NPSH

NPSH
Ha = presión en la superficie líquida en el tanque
Hs = elevación de la succión
Hv= presión del vapor
Hf = pérdida de la fricción en la tubería de la succión

Net Positive Suction Head, también conocido como ANPA (Altura Neta Positiva en la Aspiración). Es la diferencia, en cualquier punto de un circuito hidráulico, entre la presión en ese punto y la presión de vapor del líquido en ese punto.
Requiere especial atención en el diseño de bombas, la cual es la diferencia entre la presión existente a la entrada de la bomba y la presión de vapor del líquido que se bombea. La NPSH es un parámetro importante en el diseño de un circuito: si la presión en el circuito es menor que la presión de vapor del líquido, éste entrará en ebullición, produciéndose el fenómeno de cavitación, que puede dificultar o impedir la circulación de líquido, y causar daños en los elementos del circuito. La cavitación produce la vaporización súbita del líquido dentro de la bomba, reduce la capacidad de la misma y puede dañar sus partes internas.

En las instalaciones de bombeo se debe tener en cuenta la NPSH referida a la aspiración de la bomba, distinguiéndose dos tipos de NPSH:

• NPSH requerida: es la NPSH mínima que necesita la bomba para mantener un funcionamiento estable para evitar la cavitación. Depende de las características de la bomba, por lo que es un dato que debe proporcionar el fabricante en sus curvas de operación.El NPSH requerido es función del rodete, su valor, determinado experimentalmente, es proporcionado por el fabricante de la bomba. Se basa en una elevación de referencia, generalmente considerada como el eje del rodete.

donde

Hz es la presión mínima necesaria a la entrada del rodete, en m.c.a..

es la presión cinética correspondiente a la velocidad de entrada del líquido en la boca de aspiración, en m.c.a. (para Va en m/s).

• NPSH disponible: depende de las características de la instalación y del líquido a bombear. El NPSH disponible es función del sistema de aspiración de la bomba, se calcula en metros de agua.
  

donde
ρ es la densidad del líquido en kilogramo por metro cúbico.
Pa es la presión en el nivel de aspiración, en kilogramo por metro cuadrado.
Ha es la altura geométrica de aspiración en metros.
Pca es la pérdida de carga en la línea de aspiración, en metros.
Pv es la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, en kilogramo por metro cuadrado.
La NPSH disponible debe ser mayor que la NPSH requerida para evitar la cavitación. Las causas más frecuentes de que esta condición no se cumpla son dos:
- Aumento de la pérdida de carga en la línea de aspiración, bien por obstrucción de la tubería, bien por funcionamiento de la bomba con la válvula de aspiración semicerrada.
- Aumento de la presión de vapor del líquido al aumentar su temperatura, por ejemplo si el líquido a bombear se refrigera previamente, y esta refrigeración falla.

DETALLES DE INSTALACIÓN DE DUCTOS

Instalación de ductos

Los métodos de instalación deben apegarse a las normas que se relacionan con el diseño, construcción, mantenimiento y ahorro de energía eléctrica; por lo que se requiere mencionar la importancia de éstos, ya que se deben utilizar en todas las instalaciones de acondicionamiento de aire, refrigeración y ventilación mecánica, de acuerdo a su ubicación, especialidad y capacidad.

Ductos

• Todos los ductos de lámina galvanizada deben construirse de acuerdo con los estándares para construcción de ductos para aire acondicionado de Smacna, edición 1985
• Los ductos deben construirse con lámina galvanizada para engargolar, de primera calidad en los calibres que a continuación se indican, dependiendo de las dimensiones del ducto:

Ductos rectangulares

Ductos redondos

• Cuando el ducto lleve aislamiento interior, las medidas indicadas se considerarán netas y, por lo tanto, las dimensiones deben incrementarse en el doble del espesor del aislamiento en ambas direcciones.
• El interior de los ductos debe ser liso.
• Todas las caras de los ductos mayores de 12” serán reforzadas con venteos o ranuras verticales.
• Los codos a 90° deben construirse con un radio de 1.5, solo en condiciones extraordinarias se aceptarán codos con radio de 1.
• Los codos cuadrados podrán ser utilizados, siempre y cuando se instalen deflectores de acuerdo a los estandares SMACNA
• Las salidas para conexiones con ducto flexible a difusores o rejillas deben hacerse con conexiones cónicas o rectas tipo cola de paloma. En todos los casos debe instalarse una compuerta de mariposa en cada salida.
• Los soportes de los ductos se instalarán bajo los estándares SMACNA 1985.
• Los soportes para ductos horizontales bajo losa de concreto, podrán ser de tira o tipo trapecio de ángulo y varilla roscada.
• Los soportes se espaciarán 2.44 m
• El amarre con la losa se hará con ancla roscada para los soportes tipo tira y con taquete expansores para los soportes tipo trapecio.
• Los ductos de inyección deben ir aislados en su totalidad.
• Los ductos de retorno sólo se aislaran cuando pasen por áreas no acondicionadas o cocinas, o expuestos a la intemperie.
• El aislamiento de ductos será de fibra de vidrio de 24.5 mm (1”) y una libra por pie cúbico de densidad, con forro exterior de hoja de aluminio montada en papel “kraft”, o equivalente, traslapes de 4 cm, fijado a los ductos con sellador adhesivo.
• Dimensiones del aislamiento:
  25.4mm (1”) para ductos interiores.
  51mm (2”) para ductos exteriores (independientemente del recubrimiento).

Accesorios para la instalación de ductos

DETALLES PARA LA INSTALACIÓN DE DUCTOS

TABLA PARA EL CÁLCULO DE PERDIDAS EN DUCTOS REALIZADA EN CLASES

Donde
CFM = flujo, pie3/min
V = velocidad, pie/min
L = longitud, pie
f = fricción en el ducto
Hf = perdida por fricción, (L x f)/100, pulg de agua
Pv = (V/4005)2
Hv = presión de velocidad en la conexión, pulg de agua
Pt = (Hf +Hv)

Demandas de Espacios Enfriados de Cargas Conectadas en la Oficina

Al dimensionar sistemas de enfriamiento en oficinas se debe tener en cuenta varios aspectos, no se puede dimensionar sistemas demasiado grandes en lugares donde las cargas no sean tan grandes, ya que se desaprovecha dinero porque hay mas capacidad de la que se necesita, y los sistemas demasiados grandes tienen una eficiencia inferior que hace costos operativos más altos.

También puede afectar la comodidad igualmente, porque los sistemas demasiados grandes pueden proveer humedad, mal control, y variaciones grandes de temperatura.
El dimensionado correcto de sistemas requiere estimar las cargas de calor en forma precisa.

Los sistemas de enfriamiento de espacio deben ser clasificados según la cantidad que extraen de calor y humedad de las cargas externas (como ganancia solar e infiltración de aire) y cargas internas (el alumbrado, los ocupantes, y las cargas de equipos.

En las oficinas, los equipos que comúnmente que brindan cargas mayores de energía son las computadoras y los equipos relacionados como impresoras, copiadoras, y monitores.

Una guía está disponible para estimar la magnitud de las cargas de los equipos. California’s Title 24 standards, brinda tres opciones para calcular cargas misceláneas de equipo:
1. Usar información real basada en el uso que se espera del edificio

2. Utilizar datos del fabricante publicados, o usar la información de sociedades especializadas

3. Utilizar datos basados en la experiencia del diseñador que esperaron cargas y patrones de ocupación.

Placa de identificación

El uso medido real de la energía es típicamente 20 a el 50% del grado de la placa de identificación.
Los grados de la placa de identificación se utilizan para el tamaño del cableado eléctrico. Estos grados no se utilizan para calcular el uso de la energía o salida de calor. Puede haber las épocas en que la energía de la placa de identificación se dibuja por períodos muy cortos (por ejemplo, cuando equipo comienza). Sin embargo, esta energía a corto plazo dibuja no produce cantidades apreciables de calor, y por lo tanto no debe influenciar decisiones en el dimensionamiento del sistema de enfriamiento.
Una planta de enfriamiento apropiado-clasificada completa un ciclo menos con frecuencia, manteniendo temperatura de interior constante y proporcionando un control mejor de la humedad.

Demanda real de energía:Se han tomado medidas en tiempo real del uso de la energía de los equipos conectados. Esto es difícil porque el cableado a los enchufes está a menudo en el mismo circuito que el cableado a la iluminación de arriba.Esto lo hace un desafió para separar afuera la energía del enchufe. También, el mobiliario de oficinas contiene las fuentes de alimentación que pueden producir los terceros armónicos. Éstos pueden ser difíciles de medir pero deben ser incluidos porque contribuyen a la salida de calor.

Los nuevos sistemas de la HVAC en edificios comerciales se utilizan para acomodar las cargas actuales del edificio, y también se deben contar con las cargas futuras también. Las cargas futuras de equipos dependerán el la densidad del equipo (el número de computadoras, de impresoras, y de otros dispositivos por pie cuadrado), las horas del uso por el año para cada equipo, y del uso de la energía para cada equipo.

Una nueva manera de calcular las cargas de enfriamiento

Existe una nueva metodología del cálculo de la carga de enfriamiento llamada el método RTS, Radiant Time Series (radiante de la serie de tiempo). RTS es un procedimiento del cálculo de la carga que sustituye otros métodos del cálculo. Este método incorpora conceptos familiares de métodos anteriores y fue desarrollado por la investigación de ASHRAE.

En cualquier punto en el tiempo, la energía puede incorporar un espacio por la conducción, la convección y la radiación vía las paredes, las azoteas, los pisos y las ventanas; por energía solar directa a través de ventanas; por aumentos convectivos y radiantes de fuentes internas incluyendo luces, la gente y el equipo.

Existen muchos factores de los que depende la transferencia de energía como el horario de la ocupación y el uso.
La energía solar a través de ventanas depende el la orientación de la ventana, la posición solar basada en la hora y el día del año, y del efecto de dispositivos que sombrean internos y externos.

Los métodos para calcular cargas que enfrían fueron diseñados para explicar los varios diferentes mecanismos de las fuentes de energía.

Existen diversos métodos, pero de acuerdo con la creencia que ASHRAE debe presentar principios científicos fundamentales y métodos se desarrollo un solo método simplificado que tiene gama más amplia de la aplicabilidad. Ese nuevo método simplificado es el método de RTS.

En el desarrollo del RTS si incluyen varias metas como:
-Relacionar al científico con principios básicos del traspaso térmico.
-Que sea un método fácil de entender.
-Determina y proporciona la salida para cada fuente de calor en la carga de enfriamiento estimada total Las metas para el desarrollo del método de RTS.

Para calcular la carga de enfriamiento para cada componente de la carga (luces, gente, paredes, azoteas, ventanas, aplicaciones, etc.) con RTS:
1. Se calcula un perfil de 24 horas de aumento de calor de los componentes por un día del diseño.
2. Separar los aumentos del calor en piezas radiantes y convectivas.
3. Calcular el retraso de la parte radiante en la conversión a la carga de enfriamiento.
.4. Sumar el aumento del calor y parte radiante retrasada de aumento del calor para determinar la carga de enfriamiento para cada hora para cada componente.
5. Después de las cargas de enfriamiento calculadas para cada componente para cada hora, sume ésos para determinar la carga de enfriamiento total para cada hora y para seleccionar la hora con la carga máxima.

Retraso Radiante
El calculo de RTS de enfriamiento trata el fenómeno de retraso debido a la masa y superficie exterior de una manera fácil y comprensible. Distribuye simplemente aumentos del calor radiante en un cierto plazo, caracterizando el retraso en "curvas visualmente comparables".Esto permite prestarle más atención a esos componentes que tengan la influencia más grande en la carga total.

Retraso en la Conducción

Además retraso debido a la absorción radiante de la energía dentro de un espacio, retraso también ocurre en la conducción de la energía a través de superficies masivas tales como paredes y azoteas. El aumento del calor de la conducción ocurre debido a la diferencia de la temperatura entre la temperatura superficial exterior y la temperatura del interior. El traspaso térmico de la conducción es retardado por la masa, varía dependiendo de las capas que tenga la construcción acordada de la pared o azotea. Esas capas deben absorber la energía conducida antes de que se levante su temperatura y el calor se conduce a la capa siguiente. Afortunadamente, esto se puede caracterizar por la "curva" de retraso similar a las curvas de RTS.

El método de RTS consolida varios métodos anteriores del cálculo de la carga de enfriamiento. El método de RTS no invalida métodos anteriores del cálculo de la carga de enfriamiento; en lugar de eso es una evolución lógica de otros métodos.

CALCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE UN TECHO DE TEJAS

Calculo de U para un techo de tejas con aislante y sin aislante