El
software se puede descargar de manera gratuita desde la siguiente dirección
web:
Figura 1.1: http://www.calculaconatecyr.com
Si no aparece en el anterior enlace, se ubicará en la siguiente dirección alter-
nativa:
Figura 1.2: http://vpclima2.ter.upv.es
Aunque el manejo del programa no es necesario para la resolución de los pro-
blemas, se aconseja al lector la instalación del software porque resulta sencillo
en su manejo y puede ser de gran utilidad para la realización de cálculos de
forma automática y para facilitar la lectura de las propiedades psicrométricas
de los diferentes estados del aire. El programa informático tiene un tutorial
de manejo que se puede consultar en la propia web de descarga del mismo
y está formado por una serie de videos que describen el funcionamiento del
programa.
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