aire acondicionado quirofano

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD CULHUACAN

SEMINARIO DE TITULACIÓN

“ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS”

TESINA

“DISEÑO DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DE UNA SALA DE QUIRÓFANOS UBICADA EN LA CIUDAD DE MÉXICO, REGIDO POR LA NORMATIVIDAD

DEL S.S. (IMSS)”

QUE PRESENTAN PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO MECÁNICO

HERNÁNDEZ LÓPEZ GUILLERMO SABAS

JUÁREZ HERNÁNDEZ DANIEL

MORENO SOTELO MARTÍN ENRIQUE

SANDOVAL VELÁZQUEZ JOSUÉ

ASESORES:

M. en C. EDNA CARLA VASCO MÉNDEZ

ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPÍNOLA

VIGENCIA: DES/ESIME-CUL/5062005/25/10

México, D.F., Agosto 2010

II

IPN ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD CULHUACAN

TESINA

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO

POR LA OPCIÓN DE SEMINARIO DE TITULACIÓN:

“ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS” VIGENCIA DES/ESIME-CUL/5062005/25/10

DEBERÁN DESARROLLAR: HERNÁNDEZ LÓPEZ GUILLERMO SABAS

JUÁREZ HERNÁNDEZ DANIEL MORENO SOTELO MARTÍN ENRIQUE SANDOVAL VELÁZQUEZ JOSUÉ

NOMBRE DEL TEMA:

“DISEÑO DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DE UNA SALA DE QUIRÓFANOS UBICADA EN LA CIUDAD DE MÉXICO, REGIDO POR LA NORMATIVIDAD DEL S.S. (IMSS)”

INTRODUCCIÓN

EL PRESENTE TRABAJO COMPRENDE EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO DE UNA SALA DE QUIRÓFANOS, EN ÉL SE INCLUYEN LOS SIGUIENTES PUNTOS: UNA PEQUEÑA INTRODUCCIÓN DEL TEMA, LOS CRITERIOS GENERALES DE ACONDICIONAMIENTO SEGÚN LA NORMA DEL IMSS, DATOS FÍSICOS REALES DEL LEVANTAMIENTO DE LA SALA. EN CUANTO A LOS CÁLCULOS SE REFIERE, SE MUESTRA EL BALANCE TÉRMICO PARA VERANO E INVIERNO, CÁLCULOS PSICROMÉTRICOS, ANÁLISIS DEL SERPENTÍN DE ENFRIAMIENTO Y CALEFACCIÓN, ASÍ COMO DEL HUMIDIFICADOR Y EXTRACTORES DE AIRE. SE PRESENTA LA DISTRIBUCIÓN DEL AIRE A TRAVÉS DE LAS SALAS QUE CONFORMAN LOS QUIRÓFANOS Y EN BASE A ÉSTA, SE REALIZA EL ANÁLISIS Y CÁLCULO DE LAS REJILLAS DE INYECCIÓN Y EXTRACCIÓN, DE IGUAL FORMA SE INCLUYE LA CANTIDAD, TIPOS Y UBICACIÓN DE LOS BANCOS DE FILTROS REQUERIDOS. EN OTRO APARTADO SE REALIZA LA COMPARACIÓN DE EQUIPOS, MOSTRANDO SUS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CADA UNO DE ELLOS, SE MUESTRA EL COSTO TOTAL DEL PROYECTO Y LAS CONCLUSIONES DEL MISMO.

CAPITULADO

I. MARCO DE REFERENCIA II. ESTUDIO DEL MERCADO III. PLANEACIÓN DEL PROYECTO IV. EJECUCIÓN Y CONTROL DEL PROYECTO V. EVALUACIÓN DE RESULTADOS

México, D.F., Agosto 2010

M. en C. EDNA CARLA VASCO MÉNDEZ ING. CARLOS GUILLERMO GARCÍA SPÍNOLA Coordinadora del Seminario Asesor

ING. ARACELI LETICIA PERALTA MAGUEY Jefa de la Carrera de Ingeniería Mecánica

III

Agradecimientos

IV

AGRADECIMIENTOS.

Al término de esta etapa de mi vida, quiero expresar un profundo agradecimiento a quienes con su ayuda, apoyo y comprensión me alentaron en la conquista de esta meta:

A mi mamá, porque no me equivoco al decir que eres la mejor mama del mundo, gracias por todo tu esfuerzo, tu apoyo y por la confianza depositada en mi. Gracias porque siempre has estado a mi lado.

A mi papá, porque éste es un logro que quiero compartir contigo, gracias por tu comprensión y ayuda en esos momentos de incertidumbre

A mi hermano y hermana, porque ellos siempre han estado conmigo apoyándome y alentándome en esos momentos que sentía desistir.

A la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN por acogerme entre sus aulas y hacerme parte de esta gran institución.

A todas aquellas personas que han contribuido, con sus sabios consejos, a mi superación personal y profesional desde el comienzo, algunos siguen hasta hoy.

Son muchas las personas especiales a las que me gustaría agradecer su amistad, apoyo, ánimo y compañía en las diferentes etapas de mi vida. Algunas se encuentran conmigo y otras en mis recuerdos y en el corazón. Sin importar en donde estén o si alguna vez llegan a leer estas dedicatorias, quiero darles las gracias por formar parte de mi, por todo lo que me han brindado.

Con toda sinceridad y cariño.

Guillermo S. Hernández L.

V

AGRADECIMIENTOS. A DIOS:

Por acompañarme a lo largo de mi vida, dándome fuerza y sabiduría a lo largo de la carrera y darme la dicha de compartir estos momentos con las personas que aprecio.

A MIS PADRES:

Por servirme como ejemplo de honradez y lucha constante para conseguir lo que se quiere, por el gran apoyo incondicional en todas las circunstancias, sus desvelos, sus consejos y los ánimos con los que me alientan a seguir adelante.

Al INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.

Por ser la institución que me abrió sus puertas y me brindó la oportunidad de formarme como ingeniero, por los conocimientos adquiridos y el alto nivel educativo con el que cuenta.

Con admiración y cariño.

Martin Enrique Moreno Sotelo.

VI

Josué Sandoval Velázquez: Agradecimientos:

A mis padres, el Sr. Pedro Sandoval Casales y la Sra. Ma. Guadalupe Velázquez Flores, y a mi hermana Gabriela Sandoval Velázquez

Gracias por estar conmigo en las ocasiones de felicidad en mi vida, también en los momentos tristes, ustedes son el pilar de mi vida y los que me han impulsado a ser una persona de bien. Cada logro y cada fracaso en mi vida lo he vivido a su lado, es por eso que en esta ocasión tan importante para mi quiero agradecerles por todo el cariño, todos los consejos que me han dado, a mis padres les agradezco la educación que me han dado desde niño que han creado inquietudes desde la niñez que han contribuido a mi superación personal y profesional.

A mi Novia Miriam Orozpe Herrera

Gracias por tu apoyo en la realización de cada proyecto en mi vida, ahora que comienza nuevos retos en mi vida eres una parte muy importante en ella ya que con tu apoyo seguiremos cosechando buenas cosas aprendiendo juntos y superándonos cada día más.

A Eduardo Olguín Santana

Te agradezco por todo el conocimiento que regalas a las personas que te rodean, ingenieros como tú, que se desarrollan ampliamente en su área de trabajo, son necesarios cada vez más en México, ingenieros que estén dispuestos a resolver cualquier tipo de problema, que se apasionan con los retos y que innovan nuevas y mejores formas de hacer las cosas, que saben que nunca se termina por aprender y que hacen que las instituciones como el IMSS sigan creciendo ofreciendo servicios de calidad.

A mis amigos

A mis primos

A mis profesores

AL IMSS

A la ESIME U. CULHUACAN

AL IPN

A DIOS: Que me permite vivir y disfrutar cada instante de mi vida

VII

AGRADECIMIENTOS.

La culminación de la carrera de Ingeniero Mecánico con la realización de esta tesis profesional, ha estado llena de retos y logros, pero he sido afortunado al estar siempre acompañado por las personas que amo y que me han acompañado en este recorrido, sin olvidar a las que con su apoyo han sido parte de mi formación profesional

A mis padres, mis hermanos, profesores, amigos, y todos aquellos que han estado siempre apoyándome.

Porque gracias a su cariño, guía y apoyo he llegado a realizar uno de mis anhelos más grandes de mi vida, fruto del inmenso apoyo, amor y confianza que en mi se depositó y con los cuales he logrado terminar mis estudios profesionales que constituyen el legado más grande que pudiera recibir y por lo cual les viviré eternamente agradecido.

Con cariño y respeto.

Daniel Juárez Hernández.

VIII

Índice

IX

Introducción Pág. 1

A. Presentación del Proyecto B. Planteamiento del Proyecto C. Justificación D. Objetivo General E. Objetivos Específicos F. Alcance G. Metas H. Misión

Capitulo 1. Marco de Referencia Pág. 4


1.1 Acondicionamiento del aire Pág. 5

1.2 Ciclo básico de refrigeración Pág. 8

1.3 Aplicaciones del aire acondicionado Pág. 11

1.3.1 Casos típicos de comodidad humana

1.3.2 Casos típicos de conservación y proceso industrial

1.4 Clasificación a las instalaciones de aire acondicionado Pág. 12

1.4.1 Instalaciones centrales e individuales

1.4.2 Instalaciones directas e indirectas

1.5 Descripción del servicio de cirugía y sala de expulsión Pág. 13

1.6 Marco Lega Pág. 13

Capitulo 2. Estudio de Mercado Pág. 14


2.1 Estudio de mercado Pág. 15

2.2 Análisis de resultados Pág. 19

2.3 Conclusión Pág. 19

X

Capitulo 3. Planeación del Proyecto Pág. 20


3.1 Actividades a realizar Pág. 21

3.1.1 Encuesta y detección de necesidades

3.1.2 Propuesta y definición de proyecto

3.1.3 Recolección, tratamiento y análisis de la información

3.1.4 Levantamiento físico

3.1.5 Memoria de cálculos

3.1.6 Selección de equipo y cotización

3.2 Ruta crítica Pág. 23

3.3 Gráfica de Gantt Pág. 26

3.4 Conclusión Pág. 27

Capitulo 4. Ejecución y Control del Proyecto Pág. 28

4.1 Tratamiento de aire y ventilación para unidades médicas y de prestaciones

sociales Pág. 29

4.2 Criterios generales para el acondicionamiento de aire y ventilación en el área de

quirófano, bajo la norma del IMSS Pág. 30

4.3 Condiciones de diseño interiores Pág. 32

4.4 Requerimientos del sistema de aire acondicionado Pág. 33

4.5 Balance térmico (definición) Pág. 34

4.6 Datos de levantamiento Pág. 35

4.7 Materiales utilizados en la construcción del lugar Pág. 36

4.8 Balance térmico para verano (cálculos) Pág. 39

4.9 Balance térmico para invierno (cálculos) Pág. 47

4.10 Psicrometría del aire Pág. 48

4.11 Cálculo psicrométrico para verano Pág. 54

XI

4.12 Cálculo psicrométrico para invierno Pág. 58

4.13 Cálculo del serpentín de enfriamiento Pág. 60

4.14 Cálculo del humidificador Pág. 60

4.15 Cálculo del serpentín de calefacción Pág. 61

4.16 Cálculo del humidificador para invierno Pág. 62

4.17 Cálculo del extractor de aire Pág. 62

4.18 Selección del equipo a utilizar Pág. 64

4.19 Distribución del aire en el área de quirófanos Pág. 66

4.20 Cálculo de ductos Pág. 67

4.21 Difusión del aire por medio de rejillas Pág. 75

4.22 Cálculo de rejillas de inyección para pasillo central Pág. 80

4.23 Cálculo de rejillas de inyección para pasillo exterior Pág. 82

4.24 Cálculo de rejillas de inyección para sala de quirófanos Pág. 84

4.25 Cálculo de rejillas de extracción Pág. 87

4.26 Cálculo de rejillas de extracción para pasillo central Pág. 87

4.27 Cálculo de rejillas de extracción para el pasillo exterior Pág. 91

4.28 Cálculo de rejillas de extracción para sala de quirófanos Pág. 92

4.29 Requerimientos del sistema de filtros para quirófanos Pág. 96

Capitulo 5. Evaluación de Resultados Pág. 99


5.1 Comparación de equipos Pág.101

5.2 Costo del proyecto Pág. 103

5.3 Conclusiones Pág. 105

Conclusiones Pág. 106

Glosario Pág. 109

Bibliografía Pág. 117

Anexos Pág. 119

ESIME - UC Página 1

Introducción


INTRODUCCIÓN

A. Presentación

En los quirófanos, las infecciones pueden darse por trabajar con heridas expuestas durante periodos de tiempo prolongados en áreas donde la concentración de personas es alta, con pacientes que en general sus defensas se encuentran disminuidas. La falta de ventilación adecuada en estas áreas contribuye muy a menudo al problema de la infección en el paciente. Es por eso que se hace comprensible la necesidad de contar con adecuadas renovaciones de aire, esto a través de un sistema de acondicionamiento de aire capaz de eliminar las partículas portadoras de microorganismos.

B. Planteamiento del proyecto

Este proyecto pretende realizar el diseño de un acondicionamiento de aire para una sala de quirófanos en la Ciudad de México cumpliendo con las especificaciones requeridas por la normatividad del IMSS.

C. Justificación

El diseño de acondicionamiento de aire en quirófanos, gracias al avance tecnológico, brindará confiabilidad en su uso, seguridad en su operación, ahorro de energía debido a su gran eficiencia, así como un bajo impacto ambiental.

D. Objetivo general

Diseñar el acondicionamiento de aire en quirófanos manteniendo condiciones de confort para los usuarios, además de crear un ambiente estéril necesario para la realización de ciertas actividades, en este caso las cirugías.

E. Objetivos específicos

En la realización del proyecto del acondicionamiento del aire en quirófano en la ciudad de México, se plantearon los siguientes objetivos específicos, los cuales son necesarios para el cumplimiento del objetivo general.

a) Controlar la temperatura interior: Mantener la temperatura adecuada a la cual el personal que labora en el recinto, ‘sienta’ un confort.

b) Controlar la humedad relativa: Agregar o retirar la cantidad de agua requerida en el ambiente del recinto, mediante la correcta selección del humidificador y deshumidificador.


c) Transportar y distribuir el aire: Se llevará a cabo la correcta distribución del aire mediante el diseño de la ducteria adecuada, la cual nos proporcionará el confort deseado dentro de los quirófanos.

d) Filtrar el aire para una pureza alta: Se realizará la ‘limpieza’ del aire mediante distintos filtros (metálicos, de bolsa y absoluto), los cuales tienen la función de retener las distintas partículas provocadoras de enfermedades existentes en el medio ambiente, propiciando un área estéril.

e) Controlar el nivel de ruido: Se introducirá y extraerá el adecuado volumen de aire mediante las rejillas y difusores, previamente seleccionados, el cual nos proporcionará el mantener un nivel de ruido de 6 dB por debajo del nivel permitido (40 dB)

Los anteriores objetivos específicos definen las etapas que tendrá el proyecto, con el cumplimiento de estos objetivos se asegura la terminación del proyecto ya que estos parámetros son los que marca la norma para un sistema de aire acondicionado optimo.

F. Alcances

El proyecto contempla el diseño del acondicionamiento de aire de una sala de quirófanos ubicada en la Ciudad de México, tomando como referencia la normatividad establecida por el IMSS la cual nos indica los parámetros necesarios para su implementación.

G. Metas

El diseño será efectuado en dos meses y al final habrá una comparativa de costos, eficiencia y tecnología sobre los equipos en el mercado.

H. Misión

El proyecto contemplara equipos ahorradores de energía, con una alta eficiencia, y proporcionara información actualizada sobre los materiales a utilizar. Funcionara como una guía eficaz de los equipos y condiciones para el local siguiendo la normatividad establecida por el IMSS.


Capitulo 1.

Marco de Referencia


INTRODUCCIÓN

El propósito de este trabajo es el de calcular y diseñar todo un sistema de acondicionamiento de aire para el área de quirófanos de un hospital localizado en la ciudad de México, con la finalidad de brindarle a este espacio todos los requerimientos en cuanto a las condiciones especificas del local siguiendo la normatividad establecida por el Instituto Mexicano del Seguro Social y así poder ofrecer el servicio para el cual ha sido proyectado.

Cabe mencionar que esta es una de las áreas en la cual el aire acondicionado tiene una de sus más grandes aplicaciones y en donde el diseñador enfrenta numerosos retos, que tienen que ver con lo más importante para el sector salud que son las vidas humanas, ya que este espacio debe de contar con una temperatura, humedad, presión y pureza en el aire adecuada para llevar a cabo las intervenciones quirúrgicas, esta última es de vital importancia ya que de ella depende que el local se mantenga estéril, limpia de bacterias y virus.

1.1 ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE.

Al empezar el estudio del tema acondicionamiento del aire, será conveniente saber qué es lo que se entiende por tal expresión. Muchos consideran el acondicionamiento del aire como una de nuestras industrias nuevas más importantes. Una industria que se desarrolla con una rapidez extraordinaria y que proporciona trabajo a miles de hombres con la instrucción adecuada y más comodidad y mejor salud a muchas personas en sus hogares y en sus lugares de trabajo.

Oímos hablar de teatros, restaurantes, hoteles, almacenes, oficinas, casas, fábricas, trenes, barcos y hospitales con aire acondicionado. Pero son muy pocas las personas que saben exactamente que es el acondicionamiento del aire.

Correctamente empleado, el término acondicionamiento del aire significa controlar la temperatura, la circulación, la humedad y la pureza del aire que respiramos y en el que vivimos o, hablando en términos más generales, el acondicionamiento completo del aire significa calentar el aire en invierno, enfriarlo en verano, circular el aire y renovarlo en esas dos estaciones del año, secarlo (quitarle humedad) cuando el aire está demasiado húmedo, humedecerlo (añadirle humedad) cuando es demasiado seco y filtrar o lavar el aire para privarle del polvo y los posibles microbios que contenga tanto en el verano como en el invierno, cualquier sistema que sólo realiza una o dos de esas funciones, pero no todas ellas, no es un sistema completo de acondicionamiento del aire.


Si reflexionamos sobre las posibilidades del acondicionamiento del aire, es fácil de ver el enorme efecto que puede tener sobre nuestra comodidad, nuestra eficiencia y nuestra salud en la vida diaria del hogar y del trabajo, si lo realizamos dentro de locales cerrados. Es fácil ver porque el acondicionamiento del aire ha interesado a gentes de todos los países y porque tiene ante sí un porvenir tan extraordinario.

Para que un sistema de acondicionamiento lleve a cabo su función en forma adecuada debe operar en forma simultánea y continúa sobre las magnitudes siguientes:

a) Temperatura : Calefacción,

Refrigeración.

b) Humedad : Humidificación,

Deshumidificación.

c) Velocidad : Ventilación mecánica,

Extracción del aire.

d) Pureza : Filtrado,

Esterilizado.

En instalaciones modernas se añade un termostato, el cual desconecta el motor que acciona el compresor cuando la temperatura del aire ambiente (medida a la salida del aire ambiente) baja al nivel deseado. El ventilador continúa circulando el aire, pero el refrigerante (el líquido vaporizador) ya no. En esta forma el consumo de corriente se reduce. A medida que la temperatura ambiente sube, el termostato “siente” el cambio y enciende el compresor para comenzar otra vez el ciclo de enfriamiento. La mayoría de estos acondicionadores de aire tienen botones de control para ajustar el termostato a fin de activar el compresor a la temperatura ambiente deseada.

Al planear un sistema de calefacción o refrigeración para una casa o un edificio de otro tipo, hay que tener en cuenta el tamaño del edificio, la superficie total de las paredes y las ventanas, el aislamiento, la diferencia máxima de temperatura entre el exterior y el interior, la importancia de las pérdidas y ganancias de calor, para así calcular mejor la carga total de calor o enfriamiento y el tamaño de la unidad de calefacción o refrigeración que se necesita.


La proporción de humedad del aire se denomina” humedad relativa”, significando este término el porcentaje de humedad en proporción a la cantidad total que el aire puede retener cuando está saturado. El punto de saturación dependerá de su temperatura. Cuando más caliente esté el aire, tanto más humedad contendrá antes de estar saturado o de alcanzar el “punto de rocío”, en el cual la humedad empieza a caer o a desprenderse del aire.

Durante los meses de invierno cuando el aire exterior está frío y seco, esto es, tiene una humedad relativa baja, y se seca aún más a consecuencia del funcionamiento de las instalaciones de calefacción de los edificios, la humedad del aire interior es a menudo demasiado baja para que resulte confortable, saludable o eficiente en la fabricación de diversos artículos.

Ese aire seco, o sediento, absorbe con gran rapidez humedad de los tejidos de la boca, la garganta, la nariz y los pulmones y hace que sus superficies se sequen y se irriten, quedando en un estado muy susceptible para que penetren en el organismo los microbios que producen las enfermedades. Muchos casos de resfriados gripe bronquitis, y otras enfermedades por el estilo pueden evitarse humedeciendo correctamente el aire de los edificios durante los meses de invierno.

El humedecimiento, o sea, la adición de humedad al aire, puede realizarse haciéndolo pasar a través de chorros muy finos de agua o a través de chorros de vapor. El algunos casos, se realiza haciendo pasa el aire sobre telas o almohadillas empapadas en agua. El aire caliente que circula por encima y alrededor de esas bandejas absorberá así bastante humedad.

Una buena parte de la suciedad, el polvo y los microbios que contiene normalmente el aire, sobre todo en las grandes ciudades y los centros industriales, puede eliminarse haciendo pasar el aire a través de filtros o almohadillas de diferentes tipos.

Uno de los tipos más empleados de filtros para el aire en los sistemas de acondicionamiento está hecho con lana de vidrio revestida con una delgada película de aceite. Estos filtros son muy eficaces y pueden quitar al aire el 99 % del polvo y muchos de los microbios que contiene normalmente.

• Filtro metálico 30 % de eficiencia según norma ASHRAE 52-1-92

• Filtro de bolsa 60 % de eficiencia según norma ASHRAE 52-1-92

• Filtro absoluto 99.997 % de eficiencia según norma ASHRAE 52-1-92


1.2 CICLO BÁSICO DE REFRIGERACIÓN.

Para nuestro estudio y para efectos prácticos se analizará el sistema de refrigeración por compresión de vapor.

El sistema consiste básicamente en cuatro dispositivos indispensables para conseguir un ciclo termodinámico cerrado y varios equipos auxiliares sin ser absolutamente necesarios.

La figura siguiente representa el diagrama de flujo de todos los componentes del sistema, así como también ilustra el proceso de condensación y el reciclado total de la sustancia de trabajo, llamado refrigerante.

Vamos a explicar de la forma más sencilla y breve y sin entrar en detalles de precisión y el recorrido que realiza el refrigerante a lo largo de un ciclo completo en una máquina de refrigeración.

Comenzaremos cuando el refrigerante es aspirado por el compresor. En ese instante los gases son comprimidos a alta presión recibiendo una energía mecánica y pasando a la cámara de descarga. El gas recalentado pasa así al condensador donde se enfría al ceder calor al medio que lo rodea, normalmente agua y/o aire, hasta llegar a la temperatura a la cual se condensa pasando así al estado líquido. La temperatura a la cual se produce este cambio depende de la presión existente en esos momentos en el condensador y de la naturaleza del refrigerante que utilice el sistema.

El refrigerante en estado líquido sale del condensador y se dirige a la válvula de expansión. Dicha válvula hace pasar el refrigerante a través de un orificio muy pequeño provocándole una fuerte pérdida de presión llevándolo de este modo al refrigerante a una presión y temperatura inferior entrando en ese estado en el evaporador. Una vez que se encuentra en el interior del evaporador el refrigerante comienza a hervir debido al calor que absorbe del medio circulante, normalmente aire y/o agua, hasta pasar todo a estado gaseoso. Todo este proceso se debe a que la temperatura a la cual se evapora el refrigerante es muy baja. El gas se dirige entonces al compresor donde es aspirado de nuevo por éste y dando comienzo un nuevo ciclo. El siguiente diagrama muestra el recorrido que realiza el refrigerante a través del sistema.


Fig. 1. - ubicación de las partes principales del sistema de refrigeración

1-2 Evaporador. 2-3 Compresor. 3-4 Condensador. 4-1 Válvula de Expansión

Fig. 2.- Diagrama Presión (P)- Entalpía (h)


1.- Válvula de Expansión

Es un dispositivo de diseño especial que dosifica y controla automáticamente el flujo del refrigerante en la línea del líquido al evaporador, haciendo la que la presión del refrigerante disminuya

2.- Evaporador

La forma y el modelo de serpentín dependen del tipo de enfriamiento deseado, ya que en su interior circula el refrigerante el cual mediante la absorción del calor del medio que lo rodea se transforma del estado líquido al estado de vapor.

3.- Compresor

El compresor puede ser de tipo reciprocarte, centrifugo o rotatorio, el cual tiene por objetivo elevar la temperatura del gas refrigerante a un valor tal que su punto de condensación sea superior a la temperatura de los medios disponibles para que se realice la condensación.

La construcción y aplicación de este compresor también está en función del refrigerante manejado.

4.- Condensador

Consta de un serpentín destinado a transformar el vapor refrigerante de alta presión, que proporciona el compresor, en líquido refrigerante a la misma presión, mediante el contacto con aire y/o agua del medio ambiente. Al igual que los otros dispositivos también existen diferentes tipos de condensadores.

Los elementos auxiliares que requieren en estos sistemas son:

1. Separadores de Aceite

2. Filtro Deshidratador

3. Indicadores de Fluido.

4. Manómetros

5. Censores Eléctricos.

6. Termómetros.

7. Válvulas de Seccionamiento o de servicio.

8. Controles para protección de quipo.


1.3 APLICACIONES DEL AIRE ACONDICIONADO.

El uso del aire acondicionado tiene dos motivos:

Mantener la comodidad del ser humano

Controlar un proceso industrial

Las condiciones que deben mantenerse en un proceso industrial dependen de la naturaleza del mismo o de los materiales que se manejan, mientras que en un sistema para la comodidad humana, las condiciones son dictadas por las demandas del cuerpo y por tanto, es necesario conocer las funciones esenciales de este para saber lo que es requerido de un sistema para el acondicionamiento de aire.

El acondicionamiento de aire en casas particulares, que antiguamente se consideraba un lujo exorbitante, es hoy una necesidad en todos los lugares con climas extremos.

Las necesidades básicas para una instalación de aire acondicionado son pues, equipo fácilmente accesible, simplicidad de diseño y facilidad de instalación.

• 1.3.1 CASOS TIPICOS DE COMODIDAD HUMANA.

En residencias

Edificios de oficinas

Hospitales (áreas generales)

Hoteles

Bancos

Restaurantes

Supermercados

Iglesias

Teatros y auditorios

Salas de espectáculos y cines


• 1.3.2 CASOS TIPICOS DE CONSERVACIÓN Y PROCESO INDUSTRIAL.

Hospitales (áreas especiales como quirófanos y laboratorios)

Centros de cómputo

Industrias textiles

Industrias farmacéuticas

1.4 CLASIFICACIÓN A LAS INSTALACIONES DE AIRE ACONDICIONADO.

1.4.1 INSTALACIONES CENTRALES E INDIVIDUALES.

Las instalaciones para el acondicionamiento del aire son de dos tipos generales, a saber: instalaciones de acondicionamiento centrales y refrigeradores individuales de habitaciones.

Las centrales de acondicionamiento del aire en las casas, las oficinas, las fábricas, los teatros, etc., tienen las unidades calentadoras, refrigerantes, filtrantes, el humidificador y el ventilador para la circulación en un grupo compacto en el sótano o en una habitación apropiada de la que parten conductos que llevan el aire acondicionado a las diferentes habitaciones o a los distintos departamentos.

Los refrigeradores individuales para las distintas habitaciones tienen, por lo general, la forma de una unidad refrigeradora compacta, un humidificador, un filtro y un ventilador, contenidos todos ellos en un armario de buen aspecto que se coloca en la sala o cuarto de ésta, el comedor, el dormitorio o la oficina que se quiere enfriar.

1.4.2 INSTALACIONES DIRECTAS E INDIRECTAS.

Los sistemas del acondicionamiento del aire se clasifican también en “directas e indirectas”. En el sistema directo el evaporador del refrigerante o el serpentín encargado del enfriamiento está colocado en la corriente de aire y está en contacto directo con el aire que hay que emplear en el enfriamiento. En el sistema indirecto se emplea agua que se enfría haciéndola pasar alrededor del evaporador del refrigerante y después se la hace pasar por un serpentín refrigerador o bien, por el contrario se le da salida por boquillas para que éstas la pulvericen sobre la corriente del aire.


El sistema indirecto es más seguro en las instalaciones grandes, porque el evaporador que contiene en refrigerante químico no está colocado en el conducto del aire, y si se produce un escape refrigerante éste no puede ser arrastrado por la corriente de aire. Sin embargo, en las unidades pequeñas, como las empleadas en los refrigeradores individuales de las habitaciones, es el sistema directo el que se emplea por lo general.

1.5 DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO DE CIRUGIA Y SALA DE EXPULSIÓN.

Es el servicio auxiliar de tratamiento encargado de otorgar la atención adecuada a los pacientes que para su tratamiento requieren que les practiquen una intervención quirúrgica, mismo que requiere de una atmosfera interior totalmente estéril, por lo que las condiciones de diseño tanto de temperatura, humedad, calidad del aire distribución y gradientes de presión, contenidos bajo la norma deberán obligatoriamente que ser mantenidos antes, durante y después de cada operación. El personal médico y paramédico que interviene en estos servicios, deberá seguir los lineamientos que para circulación hacia y de los diferentes locales se debe implantar, con el objeto de no crear alteraciones en las aéreas estériles, y utilizar la ropa, protección instrumental y medicamentos que de la central de esterilización y equipos les entreguen.

Para esta necesidad se han realizado a través de los años muchos estudios, investigaciones y experimentos para dar a este tipo de locales las condiciones tan especificas para la cual va a ser utilizada, que en este caso son la realización de partos y diferentes tipos de cirugías que involucra lo más importante de las unidades medicas que son las vidas humanas.

1.6 MARCO LEGAL

Dentro del marco legal encontramos que, para la realización de un sistema de acondicionamiento de aire para una sala de quirófanos, se encuentra delimitado por la norma ND-01-IMSS-AA-97. NORMA DE DISEÑO DE INGENIERÍA EN ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DEL I.M.S.S. En donde se mencionan los parámetros a ser tomados en cuenta para definir el sistema de acondicionamiento de aire más conveniente considerando los aspectos técnico, económico y funcional.


Capitulo 2.

Estudio de Mercado


INTRODUCCIÓN

El estudio de mercado es una iniciativa mediante la cual se tiene como objetivo obtener información para poder saber las inquietudes y/o necesidades que tienen las personas sobre un producto o, en este caso, sobre un servicio.

2.1 ESTUDIO DE MERCADO (ENCUESTA)

El presente estudio de mercado tiene como propósito recabar información que nos permita conocer estas necesidades referentes a las condiciones adecuadas de operación que debe tener un quirófano con respecto al acondicionamiento de aire, en el cual se deben considerar las siguientes especificaciones:

• Control de Temperatura

• Control de Humedad

• Calidad del Aire

• Control del nivel de ruido

En el presente estudio de mercado se realizó una encuesta dirigida al personal que labora en el área a acondicionar, la sala de quirófanos. Esta encuesta nos permitirá conocer las condiciones en las cuales los usuarios les son más agradables y por consecuencia, mayor desempeño en la elaboración de sus actividades. El personal contemplado es el siguiente:

• Médicos (Anestesistas, Pediatras, Cirujanos, etc.)

• Enfermeras

El cálculo del tamaño de la muestra es uno de los aspectos a concretar en las fases previas del estudio de mercado, también determina el grado de credibilidad que concederemos a los resultados obtenidos.

La siguiente fórmula nos indica cómo realizar el cálculo del tamaño de la muestra.

𝑛 =𝑘2 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞 ∗ 𝑁

�𝑒2 ∗ (𝑁 − 1)� + 𝑘2 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞

Donde:

N: es el tamaño de la población (número total de posibles encuestados).


k: es una constante que depende del nivel de confianza que asignemos. El nivel de confianza indica la probabilidad de que los resultados de nuestra investigación sean ciertos.

Los valores ‘k’ más utilizados y sus niveles de confianza son:

k 1.15 1.28 1.44 1.65 1.96 2 2.58 Nivel de confianza 75% 80% 85% 90% 95% 95.5% 99%

e: es el error muestral deseado. El error muestral es la diferencia que puede haber entre el resultado que obtenemos preguntando a una muestra de la población y el que obtendríamos si preguntáramos el total de ella.

p: es la proporción de individuos que poseen en la población la característica de estudio. Este dato es generalmente desconocido y se suele suponer que p = q = 0.5 que es la opción más segura.

q: es la proporción de individuos que no poseen esa característica, es decir, 1-p.

n: es el tamaño de la muestra (número de encuestas que vamos a hacer).

Datos:

N: 64 personas

k: 1.96

e: 3%

p: 0.5

q: 0.5

𝑛 =1.962 ∗ 0.5 ∗ 0.5 ∗ 64

�0.032 ∗ (64 − 1)� + 1.962 ∗ 0.5 ∗ 0.5= 60

Al sustituir los datos en la formula obtenemos el tamaño de la muestra, el número de personas a ser encuestados es de n = 60.


A continuación, se presenta una tabla en donde se muestra los resultados obtenidos de la encuesta.

ENCUESTA Personas encuestadas: 60 MUCHO SUFICIENTE REGULAR NADA

1. Tiene información sobre el tipo de aire acondicionado que existe en su área de trabajo.

7 3 16 34

2. ¿El confort que existe en su área de trabajo en verano es?

16 13 7 24

3. ¿El confort que existe en su área de trabajo en invierno es?

26 19 9 6

4. ¿Qué tan importante es el acondicionamiento de aire en su área de trabajo?

43 15 2 0

5. ¿Con que frecuencia utiliza el aire acondicionado en su área de trabajo?

41 15 4 0

6. ¿Tiene alguna importancia para usted la realización de proyectos que mejoren las instalaciones de aire acondicionado?

44 13 3 0

Los resultados de la encuesta nos permitieron tomar la decisión de que tan viable es este proyecto y que tanto interés tienen las personas encuestadas sobre el mismo.


A continuación se presenta de forma visual cada una de las preguntas que conforman la encuesta mediante el uso de gráficas tipo pastel, de esta manera los resultados son presentados de forma porcentual, lo que facilita su lectura. Se ha incluido un breve comentario a pie de cada gráfica con el fin de resaltar la necesidad o inquietud de los encuestados.

1. Las personas indican no tener algún conocimiento acerca del aire acondicionado que climatiza su área de trabajo.

2. Esta gráfica nos indica que no existe el suficiente confort que debería haber dentro del recinto durante la temporada de

verano.

3. Esta gráfica nos indica que no existe el suficiente confort que debería haber dentro del recinto durante la temporada de

invierno.

4. En la gráfica podemos observar que es muy importante contar con un acondicionamiento de aire para el área de

trabajo, en este caso, los quirófanos.

12%5%

27%56%

1. Tiene información sobre el tipo de aire acondicionado que existe en su

área de trabajo.

MUCHO

SUFICIENTE

REGULAR

NADA

27%

22%

11%

40%

2. ¿El confort que existe en su área de trabajo en verano es?

MUCHO

SUFICIENTE

REGULAR

NADA

43%

32%

15%10%

3. ¿El confort que existe en su área de trabajo en invierno es?

MUCHO

SUFICIENTE

REGULAR

NADA

72%

25% 3% 0%

4. ¿Qué tan importante es el acondicionamiento de aire en su área

de trabajo?

MUCHO

SUFICIENTE

REGULAR

NADA


5. Como se puede observar en la gráfica, el aire acondicionado prácticamente esta encendido todo el tiempo.

6. Mediante la gráfica, podemos observar que el aire acondicionado que actualmente se encuentra instalado, no

produce un confort, ya que las personas indican que les sería de su agrado el instalar un mejor aire acondicionado.

2.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Como se puede apreciar en las graficas, la mayor parte del personal encuestado presenta un interés en la realización del proyecto ya que consideran que la instalación de un sistema de aire acondicionado eficiente propicia un gran desempeño en sus labores cotidianas, además de ser vital para la pronta recuperación del paciente.

2.3 CONCLUSIÓN

Se ha llegado a la conclusión de que el proyecto del diseño de un sistema de acondicionamiento de aire para una sala de quirófanos es factible ya que es un instrumento de primera necesidad para las personas que se encuentran laborando día con día en el área. El ambiente que genera el acondicionamiento de aire mejora las condiciones de trabajo provocando en las personas una sensación de confort lo cual incide en su productividad.

68%

25%7% 0%

5. ¿Con que frecuencia utiliza el aire acondicionado en su área de trabajo?

MUCHO

SUFICIENTE

REGULAR

NADA

73%

22%5% 0%

6. ¿Tiene importancia para usted la realización de proyectos que mejoren las

instalaciones de aire acondicionado?

MUCHO

SUFICIENTE

REGULAR

NADA


Capitulo 3.

Planeación del Proyecto


INTRODUCCIÓN

Esta etapa se refiere a todas aquellas actividades necesarias para organizar y ordenar adecuadamente el proyecto, implica que cada una de las tareas o actividades que componen este proyecto deben estar muy bien definidas con el fin de identificar y conocer todos los aspectos y elementos importantes, y a su vez poder aplicar buenos métodos de control que permitan llevar a cabo el proyecto de la mejor manera.

Mediante el uso del diagrama de Gantt nos apoyaremos para programar las actividades de tal forma que nos permita conocer el tiempo que nos llevará realizar cada actividad que conforma el proyecto, así como, determinar cuáles actividades se pueden llevar a cabo simultáneamente o cuales necesitan que otras actividades se realicen antes.

3.1 ACTIVIDADES A REALIZAR.

1. Estudio de mercado 2. Detección de necesidades 3. Propuesta y definición del proyecto 4. Recolección de información 5. Tratamiento, análisis y selección de la información 6. Levantamiento físico del lugar a acondicionar 7. Memorias de cálculo 8. Comparación y selección de equipo 9. Cotización.

3.1.1 ENCUESTA Y DETECCIÓN DE NECESIDADES.

Ayuda a delimitar las características, necesidades y demandas de un sector de la población a fin de captar las oportunidades y elevar la eficacia en el plan de acción del proyecto. El estudio de mercado será un buen indicador que nos proporcione una guía de formación e información del la aplicación del sistema de aire acondicionado en este proyecto el cual tiene sustento en la norma del IMSS, el estudio de mercado irá dirigido a los usuarios finales (doctores, enfermeras).


3.1.2 PROPUESTA Y DEFINICIÓN DEL PROYECTO

La propuesta y definición del proyecto se realizara en base a los resultados arrojados en el estudio de necesidades, en este punto se analizaran los diferentes caminos y opciones para resolver de la mejor manera el diseño y acondicionamiento del quirófano, y así contar con una buena adecuación de las necesidades presentadas.

3.1.3 RECOLECCIÓN, TRATAMIENTO Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN.

La información constituye la base de nuestro proyecto, se requiere información de diversas áreas de estudio como la psicrometría (estudio del aire y composición), mecánica de fluidos (comportamiento del aire), Química (ley de los gases), Termodinámica (Balances térmicos y transferencia de calor), Datos de condiciones climatológicas del Distrito Federal, Ingeniería civil (materiales usados en la construcción del quirófano, así como los planos arquitectónicos), Administración (organización y planeación de tiempos). Nos auxiliaremos de diversos manuales y tablas técnicas proporcionadas por fabricantes de equipos como es la compañía Carrier e Industrias Gilvert.

Una vez que se reúna toda la información posible, ésta se va a ir seleccionando, desechando aquella que no incida sobre nuestro tema de interés o que se considere de poca relevancia y ayuda, tratando de no tener excesiva e innecesaria información que lejos de contribuir cree un ahogamiento y confusión de los temas.

3.1.4 LEVANTAMIENTO FÍSICO.

Este apartado se refiere a las características del inmueble como son: ubicación, áreas de paredes, techos, áreas de puertas, condiciones de temperatura, áreas acristaladas, volúmenes de y número de salas etc. Cada uno de estos datos serán requeridos en el momento de realizar el balance térmico en la sección “Memoria de cálculos”

La visita al quirófano es una tarea primordial, con el fin de visualizar el espacio físico y analizar la probable ubicación de los equipos y el tendido de los ductos y rejillas, para evitar una interferencia con algunos otros equipos y reducir al máximo en la medida de lo posible su visualización (por condiciones estéticas).


3.1.5 MEMORIA DE CALCULOS

Para la realización de la memoria de cálculo seguiremos los siguientes pasos generales (no necesariamente en este orden):

- Condiciones Interiores y Exteriores del proyecto. - Cálculo de coeficientes totales de transmisión de calor. - Cálculo de pérdidas de calor por transmisión, si se trata de calefacción, o

ganancias si se trata de un enfriamiento en verano. - Calculo de cargas variables en verano e invierno. - Carga térmica del sistema.

De esta manera se lograra resolver el problema y se tiene la información necesaria para la elaboración de planos, especificaciones y equipos (cuantificación).

3.1.6 SELECCIÓN DE EQUIPO Y COTIZACIÓN.

Se realizara en base a los resultados obtenidos del Balance Térmico, pero siempre orientándonos por el equipo que nos ofrezca la mayor eficiencia en cuanto al ahorro de energía, bajo impacto ambiental, costo final y además de un aceptable factor de seguridad de uso en condiciones extremas. Se revisaran los catálogos proporcionados por los principales fabricantes, y de ser necesario se contactara un proveedor para que nos proporcione una asesoría y/o recomendación de los equipos disponibles.

En la selección de equipo solo se tomará en cuenta la manejadora de aire, Unidad Condensadora y Extractor, los accesorios en general como conexiones de tuberías no serán tomados en cuenta.

3.2 RUTA CRÍTICA

La ruta crítica ilustra la secuencia de actividades que deben ejecutarse e indican cuáles actividades pueden ejecutarse con simultaneidad y cuáles no.

Otra información que puede deducirse de estas herramientas de programación basadas en las redes es la siguiente:

a. La fecha estimada de terminación del proyecto. b. Actividades que son críticas (que retrasarán el proyecto completo si no se

cumplen en la fecha indicada).


c. Actividades que no son críticas. Estas actividades pueden retrasarse (si existen razones) sin que afecten la terminación del proyecto.

d. Saber si el proyecto está al día, retrasado o adelantado. e. Conocer la manera más adecuada para reducir la duración estimada del

proyecto.

La ruta crítica es la trayectoria que necesita el mayor tiempo para recorrer la red.

El campo de acción de este método es muy amplio, dada su gran flexibilidad y adaptabilidad a cualquier proyecto grande o pequeño. Para obtener los mejores resultados debe aplicarse a los proyectos que posean las siguientes características:

1. Que el proyecto sea único, no repetitivo, en algunas partes o en su totalidad.

2. Que se deba ejecutar todo el proyecto o parte de él, en un tiempo mínimo, sin variaciones, es decir, en tiempo crítico.

A continuación, se enuncian las distintas actividades a realizarse en la ruta crítica, así como su respectivo diagrama:

Actividad A: Estudio de mercado Actividad B: Detección de necesidades Actividad C: Propuesta y definición del proyecto Actividad D: Recolección de información Actividad E: Tratamiento, análisis y selección de la información Actividad F: Levantamiento físico del lugar a acondicionar Actividad G: Memorias de cálculo Actividad H: Comparación y selección de equipo Actividad I: Cotización.


DIAGRAMA DE LA RUTA CRÍTICA.

El diagrama de flechas o red de actividades, arriba mostrado, se refiere a la ilustración gráfica del conjunto de operaciones de este proyecto y de sus interrelaciones. La red está formada por flechas que representan actividades y nudos o uniones que simbolizan eventos.

Como se puede apreciar existen varias flechas conectadas una tras otra, esto es debido a que existe una secuencia entre cada una de las actividades que integran este proyecto; esa es la manera de ilustrar dicha dependencia. Los nudos o uniones de flechas, denominados eventos, se representan en la gráfica en forma de óvalos y significan la terminación de las actividades que culminan en un evento determinado y la iniciación de las subsecuentes.

El número debajo de la flecha representa la duración sobre la actividad, los números en color azul, ubicados en la parte inferior izquierda del óvalo, representan los tiempos primeros de ocurrencia hacia adelante para los eventos y los números mostrados en color rojo, ubicados en la parte inferior derecha, representan los pasos de regreso a través de la red para calcular el tiempo último de ocurrencia para cada evento.

CONCLUSIONES:

1. La secuencia de actividades es de forma consecutiva.

2. No es posible realizar una nueva actividad sin antes terminar con la que se esté ejecutando en ese momento.

3. El tiempo de holgura de las actividades que se encuentran en ésta ruta crítica es cero.

4. El tiempo de terminación total de este proyecto es de 60 días.


3.3 GRAFICA DE GANTT

Ésta grafica fue desarrollada por Henry Gantt y consiste, esencialmente, en relacionar el tiempo de la actividad planificada con el tiempo que realmente se demoró en su ejecución. La carta Gantt comenzó aplicándose en el área de producción de las empresas y desde ahí se extendió a todo tipo de actividades.

Se usa en la programación (candelarización) de proyectos, es esencialmente una gráfica en donde las barras representan cada tarea o actividad. La longitud de cada barra representa la longitud relativa de la tarea.

En la actualidad el método de Gantt de prueba y error provee de un medio para organizar nuestro pensamiento, pero no satisface la necesidad de buscar optimalidad en nuestras soluciones; sin embargo éste método no ha sido olvidado y ahora forma parte de los programas por computadora para la planeación, programación y control de proyectos.

Las actividades se alistan en el eje vertical y el tiempo en el horizontal. La siguiente metodología sirve para el desarrollo de una grafica de Gantt:

1. Listar en columna las actividades que se quieran programar. 2. Determinar el tiempo disponible e indicarlo en el eje horizontal. 3. Calcular el tiempo necesario para realizar cada una de las actividades. 4. Señalar estos tiempos en la gráfica respetando la secuencia tecnológica.

La ventaja principal del gráfico de Gantt radica en que su trazado requiere un nivel mínimo de planificación, es decir, es necesario que haya un plan que ha de representarse en forma de gráfico. El Gráfico de Gantt no ofrece condiciones para el análisis de opciones, ni toma en cuenta factores como el costo.

A continuación, se indica la duración de cada actividad a realizarse, con el comienzo y fin de cada actividad, así como su respectivo diagrama:


DIAGRAMA DE GANTT

Esta gráfica de Gantt muestra la duración de las actividades individuales puestas en marchas y la duración total, para su elaboración no se consideraron los días sábado y domingo como días hábiles laborables, ya que ése es el calendario utilizado en dependencias gubernamentales, y al cual pertenece éste proyecto. La puesta en marcha como se puede apreciar inicia el día viernes 30 de Abril del 2010 y finaliza el día jueves 22 de Julio del mismo año, teniendo así, una duración total de 60 días.

Las flechas rojas que aparecen al término de cada actividad ubicadas en las barras horizontales (las cuales muestran el tiempo de duración) indican que cada actividad va precedida de otra en estricto orden lineal.

3.4 CONCLUSIONES.

La administración de tiempos de este proyecto a través de la planeación, fue posible gracias a la ayuda del diagrama de Gantt, mediante el cual se detectaron los indicios de atrasos que se presentaron durante el desarrollo de las actividades, los cuales no afectaron de forma significativa el tiempo de duración prevista del proyecto total, y que, apoyados en la ruta crítica, ésta no nos permitía una holgura dadas las características de este proyecto.


Capitulo 4.

Ejecución y Control del Proyecto


4.1 TRATAMIENTO DE AIRE Y VENTILACIÓN PARA UNIDADES MÉDICAS Y DE PRESTACIONES SOCIALES.

La ingeniería tiene entre sus especialidades la referencia al acondicionamiento de aire, misma que para su implementación, requiere de personal técnico especializado con el conocimiento y experiencia en la aplicación de criterios normativos con tecnología de punta y ahorro de energía en sistemas y equipos electromecánicos, que en esta disciplina requiere el sector salud para atender a los derecho habientes con calidad y excelencia.

Este punto tiene como objetivo proporcionar los lineamientos generales y criterios normativos de observación obligatoria para los proyectos de acondicionamiento de aire y ventilación en las áreas que integran las unidades médicas y no médicas (administrativas, y de prestaciones sociales) del sector salud.

El campo de aplicación son las acciones de anteproyecto para los inmuebles y unidades medicas, no médicas, administrativas y de prestaciones sociales nuevas y existentes, que el sector salud proyecta, construye, remodela, amplía, opera y conserva.

El acondicionamiento de aire en unidades médicas y no médicas del sector salud tiene como finalidad cumplir con los siguientes objetivos específicos:

1. Control de temperatura. 2. Control de humedad. 3. Transportación y distribución de aire. 4. Calidad del aire (eliminación de polvos, olores, hollín, humos, hongos,

gases, virus patológicos, bacterias, y ventilación). 5. Control de nivel de ruido.

De los cinco factores enunciados los tres primeros infieren directamente en el cuerpo humano, el cual experimenta la sensación de calor o frío cuando actúan de una manera directa sobre el mismo, especialmente cuando el organismo tiene una alteración causada por alguna enfermedad y se encuentra postrado en los diferentes servicios del hospital. Según el tipo de enfermedad, las condiciones ambientales interiores de los locales de las unidades médicas, deberán tener diferentes combinaciones de temperatura y humedad para el tratamiento y proporcionar una pronta recuperación del paciente; esos razonamientos han obligado a que el acondicionamiento del aire, dentro de la ingeniería, tenga especial importancia.


A continuación se indican los criterios y lineamentos que requiere el proyectista de esta especialidad para ubicación y acomodo de sus equipos, sistemas y accesorios.

4.2 CRITERIOS GENERALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE Y VENTILACIÓN EN EL AREA DE QUIRÓFANO BAJO LA NORMA DEL IMSS

El acondicionamiento de aire en unidades médicas y no médicas del IMSS tiene como finalidad cumplir con los siguientes objetivos específicos.

Control de temperatura. Control de humedad. Transportación y distribución del aire. Calidad del aire. Control de nivel de ruido.

De los cinco factores enunciados, los tres primeros infieren directamente en el cuerpo humano, el cual experimenta la sensación de calor o frío cuando actúan de una manera directa en el mismo, especialmente cuando el organismo tiene una alteración causada por alguna enfermedad y se encuentra postrado en los diferentes servicios del hospital, según el tipo de enfermedad, las condiciones ambientales interiores de los locales de las Unidades médicas, deberán tener diferentes combinaciones de temperatura y humedad para el tratamiento y propiciar una pronta recuperación del paciente.

ESCALA DE TEMPERATURA EFECTIVA Y SU RELACIÓN CONFORT-SALUD EN ESPACIOS CERRADOS. (Temp. Bulbo seco y 50% Hr).

NUEVA ESCALA SENSACIÓN EFECTOS FISIOLÓGICOS EFECTOS EN LA SALUD

Temp. Efectiva. Temperatura. Confort.

43 °C LÍMITE DE TOLERANCIA CALENTAMIENTO DEL CUERPO COLAPSO CIRCULATORIO 41 °C ------ ------ FALLA EN LA REGULACIÓN ------

39 °C Muy Caliente Muy Inconfortable Incremento Stress por Sudoración y Flujo de Sangre

Incremento posibilidades probls. Cardio vasculares

36 °C Caliente ------ ------ ------ 33 °C Tibia Inconfortable ------ ------

29 °C Ligeramente Tibia ------ Regulación normal por Sudoración

y C. Vasculares ------

25 °C Neutral Confortable Regulación por Cambios Vasculares Salud Normal

22 °C Ligeramente Fría ------ ------ ------

18 °C Fría Ligeramente Inconfortable

Mayor pérdida Calor Seco. Más ropa o hacer Ejercicio. ------

14 °C Helada ------ ------ Aumento quejas Mucosa y Piel secas: (< 10 mm Hg)

12 °C Muy Helada Inconfortable Vaso-constricción en manos y pies. Temblores del Cuerpo ------

10 °C ------ ------ ------ Dolor muscular. Deterioro Circulación Periférica


La tabla anterior muestra algunos de los principales factores que afectan a sus ocupantes en el interior de los espacios acondicionados. Aunque conviene mencionar que a estos factores habrá que adicionar los referentes a los problemas fisiológicos, psicológicos y al contexto social de cada paciente. Por otro lado algunos tratamientos utilizan medicamentos con sustancias químicas que alteran todos estos índices, lo cual no se pueden predecir para continuar o no con su aplicación. (Norma ASHRAE 55-1981).

En cuanto a la calidad del aire, este factor adquiere gran importancia en determinados locales por lo delicado de los tratamientos médicos que se llevan a cabo, mismos que demandan atmósferas interiores muy limpias y en algunos casos estériles.

De acuerdo con índices y estudios efectuados en diferentes servicios de las unidades médicas, se ha encontrado que el control bacteriano inadecuado en el interior de los locales del hospital y debido a la sensibilidad de recién nacidos, parturientas, postoperados y enfermos graves, propicia una alta incidencia de infecciones que, en algunos casos llega a prolongar la estancia de los pacientes, con la consecuente carga moral de los mismos, e incremento en el costo de operación de la unidad.

Figura 4.1.- Rangos aceptables de temperatura y humedad


Por lo anterior, en todos los servicios médicos que requieren acondicionamiento de aire, se instalan bancos de filtros de baja, media y alta eficiencia, según el o los locales de que se trate; complementariamente, se deberá vigilar el diseño y balanceo de los sistemas de acondicionamiento de aire para crear y mantener presiones positivas y negativas en un área determinada con respecto a las adyacentes a ella, porque lo anterior constituye un medio efectivo para controlar el movimiento y dirección del aire. Por ejemplo: en áreas altamente contaminadas se debe mantener una presión negativa con respecto a las áreas circunvecinas; esta condición se logra extrayendo aire para inducir una corriente siempre hacia el interior, evitando que el aire viaje en dirección opuesta a la requerida. En las salas de operaciones se requiere el efecto contrario al mencionado, en otras palabras, habrá que mantener una sobrepresión en el interior de este local con respecto al área gris, extrayendo menos aire del que se inyecta.

Las inyecciones de aire en áreas ultra sensitivas (Salas de Operaciones, Salas de Expulsión, etc.), se deben realizar en las partes altas y las extracciones en las partes bajas y opuestas a las anteriores, con objeto de inducir una corriente descendente de aire limpio y/o estéril, manteniéndolo a la altura del área de trabajo.

4.3 CONDICIONES DE DISEÑO INTERIORES.

La tabla que se muestra a continuación indica la Temperatura de bulbo seco (Tbs) y la Humedad relativa (%), de acuerdo al tipo de uso del local, son condiciones proporcionadas en la norma del IMSS, dichos valores serán utilizados posteriormente en la parte llamada “Memoria de Cálculos”.


4.4 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO.

A) Deberá utilizarse Unidad Manejadora de Aire tipo Multizona con Bancos de Filtros Metálicos, Filtros de Bolsa o Cartucho y Filtros Absolutos de 30, 60 y 99.997 % respectivamente de eficiencia según Norma ASHRAE 52-1-92.

B) Deberá utilizarse Unidad Manejadora de Aire tipo Multizona con Bancos de Filtros Metálicos, Filtros de Bolsa o Cartucho y Filtros Absolutos de 30, 60 y 99.997 % respectivamente de eficiencia según Norma ASHRAE 52-1-92.

C) En los locales que se anotan, se deberán conservar los siguientes gradientes de presión: Área Blanca + 20 % Sala de Operaciones y Expulsión + 10 % Área Gris y/o Negra - 10 %

D) El número máximo de zonas aprobado para las Unidades Manejadoras de Aire es de seis.

E) Las tolerancias aceptadas a las condiciones de diseño interior en los locales de estos servicios son como sigue:

Temperatura de Bulbo seco: +/- 2° C Humedad Relativa: +/- 5 %

F) La ubicación de los bancos de filtros absolutos deberá ser en la parte positiva de la Unidad Manejadora de Aire.

G) No se permite cruzar ductos por las Salas de Operaciones y de Expulsión y las Rejillas de inyección se ubicarán a 0.30 m. debajo del nivel del plafón.

H) La Rejillas de Extracción de aire en cada una de las salas anteriores deberán localizarse a 0.30m sobre el nivel del piso terminado en el muro opuesto a la inyección y la trayectoria del ducto correspondiente, será en un muro doble destinado para tal fin.

I) El número máximo de salas permitido por zona de inyección de aire es de dos.

J) La inyección de aire a las Salas de Operaciones y de Expulsión deberá hacerse por el Área Blanca.

K) La Extracción Mecánica del Área Gris, Salas de Operaciones y Área Blanca, será con un solo ventilador.


4.5 BALANCE TÉRMICO

El cálculo de la carga de verano e invierno de un acondicionamiento de aire de un local es un problema complejo por la diversidad de factores variables a tener en cuenta. Todo condicionamiento de aire es un proceso a seguir para tratar ese aire a fin de conseguir un grado de confort en las personas que ocuparán el local acondicionado.

Esa sensación de confortabilidad varía, indudablemente, según las personas, su metabolismo, edad, sexo, estado físico, ropa que usan, actividad que desarrollan en el local, condiciones atmosféricas exteriores de la localidad, estación del año, características de edificación del local, etc.

El acondicionamiento lleva implícito el suministrar o extraer el calor del aire, por lo tanto, nos interesa conocer cómo se gana o pierde ese calor del local en estudio. A continuación se nombran las causas por las cuales ocurren estas ganancias o pérdidas:

a. La relación solar que en todos los casos (invierno y verano) se traduce en un flujo de calor entrante (entrada de energía térmica).

b. La transferencia de calor entre el interior y el exterior, que en invierno, (climatológicamente considerado) constituirá una salida de energía térmica, mientras que en verano constituirá una entrada de energía térmica.

c. La infiltración del aire exterior, que en invierno, estando más frío que el aire exterior, significa una pérdida (salida) de energía térmica. En verano, el aire exterior más caliente y húmedo, representa una entrada de energía térmica.

d. La iluminación artificial significa una entrada de energía eléctrica consumida en las luminarias y sus equipos auxiliares, la cual se transforma en energía térmica y de modo parcial o total entra al lugar. Constituye pues, una entrada neta de energía térmica independientemente de la estación climatológica.

e. Los equipos, procesos o maquinaria que forman parte de la actividad desarrollada en el lugar acondicionado, consumen energía eléctrica, térmica o de otro tipo, que en última instancia se convierte en calor. Este calor o energía térmica final, en mayor o menor parte, pasa al ambiente acondicionado de tal modo que constituye también una entrada energética al lugar.

f. Finalmente la ocupación personal, es decir, la presencia de personas en el ambiente acondicionado, constituye en todos los casos una entrada de energía térmica que es variable según el grado de actividad de los individuos.


El objeto de una instalación de aire acondicionado es mantener un cierto espacio en condiciones particulares, diferentes de las exteriores. Básicamente hablamos de condiciones de temperatura y humedad. Para mantener esas condiciones será necesario un intercambio energético, realizado por medio de un equipo acondicionador, que agregará o extraerá calor del ambiente. Para determinar la capacidad de los equipos y desarrollo de la instalación de aire acondicionado, se realizará el cálculo del balance térmico.

El balance térmico es la cuantificación de la cantidad de calor que se necesita absorber o suministrar a un espacio a acondicionar. Es la relación entre entradas y salidas de energía térmica para mantener en el ambiente interior del lugar unas condiciones de temperatura y humedad definidas para dar comodidad o para un proceso industrial.

El balance térmico general de cualquier lugar, se calcula sumando las entradas y salidas de energía térmica totales producidas por la transmisión de calor a través de paredes, calor generado por iluminación artificial y equipo, número de ocupantes, infiltración y radiación solar cada uno de estos factores se calcula individualmente y al final se suman todos los valores obtenidos.

Antes de realizar los cálculos requeridos para el balance térmico, debemos conocer las condiciones ambientales en las que se encuentra el recinto, en este caso una sala de quirófanos de un hospital en la ciudad de México. Así mismo debemos saber las condiciones que son requeridas por el IMSS para acondicionar adecuadamente la sala de quirófanos.

4.6 DATOS DE LEVANTAMIENTO.

UBICACIÓN Y LOCALIZACION GEOGRAFICA.

Ubicación: Ciudad de México

Latitud Norte: 19° 25’

Longitud Poniente: 99° 10’

Altura: 2240 m.s.n.m.

Presión Barométrica: 585 mm Hg

Velocidad del Aire Exterior: 24 km/hr (15 mph).


Datos de Diseño:

Condiciones Exteriores:

DATOS DE VERANO DATOS DE INVIERNO Temp. Max. Ext. = 33.8°C Temp. Min. Ext. = -4.8°C Temperaturas de Cálculo Temperaturas de Cálculo TBS (°F) TBH (°F) HR (%) TBS (°F) TBH (°F) HR (%)

86 62.6 25 32 32 40 NOTA: los valores de diseño para invierno se toman como de 32 °F, ya que si la temperatura fuese menor, se estaría calculando como si fuera para hielo.

Condiciones Interiores:

DATOS DE VERANO DATOS DE INVIERNO TBS (°F) HR (%) TBS (°F) HR (%)

71.6 50 71.6 50 NOTA: la temperatura y la humedad relativa para el interior del quirófano son tomados de la norma de instalaciones de aire acondicionado del seguro social que son las recomendadas para este tipo de locales.

4.7 MATERIALES UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL LUGAR

Techo:

Materiales: x (in)

Conductividad (K)

𝑘 �𝐵𝑡𝑢 𝑖𝑛𝑓𝑡2 ℎ𝑟 °𝐹

�

Conductancia (C)

𝑐 �𝐵𝑡𝑢

𝑓𝑡2 ℎ𝑟 °𝐹�

1. Impermeabilizante asfáltico 3/8 in. ---- ---- 6.5

2. Losa de concreto armado 5.0 12.0 ----

3. Espacio de aire 78.74 (2m) 0.156 ----

4. Plafón interior de tablaroca de ½ in. ---- ---- 2.25


Muros exteriores e interiores:

Materiales: x (in)

Conductividad (K)

𝑘 �𝐵𝑡𝑢 𝑖𝑛𝑓𝑡2 ℎ𝑟 °𝐹

�

Conductancia (C)

𝑐 �𝐵𝑡𝑢

𝑓𝑡2 ℎ𝑟 °𝐹�

1. Aplanado cemento arena 0.5 8.0 ---- 2. Tabique barro rojo recocido 4.0 15.0 ---- 3. Aplanado cemento arena 0.5 8.0 ----


Tolerancia por radiación solar:

Grados Fahrenheit que deben agregarse a la diferencia normal de temperatura en cálculos de carga térmica generada por efecto solar para diseños de aire acondicionado.

Tipo de superficie Pared este Pared sur Pared oeste Techo plano Superficies color oscuro tales como: Losas de techos. Techos impermeabilizados. Pinturas negras. 8 5 8 20 Superficies color medio tales como: Madera sin pintar. Ladrillo. Teja roja. Cemento oscuro. Pintura roja, gris o verde. 6 4 6 15 Superficies color ligero tales como: Piedra blanca. Cemento color ligero. Pintura blanca. 4 2 4 9

ARSE Data Book

Vidrio:

Radiación solar a través de vidrio factores de ganancia máxima de calor solar para vidrio. BTU/hr ft2

N

NNE/ NNW

NE/ NW

ENE/ WNW

E/ W

ESE/ WSW

SE/ SW

SEE/ SSW

S

HOR

En. 30 30 55 147 21 244 251 223 199 248 Feb. 33 33 96 180 231 247 233 188 154 275 Mar. 35 53 140 205 239 235 197 138 93 291 Abr. 39 99 172 216 227 204 150 77 45 289 May. 52 132 189 218 215 179 115 45 41 282 Jun. 66 142 194 217 207 167 99 41 41 277 Jul. 55 132 187 214 210 174 111 44 42 277 Agos. 41 100 168 209 219 196 143 74 46 282 Sept. 36 50 134 196 227 224 191 134 93 282 Oct. 33 33 95 174 223 237 225 183 150 270 Nov. 30 30 55 145 206 241 247 220 196 246 Dic. 29 29 41 132 198 241 254 233 212 234

ASHRAE Hamdbook & Product Directory


Coeficientes de sombreado para vidrio sencillo.

Tipo de vidrio

Espesor nominal de cada vidrio claro

Transmisión solar

Sin sombreado interior h0 = 4.0

Claro 3/32 a 1/4 0.87-0.80 1.00 Claro ¼ a ½ 0.80-0.71 0.94 Claro 3/8 0.72 0.90 Claro ½ 0.67 0.87 Claro con figuras 1/8 a 9/32 0.87-0.79 0.83 Absorbente de calor

1/8 0.83

Absorbente de calor

3/16 a 1/4 0.46 0.69

Absorbente de calor con figuras

3/16 a 1/4 0.69

Coloreado 1/8 a 7/32 0.59-0.45 0.69 Absorbente de calor o con figuras

½ 0.24

Vidrio recubierto reflector

0.30 0.40

ASHRAE Hamdbook & Product Directory

4.8 BALANCE TÉRMICO PARA VERANO.

4.8.1 CARGA TÉRMICA GENERADA A TRAVÉS DE LAS PAREDES, TECHO Y VENTANA.

Esta carga térmica es calculada para cada una de las paredes limitadoras, techos, puertas y ventanas del lugar acondicionado; el cálculo se realiza por medio de la siguiente expresión matemática (ecuación de Fourier).

Q = U x A x ∆T (Btu/hr)

Donde:

Q = cantidad de calor transferido. (Btu/hr).

A = área expuesta al flujo de calor (ft2)

U = coeficiente de conductividad térmica (Btu / ft2 °F hr)

∆T=temperatura exterior-temperatura interior


𝑈 =1

1ℎ𝑖

+ 1ℎ𝑜

+ 𝑥1𝑘1

+ 𝑥2𝑘2

+ 𝑥𝑛 …𝑘𝑛 …

Donde:

hi = coeficiente de película interior para aire quieto (Btu/ft2hr°F)

ho = coeficiente de película exterior para aire en movimiento (15 mph). (Btu/ft2hr°F)

x=espesor del material que constituye la barrera (in)

k=conductividad térmica del material de la barrera (Btu in/ft2hr°F)

Sustituyendo datos obtenemos:

Pared Poniente:

Altura=3.17m

Longitud=21.0m

Área=60.57m2=651.99ft2

∆T=86-71.6=14.4°F

𝑈 =1

11.645 + 1

6.004 + 0.58.0 + 4

15.0 + 0.58.0

= 0.857𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟𝑓𝑡2°𝐹

𝑄𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑃𝑜𝑛𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = (0.857)(651.99)(14.4) = 8046.078 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Pared Norte:

Altura=3.17m

Longitud=2.34m

Área=7.4178m2=79.847ft2

∆T=86-71.6=14.4°F

U=0.857 Btu/hr ft2°F

𝑄𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑁𝑜𝑟𝑡𝑒 = (0.857)(79.847)(14.4) = 985.284 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟


Techo:

Área = 492.47m2 = 5301.11ft2

∆T = 86-71.6 = 14.4°F

En el caso del techo, el coeficiente de conductividad térmica es distinto ya que el techo cuenta con impermeabilizante y plafón.

𝑈 =1

1ℎ𝑖

+ 1𝐶1

+ 𝑥1𝑘1

+ 𝑥2𝑘2

+ 1𝐶2

+ 1ℎ𝑜

Donde:

C1 y C2= coeficientes de conductancia del impermeabilizante y plafón respectivamente.

𝑈 =1

11.645 + 1

6.5 + 512 + 78.74

. 156 + 12.25 + 1

6.004= 0.0019 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟𝑓𝑡2°𝐹

Por lo tanto:

𝑄𝑇𝑒𝑐ℎ𝑜 = (0.0019)(5301.11)(14.4) = 145.038 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Vidrio:

𝑄 = (𝐹𝐺𝐶𝑆)(𝐴)(𝐶𝑆)

Donde:

FGCS = Factor de ganancia máxima de calor solar, BTU/hr ft2

A= Área

CS = Coeficiente de Sombreado

𝑄 = (194)(716.576)(0.83) = 115383.0675 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Carga térmica a través de paredes interiores

Pared 1:

Área = (21m)(3.17m)=66.57m2 = 716.576 ft2

∆T = tinterior en pasillo – tinterior en quirófano = 75.2°F – 71.6°F = 3.6°F


𝑈 =1

11.645 + 1

1.645 + 0.58.0 + 4

15.0 + 0.58.0

= 0.622𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟𝑓𝑡2°𝐹

En este caso, hi y ho son iguales ya que ambos se encuentran dentro del recinto, por lo tanto:

𝑄1 = (0.622)(3.6)(716.576) = 1609.014 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Pared 2:

Área = (16.42m)(3.17m) = 52.05m2=560.29 ft2

𝑄2 = (0.622)(3.6)(560.24) = 1258.086 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Pared 3:

Área= es la misma área que Pared 1

Por lo tanto:

𝑄3 = 1690.014 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

4.8.2 CARGA TÉRMICA GENERADA POR OCUPANTES

La ganancia de calor producida por los ocupantes del espacio a enfriar esta tabulada y depende de la propia actividad que las personas desarrollen dentro del espacio y de la temperatura de ese ambiente. La ganancia puede considerarse en dos partes.

Ganancia de calor sensible (HS). Ganancia de calor latente (HL).

Para calcular esta carga térmica se utilizan las siguientes ecuaciones:

𝑄𝑆 = 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 ∗ 𝐻𝑆

𝑄𝐿 = 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 ∗ 𝐻𝐿

Donde:

QS = calor sensible transferido (Btu / hr)

QL = calor latente trasferido (Btu / hr)


HS = calor sensible (Btu / hr).

HL = calor latente (Btu / hr).

En este caso el número de ocupantes son 8.

HS=285.714 Btu/hr

HL=166.66 Btu/hr

𝑄𝑆 = (285.714)(8) = 2285.712 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

𝑄𝐿 = (166.66)(8) = 1333.28 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

4.8.3 CARGA TÉRMICA DEBIDO AL ALUMBRADO Y EQUIPO.

Todos los sistemas de iluminación, ya sean incandescentes o fluorescentes, básicamente transforman la energía eléctrica que reciben para su operación en calor, el cual se desprende en su totalidad y se disipa en el interior del espacio que se desea refrigerar, por lo tanto, el siguiente modelo matemático permite calcular la ganancia de calor generado por alumbrado y equipo.

La ecuación para calcular la ganancia de calor debida al alumbrado es:

QA = FB x W x 3.42

Donde:

QA = ganancia neta de calor debida al alumbrado, (BTU/h).

W = capacidad del alumbrado, (Watts).

FB = factor de balastra.

El término W es la capacidad nominal de las luces en uso, expresada en watts. En muchas aplicaciones todo el alumbrado esta encendido siempre, pero si no lo está, se debe emplear la cantidad real. El valor de 3.42 es para convertir watts a BTU/h.

El factor FB toma en cuenta las pérdidas de calor en la balastra de las unidades fluorescentes, u otras pérdidas especiales. Un valor típico de FB es de 1.25 para el alumbrado fluorescente, pero se debe verificar si hay dudas. Para el alumbrado incandescente no hay pérdidas adicionales y el FB = 1.0.


La ganancia de calor debida al equipo se puede calcular en ocasiones en forma directa consultando al fabricante o a los datos de placa, tomando en cuenta si su uso es intermitente. Algunos equipos producen tanto calor sensible como latente.

La ecuación para calculara la ganancia de calor por equipo es:

QE = Watts x 3.42

En el área de quirófanos se encuentran los siguientes equipos que son los que producirán la carga térmica por este concepto:

120 Lámparas fluorescentes de 40 watts. 16 Lámparas quirúrgicas de 220 watts. 8 Electrocauterios de 600 watts. 8 Cunas radiantes de 430 watts. 8 Maquinas de monitoreo de signos vitales de 450 watts. 1 Monitor de operaciones auxiliar para el Médico de 80 watts.

LAMPARAS FLUORESCENTES.

𝑄𝐴𝐹 = (1.25)(120)(40)(3.42) = 20520 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

LÁMPARAS INCANDESCENTES (QUIRURGICAS).

𝑄𝐴𝐼 = (1)(16)(220)(3.42) = 12038.4 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

EQUIPO ELECTRÓNICO Y ELÉCTRCO.

Para calcular la carga térmica por el equipo eléctrico y electrónico haremos la sumatoria de los watts de los equipos para obtener un total.

𝑊𝑇 = (8)(600) + (8)(430) + (8)(450) + (1)(80) = 11920 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠

Por consiguiente tenemos que la carga térmica por equipo eléctrico y electrónico es:

𝑄𝐸 = 𝑊𝑇 ∗ 3.42 = (11920)(3.42) = 73724.8 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Por lo tanto:

𝑄𝐴𝐸 = 𝑄𝐴𝐹 + 𝑄𝐴𝐼 + 𝑄𝐸 = 20520 + 12038.4 + 40766.4 = 73324.8 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟


4.8.4 CARGA TÉRMICA GENERADA POR INFILTRACIÓN.

En este caso la norma del Instituto Mexicano del Seguro Social nos dice que la sala de operaciones necesita una presión doble positiva, lo cual significa que debemos tener dos veces la presión atmosférica dentro de nuestro espacio, por lo tanto no se presenta la infiltración a través de puertas y ventanas, ya que este concepto está diseñado para espacios con presión negativa; y esto nos lleva a que la ganancia de calor por infiltración sea nula.

4.8.5 CARGA TÉRMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR.

Esta es debida a la incidencia de los rayos solares sobre el techo y las paredes expuestas al sol. Por lo que procedemos a calcular la ganancia térmica por este concepto aclarando antes que la ciudad de México está ubicada en un lugar templado y que las paredes exteriores están pintadas de colores claros (blanco):

QES = A U ΔT´ (Btu/hr)

Áreas de los diferentes elementos:

Área de techo: 492.47 m2 (5301.11 ft2)

Área de paredes oriente: 60.57 m2 (651.99 ft2)

Área de paredes norte: 7.4178 m2 (79.84 ft2)

Coeficientes globales de transferencia de calor a través de los diferentes elementos:

Utecho= 0.0019 (Btu / hr ft2 °F)

Uparedes exteriores= 0.857 (Btu / hr ft2 °F)

Temperatura corregida por efecto solar:

ΔT´ = Temperatura corregida por efecto solar (°F)

ΔT´ = Temperatura exterior corregida (TExtC) – temperatura requerida interior (TInt)

Temperatura exterior corregida = temperatura exterior + incremento


Temperatura exterior corregida para techo claro:

De la tabla obtenemos que para techos impermeabilizados se tiene un incremento de 20 °F, por lo tanto tenemos.

𝑇𝐸𝐶 = 86°𝐹 + 20°𝐹 = 106°𝐹

∆𝑇 ′ = 𝑇𝐸𝑥𝑡𝐶 − 𝑇𝐼𝑛𝑡 = 106°𝐹 − 71.6°𝐹 = 34.4°𝐹

Temperatura corregida para pared exterior oriente:

De la tabla obtenemos que para paredes claras al oriente se tiene un incremento de 4 °F, por lo tanto tenemos:

𝑇𝐸𝐶 = 86°𝐹 + 4°𝐹 = 90°𝐹

∆𝑇 ′ = 𝑇𝐸𝑥𝑡𝐶 − 𝑇𝐼𝑛𝑡 = 90°𝐹 − 71.6°𝐹 = 18.4°𝐹

Para la pared norte se sabe que no existe algún tipo de incremento, por lo tanto solo se toma en cuenta la carga térmica calculada anteriormente.

Teniendo los datos requeridos para la realización de los cálculos para la carga térmica por efecto solar, se procede de la siguiente manera.

Carga térmica por efecto solar a través del techo:

𝑄𝐸𝑆 = (5301.11)(0.0019)(34.4) = 346.480 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Carga térmica por efecto solar a través de pared poniente:

𝑄𝐸𝑆 = (651.99)(0.857)(18.4) = 10281.099 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

RESUMEN, CARGA TÉRMICA TOTAL PARA VERANO

CONCEPTO Carga térmica a través de:

CALOR SENSIBLE Btu/hr

CALOR LATENTE Btu/hr

Techo, paredes y vidrio. 129116.5815 0 Ocupantes. 2285.712 1333.28 Alumbrado y equipo. 73324.8 0 Infiltración. 0 0 Efecto solar. 10627.579 0

Total. 215354.6725 1333.28


4.9 BALANCE TÉRMICO PARA INVIERNO

4.9.1CARGA TÉRMICA GENERADA A TRAVÉS DE LAS PAREDES, TECHO Y VENTANA.

Para el balance térmico en invierno, las áreas y los coeficientes globales de transmisión de calor permanecen iguales, cambiando únicamente los diferenciales de temperatura, puesto que en esta temporada del año las condiciones climáticas exteriores cambian.

Mediante la Ecuación de Fourier y los coeficientes globales de trasmisión de calor, las áreas de transmisión, las diferencias de temperatura obtenidos anteriormente, calculamos la ganancia de calor para invierno:

Pared Poniente:

𝑄 = (651.94)(0.857)(−7.6) = −4246.51 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Pared Norte:

𝑄 = (79.84)(0.857)(−7.6) = −520.013 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Techo:

𝑄 = (5301.11)(0.0019)(−7.6) = −16.548 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

Ventana:

𝑄 = (𝐹𝐺𝐶𝑆)(𝐴)(𝐶𝑆) = (41)(716.576)(0.83) = 24385.081 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

4.9.2 CARGA TÉRMICA GENERADA POR OCUPANTES

La cantidad de calor generada por ocupantes se mantiene igual que en verano, por lo tanto tenemos que la carga generada por ocupantes es de:

𝑄𝑆 = (285.714)(8) = 2285.712 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

𝑄𝐿 = (166.66)(8) = 1333.28 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟


4.9.3 CARGA TÉRMICA DEBIDO AL ALUMBRADO Y EQUIPO.

La cantidad de calor generado por alumbrado y equipo se mantiene igual que en verano, por lo tanto tenemos:

𝑄𝐸 = 𝑊𝑇 ∗ 3.42 = (11920)(3.42) = 73724.8 𝐵𝑡𝑢/ℎ𝑟

4.9.4 CARGA TÉRMICA GENERADA POR INFILTRACIÓN.

En este caso la norma del Instituto Mexicano del Seguro Social nos dice que la sala de operaciones necesita una presión doble positiva, lo cual significa que debemos tener dos veces la presión atmosférica dentro de nuestro espacio, por lo tanto no se presenta la infiltración a través de puertas y ventanas, ya que este concepto está diseñado para espacios con presión negativa; y esto nos lleva a que la ganancia de calor por infiltración sea nula.

4.9.5 CARGA TÉRMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR.

En invierno la cantidad de calor producida por incidencia de los rayos solares es mínima y es por eso que para efecto de cálculo este valor se considera como cero, por lo tanto no influye en el balance térmico.

RESUMEN, CARGA TÉRMICA TOTAL PARA INVIERNO.

CONCEPTO Carga térmica a través de:

CALOR SENSIBLE Btu/hr

CALOR LATENTE Btu/hr

Techo, paredes y vidrio. 19602.01 0 Ocupantes. 2285.712 1333.28 Alumbrado y equipo. 73324.8 0 Infiltración. 0 0 Efecto solar. 0 0

Total. 95212.522 1333.28

4.10 PSICROMETRÍA DEL AIRE.

La psicrometría estudia las propiedades termodinámicas de mezclas de gas con vapor. En particular, la mayoría de las aplicaciones se refieren al aire húmedo, considerado como la mezcla de aire seco y vapor de agua.


La psicrometría resulta útil en el diseño y análisis de sistemas de almacenamiento y procesado de alimentos, diseño de equipos de refrigeración, estudio del secado de alimentos, estudios de aire acondicionado y climatización, torres de enfriamiento, y en todos los procesos industriales que exijan un fuerte control del contenido de vapor de agua en el aire.

En esta sección hablaremos principalmente de las características del aire seco y sus mezclas con vapor de agua, calores específicos, volumen y temperaturas.

4.10.1 AIRE

El aire normal, conocido como aire húmedo en psicrometría está constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua.

El aire seco es una mezcla de varios gases, siendo la composición general la siguiente:

• Nitrógeno 77% • Oxígeno 22% • Dióxido de carbono y otros gases: 1%

El aire tiene la capacidad de retener una cantidad variable de vapor de agua en relación a la temperatura del aire. A menor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura, mayor cantidad de vapor de agua; a presión atmosférica constante.

4.10.2 TEMPERATURA DE BULBO SECO.

Es la temperatura del aire la cual se registra por medio de un termómetro ordinario. El bulbo del termómetro del bulbo seco no ha sido humedecido, se registra por medio de un termómetro ordinario, [prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire]. Se puede obtener con el termómetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo, reflectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que no absorbe radiación.


4.10.3 TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO.

Es la temperatura medida por un termómetro cuyo bulbo está cubierto por una tela mojada, expuesto a una corriente de aire que se mueve rápidamente (aproximadamente 900 ft/min).

La temperatura de bulbo húmedo es influida por la humedad, no es una medida directa de la humedad debido a que está influida también por la temperatura de bulbo seco. Puesto que la temperatura de bulbo húmedo es el efecto combinado del contenido de humedad (calor latente) y la temperatura de bulbo seco (calor sensible), el bulbo húmedo mide el calor total.

4.10.4 TEMPERATURA O PUNTO DE ROCÍO.

Es la temperatura por debajo de la cual comienza la condensación de humedad. También es el punto máximo de humedad. La temperatura de punto de rocío del aire es una medida del contenido de humedad o humedad absoluta del aire. Esto se debe al hecho de que la cantidad de vapor de agua en el aire es siempre la misma para el punto de rocío dada.

4.10.5 HUMEDAD RELATIVA

Es la diferencia entre el vapor de agua que está presente en el aire y la mayor cantidad de vapor de agua que puede contener el aire a la misma temperatura. La humedad relativa se expresa en porcentaje. Para una TBS dada una libra de aire puede contener una cantidad definida y determinada de vapor de agua.

Cuando 1lb de aire contiene esa cantidad determinada de vapor de agua, se dice que dicho aire está saturado, en consecuencia ha llegado al punto máximo de HR.

A medida que desciende la TBS del aire saturado su capacidad para contener vapor de agua también se reduce por lo tanto se condensara una cierta cantidad del vapor de agua que está en el aire. La HR no puede ser superior al 100%.

Al 100% de HR (Punto de saturación) las temperaturas de bulbo seco, bulbo húmedo y la de punto de rocío son idénticas.


4.10.6 VOLUMEN ESPECÍFICO EN PSICROMETRÍA.

Se refiere a los pies cúbicos de la mezcla por libra de aire seco. Tomando en cuenta el contenido de vapor de agua.

4.10.7 USO DE LA CARTA PSICROMÉTRICA

Con dos propiedades del aire, se pueden localizar sus condiciones en la Carta Psicométrica y todas las otras propiedades pueden ser encontradas con la lectura en la escala apropiada.

Figura 1 ilustra el trazo de una condición localizada en la intersección de las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco. La temperatura de bulbo seco está representada en la carta por las líneas verticales con su escala al fondo de la carta. La temperatura de bulbo húmedo es leída a lo largo de la línea de saturación y está representada en la carta por las líneas diagonales sólidas. La entalpía de saturación, para una temperatura de bulbo húmedo dada es leída de la escala diagonal a la izquierda usando las líneas diagonales que se extienden desde la línea de saturación.

Fig. 1 BULBO SECO Y BULBO HUMEDO


Figura 2 Ilustra el trazo de una condición en la intersección de la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa. La humedad relativa está representada en la carta por las líneas curvas que están marcadas en por ciento de humedad relativa.

Fig. 2 BULBO SECO Y HUMEDAD RELATIVA

Figura 3 Ilustra el trazo de una condición en la intersección de la temperatura de bulbo seco y la temperatura de rocío. La temperatura de rocío es leída a lo largo de la línea de saturación que intercepta la línea horizontal de humedad específica. El valor de la humedad específica es leída de las escalas a la derecha en libras o granos de humedad por libra de aire seco mediante la selección de la escala apropiada.

Fig.3 BULBO SECO Y PUNTO DE ROCIO


Figura 4 Ilustra la determinación del volumen especificó desde la carta. El volumen especificó está representado por las líneas diagonales punteadas marcadas en pies cúbicos por libra del aire seco. Los puntos intermedios son leídos por la interpolación entre las líneas.

Fig. 4 VOLUMEN ESPECÍFICO

Figura 5 Ilustra el uso del factor calor sensible para determinar las condiciones del aire requerido para satisfacer un espacio con una temperatura especificada y una condición de carga. El factor de calor sensible es la relación del calor sensible interno a la carga de calor total interna del espacio que está siendo acondicionado. El aire suministrado al espacio a cualquier condición de temperatura localizada sobre la línea de relación (y dentro del volumen propio) corresponderá a la carga del cuarto.

Fig. 5 FACTOR DE CALOR SENSIBLE


4.11 CÁLCULO PSICOMÉTRICO PARA VERANO.

4.11.1 Cálculo del volumen de aire requerido, es decir, el volumen de la manejadora de aire.

Fórmula.

𝑉 =𝑄𝑆𝑇

(𝑐𝑝/𝑐𝑣)(60)(∆𝑇)

Donde:

V= Volumen de la manejadora de aire. En unidades CFM (Pie cubico por minuto.)

Qst = Calor sensible total. Valor obtenido del balance térmico y que en este caso corresponde a 226566.7 Btu/hr.

Cp/Cv = relación de calor especifico y calor variable. Para el caso de la Cd. de México a 2,249 m.s.n.m. corresponde el valor de 0.015.

∆T= Diferencial ó variación de temperatura. El valor seleccionado de 15°F corresponde a que es una instalación de alta calidad y en consideración con el confort de los usuarios.

Sustituyendo datos:

𝑉 =(226566.7)

(0.015)(60)(15)= 16782.718 𝐶𝐹𝑀

A continuación se obtendrá el valor de la masa del aire, ocupando para su cálculo el valor del volumen específico, que es el volumen que ocupa la mezcla de aire seco y vapor de agua por unidad de masa de aire seco, éste valor lo obtendremos a través de la intersección de los valores de temperatura de bulbo seco y humedad relativa de las condiciones de diseño interiores (obtenidos de la norma del IMSS) mediante el uso de la carta psicrométrica.

Fórmula.

𝑚 =𝑉(60)𝑣


De donde:

m= masa del aire. (Lb/hr)

V= Volumen de la manejadora de aire. (CFM)

60= factor de conversión.

v= volumen especifico. De acuerdo a la tabla psicrométrica el valor corresponde a 13.55 pies3 /lb.

Sustituyendo valores.

𝑚 =(16782.718)(60)

(13.55)= 74314.618 𝑙𝑏/ℎ𝑟

Calculando la variación de calor sensible:

∆ℎ𝑠=𝑄𝑠𝑡𝑚

=227899.9874314.618

= 3.066 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏

Calculando el calor sensible en el interior del quirófano.

𝐶𝑝𝑎𝑖𝑟𝑒 = 1.005 𝑘𝐽/𝑘𝑔 °𝐾

1KJ/Kg °k = 0.23885 Btu/lb, por lo tanto Cp aire = 0.24 Btu/lbm °F

Fórmula.

ℎ𝑠2 = �𝐶𝑝 �(𝑇𝐵𝑆2)

De donde:

hS2 = Calor sensible en el interior del quirófano. (Btu/lb)

CP = Calor especifico del aire = 0.240 Btu/lbm °F

TBS2 = Temperatura de bulbo seco en el interior del quirófano.= 71.6 °F

Sustituyendo:

ℎ𝑠2 = (0.24)(71.6) = 17.184𝐵𝑡𝑢𝑙𝑏


Calculando el calor sensible en la inyección.

Fórmula.

𝒉𝑺𝟏 = (𝒉𝑺𝟐 − ∆𝒉𝒔)

Sustituyendo los valores obtenidos anteriormente:

ℎ𝑆1=(17.184 − 3.060) = 14.124 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calculando la temperatura de bulbo seco en la inyección.

En esta parte se obtendrá la temperatura de bulbo seco en la inyección pero de forma empírica, esto es, el resultado es meramente teórico (es por eso que el valor de la masa es considerado como uno) y nos servirá para posteriormente recalcular el volumen de la manejadora de aire, con valores corregidos y cercanos a las condiciones reales.

Fórmula.

𝑇𝑏𝑠1 = �ℎ𝑆1𝐶𝑃𝑚

�

Sustituyendo:

𝑇𝑏𝑠1 =(14.124)(0.24)(1)

= 58.85 °𝐹

Obteniendo el diferencial de temperatura ∆T corregida para recalcular el volumen y conocer los valores del punto de inyección.

Fórmula.

∆𝑇 = (𝑇𝑏𝑠2 − 𝑇𝑏𝑠1)

Sustituyendo:

∆𝑇 = (71.6 − 58.85) = 13.1 °𝐹

A continuación se calculara la temperatura de bulbo seco de inyección corregida, para obtenerlo se realizara el reajuste de la manejadora de aire, y para ello utilizaremos el valor de Calor Sensible total Qst= 226566.7 Btu/hr obtenido en el balance térmico.


Cálculo del volumen de manejadora de aire.

𝑉 =(226566.7)

(0.015)(60)(13.1) = 19216.853 𝐶𝐹𝑀

Calculando la masa en el interior y el volumen específico a través de la carta psicrométrica.

V= 19216.853 CFM (volumen de la manejadora de aire)

v = 13.55 ft3/lb. (Volumen especifico).

𝑚 =(19216.853)(60)

(13.55)= 85093.076 𝐿𝑏/ℎ𝑟

Variación de calor sensible (∆hs).

∆ℎ𝑠 =𝑄𝑠𝑡𝑚

=(226566.7)

(85093.076) = 2.6625 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calor sensible en el interior del quirófano.

ℎ𝑆2 = (𝑚)�𝐶𝑝�(𝑇𝑏𝑆2) = (1)(0.24)(71.6) = 17.184 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calor Sensible en el exterior.

ℎ𝑆1 = (ℎ𝑆2 − ∆ℎ𝑠) = (17.184 − 2.6625) = 14.52 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Temperatura de Bulbo Seco en el exterior (punto de inyección).

𝑇𝑏𝑆1 =(ℎ𝑆1)

�𝐶𝑝�(𝑚)=

(14.52)(0.24)(1)

= 60.5 °𝐹

Masa de aire en el interior del quirófano a acondicionar.

𝑚 =(𝑉)(60)

(𝑣)=

(19216.853)(60)(13.55)

= 85093.076 𝐿𝑏/ℎ𝑟


Variación del calor del aire al pasar al quirófano.

∆ℎ𝑆 =𝑄𝑇𝑚

=(227899.98)(85093.076)

= 2.678 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Con el valor de TBS de diseño interior y la humedad relativa (ambos valores especificados en la norma del IMSS) se calcula la cantidad de calor en el interior con ayuda de la carta psicrométrica, quedando el valor siguiente:

ℎ𝑇2 = 26.3 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Con los datos obtenidos podemos obtener el calor total de inyección.

ℎ𝑇1 = (ℎ𝑆2 − ∆ℎ𝑠) = (26.3 − 2.678) = 23.622 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

4.12 CÁLCULO PSICROMETRICO PARA INVIERNO.

Para el cálculo en invierno se utilizaran los valores de calor total (QT), Calor Sensible Total (Qst) y Calor Latente Total (Qlt) obtenidos anteriormente en el cálculo del Balance Térmico para Invierno.

QT= 101183.471 Btu/hr

Qlt= 1333.58 Btu/hr

Qst =99688.605 Btu/hr

Volumen de la manejadora de aire.

Recordemos que el valor del diferencial de temperatura ∆t= 40°F debido a que se trata de una instalación de alta calidad, la fórmula utilizada es la misma que se uso para la manejadora de aire en el cálculo psicrométrico para verano.

𝑉 =(99688.605)

(0.015)(60)(40) = 2769.127 𝐶𝐹𝑀

Como se puede observar el volumen de la manejadora de aire para verano es mayor que su similar para invierno, por lo tanto, se utilizara el valor del cálculo para verano, esto con la finalidad de cubrir con las demandas máximas.

V= 19216.853 CFM (volumen de la manejadora de aire)


Variación de calor sensible del aire en el lugar a condicionar.

∆ℎ𝑆 =𝑄𝑆𝑇𝑚

=(99688.605)(85093.076)

= 1.171 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calor Sensible en el interior del quirófano.

ℎ𝑆2 = (𝑚)�𝐶𝑝�(𝑇𝑏𝑆2) = (1)(0.24)(71.6) = 17.184 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calor Sensible en el punto de inyección.

ℎ𝑆1 = (ℎ𝑆2 − ∆ℎ𝑠) = (17.184 − 1.171) = 16.013 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calculo de temperatura de Bulbo seco en inyección.

𝑇𝑏𝑆1 =(ℎ𝑆1)

�𝐶𝑝�(𝑚)=

(16.013)(0.24)(1)

= 66.72°𝐹

A continuación se obtendrá la variación de calor sensible, el valor de la masa será la misma.

𝑚 =(𝑉)(60)

(𝑣)=

(19216.853)(60)(13.55)

= 85093.076 𝐿𝑏/ℎ𝑟

∆ℎ𝑆 =𝑄𝑇𝑚

=(101183.471)(85093.076)

= 1.1890 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

De la carta psicrométrica obtenemos el calor total interior del quirófano, usando el valor de temperatura de bulbo seco en la inyección y la humedad relativa.

ℎ𝑇2 = 23.5 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Calor total del punto de inyección.

ℎ𝑇1 = (ℎ𝑇2 − ∆ℎ𝑇) = (23.5 − 1.1890) = 22.311 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏


4.13 CÁLCULO DEL SERPENTÍN DE ENFRIAMIENTO

Considerando el valor del calor sensible hs1 que corresponde a las características de inyección en verano es:

hs1=14.52 BTU/lb

El valor de calor sensible hs3 correspondiente a las características del exterior y calculadas de la tabla psicrométrica con los valores de las condiciones de exterior es:

Condiciones exteriores en verano

Tbs3 = 86°F

Hr3= 25%

En la tabla nos da un valor

Hs3=28.2Btu/lb

Masa de aire

m = 85093.076 (lb/hr)

QS = (hs1-hs3) m

QS = (14.52-28.2) (85093.076)

QS = -1164082.63 Btu/hr

El signo negativo nos indica que se trata de un serpentín de enfriamiento

4.14 CÁLCULO DEL HUMIDIFICADOR

Al igual que en el cálculo anterior se consideran las humedades absolutas de inyección y del exterior. Estas también serán calculadas por medio de la carta psicrométrica.

Teniendo Tbs1=60.5 °F

Y el valor de hs1=14.52

Ha1 =.0002 lb de humedad / lb aire seco


Y para ha3

hs3 = 28.2zxBTU/lb

Tbs3 = 86°F

Ha3 = .0063 lb de humedad / lb aire seco

Así que:

Ha = (ha1-ha3) m

Ha = (.0002-.0063) (85093.076)

Ha = -519.071 lb de humedad/ hr

El signo negativo nos indica que es un deshumidificador

4.15 CÁLCULO DEL SERPENTÍN DE CALEFACCIÓN

Utilizaremos ahora los datos de hs1 para invierno

hs1 = 16.013 Btu/lb

m= 85093.076 (lb/hr)

Y para hs3 contamos con las condiciones de exterior para invierno y con estos datos y la tabla psicrométrica calculamos hs3.

Tbs3 = 32°F

Hr= 40 %

hs3 = 9.2 BTU/lb

Qs = (hs1-hs3) m

Qs = (16.013-9.2) (85093.076)

Qs = 579738.716 Btu/hr

El signo positivo nos indica que es un serpentín de calefacción


4.16 CÁLCULO DEL HUMIDIFICADOR PARA INVIERNO

Ahora se tendrán en cuenta las humedades absolutas de invierno. Para calcularlas utilizaremos la carta psicrométrica.

Teniendo Tbs1 = 66.72 °F

Y el valor de hs1 = 16.013


Y para ha3

hs3 = 9.2BTU/lb

Tbs3 = 32°F


Así que:

Ha = (ha1-ha3) m

Ha = (.0002-.0014) (85093.076)

Ha = -102.11.071 lb de humedad/ hr

El signo negativo nos indica que es un deshumidificador

4.17 CÁLCULO DEL EXTRACTOR DE AIRE

Para nuestro espacio es necesario un extractor de aire que elimine 1/3 del aire que inyecta la manejadora para mantener una presión doble positiva dentro del local, que es lo que marca la norma para este tipo de recintos. Por lo tanto tenemos:

𝑉𝑒𝑥𝑡 =𝑉𝑀3

𝑉𝑒𝑥𝑡 =19216.85

3

𝑉𝑒𝑥𝑡 = 6405.61 𝐶𝐹𝑀


Con el valor obtenido se seleccionó el extractor marca Soler and Palau que tiene las siguientes especificaciones:

Ventilador Centrífugo Vent-Set de extracción simple modelo CMI-710

- Transmisión mediante poleas y bandas

Punto Requerido Caudal C.F.M.

P. Estática inch

Temperatura (°C)

Altura (m)

Densidad (kg/m3)

Frecuencia Hz

Tensión V

6,400 0.20 20 2240 0.95 60 440

Punto de Trabajo Caudal C.F.M.

P. Estática inch

P. Dinámica inch

P. Total inch

Pot. Abs. HP

Vel. Imp. m/s

Vel. Vent. r.p.m.

6,412 0.01 0.00 0.01 0.62 7.1 549

Construcción Tipo Tamaño Peso

Kg

CM-1 710 249

Características del Motor Vel. Mot.

r.p.m. Pot. Mot.

HP Polos Int. Nom

A (220v) Int. Nom. A(440v)

IP Certificación

1,725 0.75 4 - - IP-55 ST


4.18 SELECCIÓN DEL EQUIPO A UTILIZAR

La normatividad del IMSS nos indica que el equipo apropiado para ser utilizado es una manejadora de aire tipo multizona, este equipo acondicionara el aire de los pasillos y, al mismo tiempo y siendo lo más importante, la sala de quirófanos.

Fig. 4.18.1 UNIDAD MANEJADORA TIPO MULTIZONA Con serpentín de expansión directa. (3 zonas como máximo). 100% Aire Exterior

SIMBOLOGÍA.

1. Termostato modelo T775A1027 o equivalente para refrigeración. 2. Termostato de zona modelo T775f1055 o equivalente para refrigeración. 3. Sección de filtros. 4. Sección de ventilador 5. Transformador modelo 198162AA o equivalente. 6. Sensor de temperatura modelo C7100 o equivalente. 7. Sección de aire exterior. 8. Modutrol modelo M9184F1000 o equivalente. 9. Acoplamiento para compuerta modelo Q605A1070 o equivalente. 10. Sección de compuertas de zona.


AE AIRE EXTERIOR

RE REJILLA DE EXTRACCIÓN

TC TABLILLA DE CONEXIÓN EN UNIDAD CONDENSADORA

NOTA: para asegurar el correcto funcionamiento, estos equipos deberán ser instalados por personal especializado.

4.18.1 UBICACIÓN DEL EQUIPO

La localización de cuartos de equipos para alojar las Unidades Manejadoras de Aire debe ser preferentemente al centro de carga de las áreas o servicios que van a acondicionar, procurando que estas no excedan de 750 m2 por unidad y evitar recorridos de ductos mayores de 50 m.

Para determinar las dimensiones de un cuarto o caseta de equipos, se deberán utilizar los siguientes criterios:

- Considerar áreas de servicio común con otras instalaciones, cuando las haya.

- Las Unidades Manejadoras de Aire, requieren espacios de 1.5 veces el largo y 2 veces el ancho de las dimensiones de las mismas, para áreas de servicio de flechas, serpentines, motores modulantes (para unidades multizonas), filtros y toma de aire exterior.

Por las consideraciones anteriores las dimensiones mínimas para las casetas o cuartos de equipos que deberán solicitarse al Arquitecto proyectista son las siguientes:

- Para una Unidad Manejadora de Aire, un cuarto de 6.00 X 4.50 m. como mínimo.

- Para dos Unidades Manejadoras de Aire, un cuarto de 7.2 X 7.2 m. como mínimo.

- Para tres Unidades Manejadoras de Aire, un cuarto de 11.50 X 7.2 m. como mínimo.

- Para cuatro Unidades Manejadoras de Aire, un cuarto de 15.00 X 7.20 m. como mínimo.

Para todos los casos anteriores, los cuartos de equipos deberán tener una altura libre de 2.40 m. mínimo, del lecho bajo de trabes al nivel de piso terminado.


4.19 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE EN EL ÁREA DE QUIRÓFANO

Para la distribución y extracción del aire en las diferentes salas del quirófano, se necesitara para el transporte del aire de una serie de ductos interconectados, el aire al fluir por estos ductos tiene un roce con las paredes del ducto provocando que el motor que acciona el ventilador o extractor necesite de más energía para su manejo esto debido a que en el interior del ducto se forman remolinos por los continuos cambios de dirección un buen proyecto trata de minimizar la energía utilizada por los motores y contribuir al ahorro de energía.

En condiciones ideales si el aire fluye uniformemente y las líneas de trayectoria que describe son paralelas y bien definidas se llama flujo laminar, cuando el flujo es irregular como en el caso del aire acondicionado se le llamara flujo turbulento.

Como primera etapa para la instalación de ductos procederemos al cálculo de las dimensiones. Como primer punto tenemos la siguiente tabla que nos indica los tipos de instalaciones clasificadas de acuerdo a la velocidad del aire.

Tipo de instalación Velocidad del aire (ft/min)

Instalación muy silenciosa 700 a 800

Instalación silenciosa 1000 a 1800

Instalaciones comerciales 2200 a 2500

Instalaciones industriales 3000 a 3500

Tabla 4.19.1 Tipos de instalación de ductos

Seleccionaremos una velocidad del aire 1200 ft/min que correspondería a una instalación silenciosa.

V = 1200 ft/min = 6 m/s


Ahora necesitamos saber el caudal de entrada por sala, el caudal del pasillo central y del pasillo exterior.

CFM Totales 19216.85

Local volumen por área en m3 CFM

8 Salas 733.60 10075.24

Pasillo exterior 481.52 6613.18

Pasillo central 184.10 2528.42

volumen total 1399.22

m3/h

volumen por sala 1259.41 CFM

2139.74 m3/h

Tabla 4.19.2 Resumen de caudales

4.20 CÁLCULO DE DUCTOS

El aire que circula por la red de conductos, recibe la energía de impulsión (aspiración) por medio de un ventilador. Esta energía debe ser suficiente para que el aire sea distribuido a todos los locales a acondicionar, en las condiciones previstas de caudal, temperatura y velocidad, según las condiciones de diseño.

El problema reside en el diseño correcto de las dimensiones de los conductos, para que circule por ellos el caudal previsto, y para que la energía total del aire sea capaz de vencer de manera equilibrada las inevitables pérdidas que se producen en todo proceso de flujo dinámico en conductos.


Estas pérdidas son de dos tipos:

Pérdidas por rozamiento, debido a la viscosidad del fluido. Dependen de la geometría, la rugosidad interna de los conductos y el régimen de movimiento del aire.

Pérdidas dinámicas, causadas por las perturbaciones de velocidad, por cambios direccionales o por variaciones bruscas de la temperatura.

4.20.1 PÉRDIDAS DE CARGA POR ROZAMIENTO

Se deben a la viscosidad del fluido, y a las variaciones de dirección y choques de las partículas de aire dentro del régimen de turbulencia, en las condiciones habituales para la climatización. Las pérdidas se producen a lo largo de toda la extensión lineal del conducto, y se expresan en valores de pérdidas de la presión total por unidad de longitud del conducto considerado: (Pa/m) ó (mm.c.a./m). El cálculo de pérdidas de carga mediante formulación es complicado, ya que depende de un número de factores considerable en forma de ecuaciones exponenciales, establecidas por Darcy-Weisbach y Colebrook. Únicamente es posible la utilización de estas fórmulas con métodos informáticos, mediante el software adecuado.

Otro método más práctico, si no se dispone de software, es la utilización de Gráficos de Rozamientos, que se establecen para una geometría del conducto, tipo de material (única rugosidad absoluta), y unas condiciones del aire en temperatura y densidad, así como de presión atmosférica (altura).Las variaciones en las condiciones señaladas en los gráficos necesitan factores de corrección que, aplicándose a los obtenidos directamente de las Gráficas de Rozamiento, darán el valor de pérdida de carga real buscado.

La energía suministrada al sistema de impulsión se establece en forma de 2 presiones:

a) Presión estática Ps que es por la compresión del fluido dentro del ducto esta presión es positiva en impulsión y negativa en aspiración, esta es máxima en el punto y va decreciendo hasta cero a lo largo del conducto.

b) La presión dinámica Pd, es la presión generada por la velocidad del fluido


La presión total Pt es la suma de Ps + Pd; Pt es negativa en aspiración y positiva en impulsión.

𝑃𝑡 = 𝑃𝑠 + 𝑃𝑑

La presión se mide en N/m2 = Pa en calculo de aire acondicionado se utiliza en mm.c.a que es igual 9.81Pa

4.20.2 SELECCIÓN DE DUCTOS

El procedimiento para la selección de ductos consistió en la utilización de un software de computadora de la marca McQuay (Ductsizer by McQuay Air Conditioning) tomando en cuenta que la norma tiene un parámetro de caída de presión de 0.1 in. WC/100ft e introduciendo el cálculo a 71.6 °F de aire equivalentes a 22°C que es la condición optima requerida por la norma del IMSS. En la herramienta para el diseño de ductos se introducen las siguientes variables:

a) Medición de flujo en CFM

b) Caída de presión de 0.1 in. WC/100ft

c) Ve flujo = Variable al cambio de CFM

Introduciendo estas variables se obtiene:

A. Diámetro equivalente en pulgadas o la medida de un ducto cuadrado en pulgadas

La finalidad de colocar varios diámetros a lo largo del ducto principal es que el aire de entrada a los diferentes locales se mantenga constante. De esta manera se respetan los valores del cálculo.

Dentro del ducto, la perdida de presión se mantendrá constante pero la velocidad del flujo no. El caudal en CFM’s se mantendrá en cada área a acondicionar.


Los resultados obtenidos mediante el ductulador, insertando las variables mencionadas anteriormente, son los siguientes:

Tramo de ductos Medida (in) CFM Longitud (m)

Ducto de inyección principal 30"x30" 10080 5.5 Ducto de inyección principal pt2 30"x26" 7560 5.5 Ducto de inyección principal pt3 30"x18 5040 7 Ducto de inyección principal pt4 30"x12" 2520 5.5 Ducto de inyección por difusor (8 pzs) 14"x14" 1260 2.5 Ducto de inyección en pasillo central 18"x16" 2530 11 Ducto de inyección en pasillo central pt2 18"x12" 1260 7 Ducto flexible con recubrimiento fibra de vidrio (2pzs) 16" 1260 3 Ducto de inyección en pasillo lateral 22"x18" 3300 19 Ducto de inyección en pasillo pt2 18"x16" 2200 13 Ducto de inyección en pasillo pt3 14x12 1100 11 Ducto de inyección en pasillo lateral 22"x18" 3300 19 Ducto de inyección en pasillo pt2 18"x16" 2200 13 Ducto de inyección en pasillo pt3 14x12 1100 11 Ducto de retorno principal 20"x20" 3360 5.5 Ducto de retorno principal pt2 16"x16" 1680 11 Ducto de retorno principal pt3 14"x14" 1260 10 Ducto de retorno principal pt4 14"x10" 840 1.5 Ducto de retorno principal pt5 10"x8" 420 12 Ducto de retorno por difusor (4pzas) 10"x8" 420 1.5 Ducto de retorno de pasillo central 10"x14" 840 8 Ducto de retorno de pasillo central pt2 10"x10" 560 7 Ducto de retorno de pasillo central pt3 8"x8" 280 7 Se utilizaran dos ramales principales, uno de inyección y otro de extracción. De estos ramales principales se derivan ductos hacia las zonas a acondicionar, tanto de inyección como de retorno.


4.20.3 CUANTIFICACIÓN DE LÁMINA EN EL SISTEMA DE DUCTOS

Los ductos son fabricados de lámina galvanizada. Para determinar la cantidad de lámina a utilizar seguiremos el siguiente método, el cual se basa en el uso de tablas (localizadas en anexos).

Paso 1.- Selección del calibre adecuado

La siguiente tabla muestra los calibres de lámina existentes en el mercado. Para seleccionar el calibre adecuado se tomará como referencia el lado más largo del ducto y se selecciona el calibre correspondiente.

Calibre de Lámina Lado mayor del ducto calibre #26 Hasta 30 cm (12") calibre #24 De 33 cm hasta 76cm (13"--30") calibre #22 De 79 cm hasta 152cm (31"--60") calibre #20 De 155cm hasta 229cm (61"--90") calibre #16 De 231cm (91") en adelante

Diámetro

0" .---------. 12" Calibre 26 13" .---------. 30" Calibre 24 31" .---------. 54" Calibre 22 55" .---------. 84" Calibre 20 85" .---------. 96" Calibre 18 97" .---------. 120" Calibre 16

Tabla 4.20.3.1 Calibres de lámina

Paso 2.- Cálculo del semiperimetro

El semiperimetro se calcula sumando la medida de los lados del ducto y dividiéndolo entre dos. Se calculó el semiperimetro para todos los ductos utilizados.

Paso 3.- Selección del factor para el cálculo de los kg de lámina

El factor de multiplicación está dado en kg/m. Éste factor lo seleccionamos de tablas (ver anexo) y al multiplicarlo por la longitud del ducto nos da los kg a utilizar.

El desperdicio de lámina se debe considerar para el cálculo total de kg siendo este de 10%.


Tramo de ductos Medida (in) Longitud (m) Semiperimetro Calibre

utilizado Factor kg/m kg por ducto

Ducto de inyección principal 30"x30" 5.50 60.00 24.00 18.89 103.90 Ducto de inyección principal pt2 30"x26" 5.50 56.00 24.00 17.85 98.18 Ducto de inyección principal pt3 30"x18 7.00 48.00 24.00 15.17 106.19 Ducto de inyección principal pt4 30"x12" 5.50 42.00 24.00 13.24 72.82 Ducto de inyección por difusor (8 pzs) 14"x14" 2.50 28.00 24.00 8.85 177.00 Ducto de inyección en pasillo central 18"x16" 11.00 34.00 24.00 10.71 117.81 Ducto de inyección en pasillo central pt2 18"x12" 7.00 30.00 24.00 9.52 66.64 Ducto flexible con recubrimiento fibra de vidrio (2pzas)

16" 3.00 .---------------. 0.00

Ducto de inyección en pasillo lateral 22"x18" 19.00 22.00 24.00 6.96 132.24 Ducto de inyección en pasillo pt2 18"x16" 13.00 34.00 24.00 10.71 139.23 Ducto de inyección en pasillo pt3 14x12 11.00 26.00 24.00 8.25 90.75 Ducto de inyección en pasillo lateral 22"x18" 19.00 40.00 24.00 12.64 240.16 Ducto de inyección en pasillo pt2 18"x16" 13.00 34.00 24.00 10.71 139.23 Ducto de inyección en pasillo pt3 14x12 11.00 26.00 24.00 8.25 90.75 Ducto de retorno principal 20"x20" 5.50 40.00 24.00 12.64 69.52 Ducto de retorno principal pt2 16"x16" 11.00 32.00 24.00 10.11 111.21 Ducto de retorno principal pt3 14"x14" 10.00 28.00 24.00 8.85 88.50 Ducto de retorno principal pt4 14"x10" 1.50 24.00 24.00 7.58 11.37 Ducto de retorno principal pt5 10"x8" 12.00 18.00 26.00 5.68 68.16 Ducto de retorno por difusor (4pzas) 10"x8" 1.50 18.00 26.00 5.68 68.16 Ducto de retorno de pasillo central 10"x14" 8.00 24.00 24.00 7.58 60.64 Ducto de retorno de pasillo central pt2 10"x10" 7.00 20.00 26.00 6.32 44.24 Ducto de retorno de pasillo central pt3 8"x8" 7.00 16.00 26.00 5.05 35.35 Kg totales 2132.04 Desperdicio 10% Kg reales 2345.24

Tabla 4.20.3.2 Cálculo total de ductos en kg.


4.20.4 AISLAMIENTO EXTERIOR DE DUCTOS

Es de vital importancia que los ductos tanto de inyección como de extracción se mantengan aislados térmicamente del ambiente exterior para evitar pérdida de energía (calor o frio) a través de ellos viéndose reflejado en el aumento de consumo de energía eléctrica.

Para el aislamiento de los ductos de Aire Acondicionado, se utiliza la colchoneta de fibra de vidrio con una densidad de 16 Kg/m3 (1 libra por pie cúbico). Si la dimensión del lado mayor del ducto excede los 100 cm se deberán utilizar accesorios de fijación (clips) ó placas de una densidad de 24 Kg/m3 (1.5 Lb/ft3) de densidad para evitar el abultamiento del aislante.

• Aislamientos para aire caliente.- Los ductos que conducen aire caliente para calefacción se deben aislar con colchoneta de fibra de vidrio y cubiertos con papel kraft para proteger su superficie.

• Aislamientos para aire frío.- Los ductos que conducen aire frío se deben aislar con colchoneta de fibra de vidrio y recubrir con una barrera de vapor de papel kraft y aluminio de 0.025 mm (0.001”) de espesor con un traslape de 50 mm sellado en sus juntas. Es recomendable el uso de la colchoneta de fibra de vidrio integrada con el papel kraft y el papel aluminio reforzado, con cinta en sus uniones, pues es más económica, resistente, fácil de aplicar y tiene una apariencia más uniforme.

4.20.5 CÁLCULO DEL RECUBRIMIENTO PARA DUCTOS

Al igual que el cálculo de lámina galvanizada, el cálculo de la fibra de vidrio consta de los siguientes pasos:

Paso 1.- Cálculo del semiperimetro.

Paso 2.- Selección del factor en m2/m para el cálculo de la fibra.

Paso 3.- Multiplicación de la longitud del ducto por el factor para calcular los metros cuadrados de fibra a utilizar.

El desperdicio de de fibra de vidrio se debe considerar para el cálculo total de m2 siendo este de 10%.


Tramo de ductos Medida (in)

Longitud (m) Semiperimetro Espesor del

recubrimiento Factor m2/m

m2 de fibra por ducto

Ducto de inyección principal 30"x30" 5.50 60.00 1" 3.10 17.05 Ducto de inyección principal pt2 30"x26" 5.50 56.00 1" 2.90 15.95 Ducto de inyección principal pt3 30"x18 7.00 48.00 1" 2.50 17.50 Ducto de inyección principal pt4 30"x12" 5.50 42.00 1" 2.20 12.10 Ducto de inyección por difusor (8 pzs) 14"x14" 2.50 28.00 1" 1.50 30.00 Ducto de inyección en pasillo central 18"x16" 11.00 34.00 1" 1.80 19.80 Ducto de inyección en pasillo central pt2 18"x12" 7.00 30.00 1" 1.60 11.20

Ducto flexible con recubrimiento fibra de vidrio (2pzas) 16" 3.00 .---------------. 1" 0.00

Ducto de inyección en pasillo lateral 22"x18" 19.00 22.00 1" 1.20 22.80 Ducto de inyección en pasillo pt2 18"x16" 13.00 34.00 1" 1.80 23.40 Ducto de inyección en pasillo pt3 14x12 11.00 26.00 1" 1.40 15.40 Ducto de inyección en pasillo lateral 22"x18" 19.00 40.00 1" 2.10 39.90 Ducto de inyección en pasillo pt2 18"x16" 13.00 34.00 1" 1.80 23.40 Ducto de inyección en pasillo pt3 14x12 11.00 26.00 1" 1.40 15.40 Ducto de retorno principal 20"x20" 5.50 40.00 1" 2.10 11.55 Ducto de retorno principal pt2 16"x16" 11.00 32.00 1" 1.70 18.70 Ducto de retorno principal pt3 14"x14" 10.00 28.00 1" 1.50 15.00 Ducto de retorno principal pt4 14"x10" 1.50 24.00 1" 1.30 1.95 Ducto de retorno principal pt5 10"x8" 12.00 18.00 1" 1.00 12.00 Ducto de retorno por difusor (4pzas) 10"x8" 1.50 18.00 1" 1.00 6.00 Ducto de retorno de pasillo central 10"x14" 8.00 24.00 1" 1.30 10.40 Ducto de retorno de pasillo central pt2 10"x10" 7.00 20.00 1" 1.10 7.70 Ducto de retorno de pasillo central pt3 8"x8" 7.00 16.00 1" 0.50 3.50

m2 totales 350.70

Desperdicio 10%

m2 reales 385.77 Tabla 4.20.5.1 Recubrimiento para ductos (aislante)


4.21 DIFUSIÓN DEL AIRE POR MEDIO DE REJILLAS

La difusión de aire acondicionado sirve para la introducción del aire en los diferentes locales a acondicionado, homogenización del aire en el interior, evitar estratificaciones y compensación de cargas térmicas.

La difusión del aire es de vital importancia ya que gracias a ella se mantiene la temperatura deseada, en una habitación puede haber variaciones de temperatura, pero solo en un rango de 1 °C entre diferentes punto en ella, en un grupo de habitaciones hasta 1.7 °C preferentemente.

TIPOS DE REJILLAS DE INYECCIÓN

• Rejilla de inyección de simple deflexión.

Características: • Aletas horizontales, orientables

independientemente. Construcción:

• En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado.

• Rejilla de inyección de simple deflexión con regulador de caudal.

Características: • Aletas horizontales, orientables

independientemente. • Con regulación de caudal.

Construcción: • En perfil aerodinámico de

aluminio extruido y anodizado.

• Rejilla de inyección de doble deflexión

Características: - Aletas horizontales, orientables

independientemente. Construcción:

- En perfil aerodinámico de aluminio extruido y anodizado.


• Rejilla de inyección de doble deflexión con regulador de caudal

Características: - Aletas horizontales, orientables

independientemente. - Con regulación de caudal.

Construcción: - En perfil aerodinámico de


TIPOS DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN

• Rejillas de extracción de aletas fijas a 45°

Características:

- Aletas horizontales fijas a 45º. Construcción:


• Rejilla de extracción de aletas en V para puertas.

Características:

- Aletas en V con contramarco / sin contramarco.

- Grosor máximo de puerta. - El diseño de las lamas impide ver

desde el interior. Construcción:



TIPOS DE DIFUSORES

• Difusor de conos fijos múltiples

Características:

- Difusor de conos fijos. Construcción:


• Difusor de conos múltiples de alto flujo

Características:

- Difusor de conos fijos de alta inducción.



• Difusor de conos móviles Características:

- Difusor de conos regulables. Construcción:


• Difusor cuadrado Características:

- Difusor con cuatro vías de descarga.

- Compuerta de regulación de mariposa.



• Difusor cuadrado Características:

- Difusor con cuatro vías de descarga.

- Compuerta de regulación de alabes opuestos.




Los difusores son instalados en el techo para así evitar corrientes de aire molestas para las personas.

4.21.1 Distancia de propulsión

Elegir difusores de techo de alcance moderado, generalmente menor o igual al 75% del valor indicado en las tablas. Una distancia de propulsión excesiva puede plantear problemas en muchas instalaciones, lo que no suele ocurrir con distancias cortas.

4.21.2 Disposición del difusor

Un criterio importante para el buen funcionamiento del difusor es su correcta disposición. Esto significa o bien un cuello por lo menos cuatro veces el diámetro del conducto, o bien buenas guías giratorias. Si se emplean paletas o guías, deben estar colocadas perpendicularmente al flujo de aire en la parte superior del cuello y separados 5 cm.

4.21.3 Obstrucciones

Cuando el flujo del aire del difusor se encuentra obstáculos, se tapa una pequeña porción del difusor en el punto de la obstrucción. Normalmente, se emplean bafles del tipo de enganche a este propósito.

4.21.4 Limitación de ruido en las bocas de impulsión

Un buen criterio para cumplir con los niveles de ruido aceptables es seguir las recomendaciones de velocidades de salida, que proporcionan niveles de ruido aceptables para varias aplicaciones.


Fig. 4.21 Valores máximos admisibles de niveles sonoros para el ambiente interior

4.21.5 Selección

La selección debe tener en cuenta para un caudal determinado, el nivel sonoro y el alcance para una velocidad terminal deseada. Los alcances que aparecen en la tabla corresponden a una velocidad en zona ocupada de 0.25 m/s.

A continuación, se muestra la tabla con datos de CFM totales y por área, además de su conversión a m3/h.

CFM Totales 19216.85

Local volumen por área en m3 CFM m3/h 8 Salas 733.60 10,075.24 17,117.95

Pasillo exterior 481.52 6,613.18 11,235.87 Pasillo central 184.10 2,528.42 4,295.82

volumen total 1,399.22

m3/h

volumen por sala 1,259.41 CFM 2,139.74 m3/h


4.22 CÁLCULO DE REJILLAS DE INYECCIÓN PARA PASILLO CENTRAL

Caudal del aire de entrada en pasillo central= 2528 CFM.

Haciendo la conversión a m3/h queda como sigue:

Q pasillo central= 4295 m3/h

V= 1200 ft/min = 6.096 m/s.

Instalaremos dos rejillas a lo largo del pasillo central así que calcularemos el caudal por rejilla en el pasillo.

Q por rejilla en pasillo central = 2147 m3/h

El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB.

Para la selección del difusor tendremos en cuenta la siguiente simbología y tabla

De esta forma en la siguiente tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada


Se escogió la rejilla de 600 x 600 mm tipo 24 x 24, esta tiene las siguientes características:

El hueco en el plafón seria de 675 x 675 mm sumándole los 75mm como marca el diagrama siguiente:

50-FR-4

Difusor cuadrado de cuatro direcciones. Cuello normalizado según norma ISO para montaje en conducto. El hueco libre deberá ser 75 mm superior a la dimensión nominal L x H.

Fig. 4.22.1 Difusor cuadrado de cuatro direcciones

4.23 CALCULO DE REJILLAS DE INYECCIÓN PARA EL PASILLO EXTERIOR

Tenemos el volumen a inyectar en el pasillo exterior que es de 11,235 m3/h, se colocaran 6 rejillas.

Q por rejilla = 1872 m3/h


El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB.

De esta forma en la tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada

Rejilla 525 x 525 mm tipo 21 x 21

El hueco en el plafón seria de 600 x 600 mm sumándole los 75mm como marca el diagrama siguiente:

50-FR-4

Difusor cuadrado de cuatro direcciones. Cuello normalizado según norma ISO para montaje en conducto. El hueco libre deberá ser 75 mm superior a la dimensión nominal L x H. Así el hueco en el plafón será de 300mm x 300mm

Fig. 4.23.1 Difusor cuadrado de cuatro direcciones


4.24 CÁLCULO DE REJILLAS DE INYECCIÓN PARA SALA DE QUIRÓFANO

Utilizaremos una rejilla modelo 20 SH marca Koolair de simple deflexión

Fig. 4.24. Rejilla de inyección

4.24.1DIMENSIONES SOBRE MARCO DE MONTAJE

En el montaje de rejillas sobre marco metálico, la dimensión de hueco se corresponde con la dimensión nominal de las rejillas. Así, una rejilla de una media dada precisará un hueco de las mismas dimensiones.

Fig. 4.24.1 Dimensiones de montaje


4.24.2 DIMENSIONES SOBRE PARAMENTO PARA ATORNILLAR.

En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse 5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla.

Fig. 4.24.2 Dimensiones de paramento

Simple deflexión con compuerta de Regulación Accionamiento de la regulación por el frontal mediante un destornillador.

Fig. 4.24.3 Diagrama de compuerta regulación de accionamiento

Tenemos el caudal por sala en el quirófano 1,259 CFM o 2,139 m3/h colocaremos una rejilla de impulsión.

Q por rejilla = 2139 m3/h

El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De esta forma en la tabla mostrada mas adelanta seleccionaremos la rejilla más adecuada en la tabla.

Así tenemos una rejilla de 900 x 250 mm


Tabla para selección de rejilla de impulsión en sala de quirófano


4.25 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN

Se consideran la siguiente tabla que corresponde a los datos de caudal de aire a extraer en los diferentes locales.

CFM Totales

17295.00

Local volumen

m3 CFM m3/h

8 Salas 733.60 9067.63 15406.01 Pasillo exterior

481.52 5951.81 10112.19

Pasillo central

184.10 2275.56 3866.20

Total 1399.22

El aire a extraer de los diferentes locales es el 10% menos que el de inyección así que el aire a extraer queda como sigue:

19216x.10= 1921.68 CFM

19216-1921.68= 17295 CFM

4.26 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN PARA PASILLO CENTRAL

Se utilizara la rejilla modelo 20 SH marca Koolair de simple deflexión para la extracción de los locales.

Fig. 4.26 Rejilla de extracción


Caudal del aire del pasillo central a extraer es 2,275.56 CFM haciendo la conversión a m3/h queda como sigue:

Q pasillo central = 3866 m3/h

V = 1200 ft/min = 6.096 m/s

Se instalarán dos rejillas a lo largo del pasillo central, así que calcularemos el caudal por rejilla en el pasillo.

Q por rejilla en pasillo central = 1933 m3/h

El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De esta forma en la siguiente tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada.

Que corresponde con una rejilla de 600 x 600 mm


4.26.1 DIMENSIONES SOBRE MARCO DE MONTAJE

En el montaje de rejillas sobre marco metálico, la dimensión de hueco se corresponde con la dimensión nominal de las rejillas. Así, una rejilla de 500 x 300, precisará un hueco de las mismas dimensiones.

Fig. 4.26.1 Dimensiones marco de montaje

4.26.2 DIMENSIONES SOBRE PARAMENTO A ATORNILLAR

En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse 5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla. Así para una rejilla de 500 x 300, el hueco deberá ser de 495 x 295.

Rejilla con compuerta de regulación

Accionamiento de la regulación por el frontal mediante un destornillador.



4.27 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN PARA EL PASILLO EXTERIOR

Se tiene un flujo de 10,112 m3/h, se colocaran 6 rejillas.

Q por rejilla = 1,685 m3/h

El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De esta forma en la tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada

Rejilla 600 x 600 mm tipo 21 x 21.



Fig. 4.27.1 Dimensiones marco de montaje



En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse 5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla. Así para una rejilla de 500 x 300, el hueco deberá ser de 495 x 295.




4.28 CÁLCULO DE REJILLAS DE EXTRACCIÓN PARA SALA DE QUIRÓFANO

Rejilla modelo 20 SH marca Koolair de simple deflexión

Fig. 4.28 Rejilla de extracción





En el montaje sobre paramento para atornillar, para calcular la dimensión del hueco libre, deberá disminuirse5 mm, tanto en largo como en alto, la dimensión nominal de la rejilla. Así para una rejilla de 500 x 300, el hueco deberá ser de 495 x 295.




Se tiene un caudal por quirófano 1,133 CFM o 1,925 m3/h, se realizará la colocación de una rejilla de extracción.

Q por rejilla = 1,925 m3/h

El nivel de ruido para zona hospitalaria es de 40 dB para zona hospitalaria. De esta forma en la tabla seleccionaremos la rejilla más adecuada en la tabla

Así obtendremos la selección de una rejilla de 900 x 400 con las siguientes características:

Velocidad de flujo = 3.2 m/s

Presión estática = 5.8 Pa

Nivel de ruido = 34dB


Tabla de características de rejillas de inyección.

REJILLAS SELECCIONADAS DE INYECCIÓN MARCA KOOLER

Pasillo central Pasillo Exterior Sala de quirófano

2 rejillas a instalar 6 rejillas a instalar 1 rejilla a instalar

Q x rejilla = 2,147 m3/h Q x rejilla= 1,872 m3/h Q x rejilla = 2,139 m3/h

Rejilla seleccionada Rejilla seleccionada Rejilla seleccionada

Rejilla de 600 x 600 mm

Tipo 24 x 24

VK = 3.2 m/s

X = 2.5 m

NR = 35 dB

Hueco en el plafón de: 675 x 675 mm


Tipo 21 x 21

VK = 3.8 m/s

X = 2.6 m

NR = 38

Hueco en el plafón de: 600 x 600 mm


VK = 4.8 m/s

X = 3.1 m/s

NR = 35 dB

El hueco en el plafón será de las mismas dimensiones de la rejilla y el paramento para atornillar será 5mm menor.

Tabla de características de rejillas de extracción

Rejillas seleccionadas de Extracción marca Kooler modelo 20 SH de simple deflexión

Pasillo central Pasillo Exterior Sala de quirófano

2 rejillas a instalar 6 rejillas a instalar 1 rejilla a instalar

Q x rejilla = 1,933 m3/h Q x rejilla = 1,685 m3/h Q x rejilla = 1925 m3/h


Rejilla seleccionada Rejilla seleccionada Rejilla seleccionada


Tipo 24 x 24

VK = 3.2 m/s

NR = 34 dB



Tipo 24 x 24

VK = 3.2 m/s

NR = 34 dB



Tipo 24 x 24

VK = 3.2 m/s

NR = 34 dB


4.29 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE FILTROS PARA QUIRÓFANOS

Los filtros de aire son dispositivos utilizados en los sistemas de Acondicionamiento de Aire, para eliminar las impurezas contenidas en el aire. Su eficiencia depende de su diseño.

La norma del IMSS nos marca que debemos utilizar bancos de filtros metálicos, filtros de bolsa o cartucho y filtros absolutos de 30, 60 y 99.997 % respectivamente de eficiencia según Norma ASHRAE 52-1-92.

Estos filtros permitirán que el área acondicionada dentro del quirófano se mantenga libre de las partículas provenientes del exterior que pudieran contaminar el ambiente estéril existente en el área y necesario para la pronto recuperación del paciente, además de la prevención de infecciones ya que es un área donde se realizan operaciones donde los pacientes están más expuestos a contraer enfermedades si es que no se mantiene el área estéril.

La ubicación de los bancos de filtros absolutos deberá ser en la parte positiva de la unidad manejadora de aire.


4.29.1 TIPOS DE FILTROS SEGÚN NORMATIVIDAD DEL IMSS

A continuación se enlistaran los tipos de filtros requeridos por el IMSS para el acondicionamiento de aire:

a) Filtros Absolutos. Estos filtros por su diseño, retiene partículas de 0.3 micras, y su eficiencia es de 99.997%, se utilizan en las áreas críticas de los hospitales, Cirugía, Tococirugía, Terapia Intensiva, etc., y se fabrican en dimensiones modulares para instalarse en sus bancos respectivos.

Fig. 4.29.1 Filtro absoluto

b) Filtros de Bolsa. Estos filtros por su diseño, retienen partículas de 2 micras, y su eficiencia es de 60 a 90%, se utilizan también en las áreas críticas del Hospital, como prefiltros de los absolutos y como principales en locales donde se requiera una calidad alta del aire suministrado, se fabrican en dimensiones modulares para instalarse en sus bancos respectivos.

Fig. 4.29.2 Filtro de bolsa


c) Filtros Metálicos. Estos filtros por su diseño, retienen partículas mayores, se utilizan como prefiltros de los de bolsa y absolutos y en locales que únicamente requieren proporcionar confort a los ocupantes, se fabrican en dimensiones modulares para instalarse en sus bancos respectivos.

Fig. 4.29.3 Filtro metálico


Capitulo 5.

Evaluación de Resultados


INTRODUCCIÓN

Los objetivos previstos en la planeación del proyecto fueron cumplidos hasta la etapa de diseño.

Los diferentes métodos de cálculo basados en materia del área de la ingeniería son ampliamente detallados en la etapa de ejecución y control.

Los objetivos específicos relacionados con la temperatura, humedad, y calidad del aire son alcanzados mediante los cálculos realizados.

La cotización e investigación realizada sobre los proveedores de equipos es aproximada ya que pueden existir costos extras que solo pueden fijarse hasta el momento de la compra. Estos costos dependen del proveedor, así mismo también pueden considerarse descuentos hechos al adquirir más de un equipo.

El proyecto del acondicionamiento del aire siguiendo la normatividad del IMSS adquiere una gran importancia debido a la necesidad del los hospitales, especialmente los de la ciudad de México, de incrementar la eficiencia en sus servicios, hoy en día México se encuentra en una etapa de desarrollo en la que busca posicionarse dentro de los países desarrollados, es por ello que se invierte en recursos para la mejora de sus sistemas, como el caso del aire acondicionado, que hoy en día cuenta con equipos más eficientes y bajo nivel de ruido así como un menor costo.

El aire acondicionado que se instala actualmente en quirófanos es de vital importancia para crear las condiciones de trabajo de médicos y enfermeras pero también para mejor las condiciones que ayuden a la recuperación del paciente que es lo más importante.

Nuestro proyecto cuenta con los requerimientos de la norma del IMSS y por ello es altamente competitivo y rentable.

En la ciudad de México existe una concentración de población alta, y el estado tiene cientos de hospitales que cuentan con salas de quirófano, como los del IMSS, ISSSTE, SSA entre otros, además de los privados que son posibles compradores de nuestro proyecto.

En el caso de los hospitales del estado, se realiza una licitación de obra, en la que nosotros como concursantes ofrecemos las ventajas y el cálculo del equipo de aire acondicionado siempre apegándonos a los requerimientos de la norma. Si la licitación es favorable para nosotros la ganancia obtenida es muy rentable.


5.1 COMPARACIÓN DE EQUIPOS

A continuación, se muestra una tabla en la cual se hace la comparativa en costos de los equipos (principales), que nos ofrecen las tres principales marcas en el mercado actual, de los cuales serán seleccionados los más adecuados para la realización del diseño del sistema de acondicionamiento de aire.

Descripción Marca Precio de lista Fletes y acarreos Costo Total

1 Unidad manejadora de aire tipo multizona (19200 CFM’s) Carrier $13,900.00 $7,036.38 $20,936.38

2 Unidad manejadora de aire tipo multizona (19200 CFM’s) McQuay $18,100.00 $3,000.00 $21,100.00

3 Unidad manejadora de aire tipo multizona (19200 CFM’s) York Milenium $15,300.00 $10,000.00 $25,300.00

Descripción Marca Precio de lista Fletes y acarreos

1 Unidad Condensadora cap. 20 T.R. Carrier $7,223.00 $3,656.64 $10,879.64

2 Unidad Condensadora cap. 20 T.R. McQuay $9,200.00 $4,000.00 $13,200.00

3 Unidad Condensadora cap. 20 T.R. York Milenium $8,000.00 $5,500.00 $13,500.00


Descripción Marca Precio de lista Fletes y acarreos

1 Ventilador centrifugo de extracción (6400 CFM’s) Carrier $28,740.00 $1,077.75 $29,817.75

2 Ventilador centrifugo de extracción (6400 CFM’s) McQuay $26,579.00 $2,000.00 $28,579.00

3 Ventilador centrifugo de extracción (6400 CFM’s) York Milenium $30,800.00 $2,500.00 $33,300.00

Como se puede observar en la tabla anterior, los equipos que se tomaron en cuenta fueron los de menor costo, ya que de esta manera se reducirá un poco la inversión total del proyecto, además de que en los modelos Carrier, el compresor cuenta con resortes lo cual ayuda a disminuir en un alto grado la vibración del equipo y en consecuencia la disminución del ruido. Por otra parte, sabemos que cualquiera de las tres marcas mencionadas, nos ofrece una gran calidad en sus productos.


5.2 COSTO DEL PROYECTO

En este apartado, se indicará el costo total del proyecto después de haber seleccionado el equipo más adecuado en cuanto a costo, calidad, garantía y mejor desempeño en su funcionamiento.

El costo total del proyecto: $600,566.33

Inversión: $419,976.45

Costos indirectos $41,997.65

Ganancia total: $180,589.87

A continuación, se presentará una tabla, en la cual se puede apreciar los equipos, características y materia prima necesaria para la realización del proyecto, el costo unitario y el costo total.


5.3 CONCLUSIONES

El tiempo de ejecución del proyecto es de 60 días y el tiempo de recuperación de la inversión es dependiendo de las condiciones de pago de la licitación hecha por las instituciones del estado, este pago generalmente es 3 meses posteriores a la terminación del proyecto y puede incluir un porcentaje extra por intereses generados.

El cálculo de balance térmico realizado en este proyecto sigue un proceso detallado que permite ser flexible y puede ser adaptado no solo al salas de quirófano con las características ya mencionadas, si no que el proyecto puede hacerse extensivo a otras áreas hospitalarias, como área de laboratorios, área de consulta, áreas de sala de espera, etc., debiendo hacer un cálculo diferente con variables distintas pero siguiendo el mismo procedimiento descrito en esta tesis.

Los resultados obtenidos al final del proyecto nos dan la certeza de que ofrecemos un confiabilidad alta en los calculo realizados y sobre todo apegados a la norma así, que los posibles compradores pueden tener confianza en los equipos, componentes así como la correcta distribución del aire para el buen funcionamiento de sus áreas de quirófano.


Conclusiones


Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en el Acondicionamiento de Aire en quirófanos se encuentra el diseño, medición de las condiciones de operación del lugar y cálculos. En la realización de este proyecto intervienen, ya sea de forma directa o indirecta; las ramas de la Ingeniería Mecánica: Mecánica de fluidos, Termodinámica y algunas otras como son: Ingeniería Química e ingeniería Civil.

El capítulo titulado Ejecución y Control del proyecto es la parte central y uno de los más importantes, pues es aquí donde se centra el cálculo de los parámetros que rigen las condiciones de funcionamiento del Aire Acondicionado, todo esto siguiendo los lineamientos y normatividad que nos marca la norma del IMSS, dentro de estos parámetros figuran las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo, calores específicos y latentes, humedades relativas y absolutas. El balance térmico nos permite analizar y obtener la cantidad de entrada y/o salida de calor a través de los elementos estructurales y divisorios como paredes exteriores y colindantes, techos y áreas acristaladas e incluso la carga producto de sus ocupantes y equipo utilizado.

La selección del equipo se refiere a la Manejadora de aire, Condensador y Extractor y es un apartado más en esta tesina que merece una mención aparte, pues su elección y posterior cotización no es algo que deba tomarse a la ligera. En la actualidad hay una gran variedad de equipos de diversas marcas, precios, capacidades y tecnología aplicables al Aire Acondicionado, los factores que determinan la correcta elección es en primer lugar los resultados que se obtienen del balance térmico, es decir, su capacidad y características técnicas, dada en gran parte por el rendimiento del compresor, que es la parte medular del equipo, en segundo término se encuentra el consumo energético (hay equipos que entregan aproximadamente los mismos rendimientos con diferentes consumos) y el tercer factor corresponde al precio final.

En la práctica muchos de los cálculos son realizados mediante programas computacionales previamente configurados y establecidos, haciendo los cálculos más rápidos y confiables, como parte de esta actualización decidimos usar el programa LG Last Load® en el cálculo del balance térmico, pero solo como un método de respaldo y para efecto de comprobación de resultados obtenidos de análisis matemáticos, las gráficas y resultados del programa LG© son presentados en esta tesina.


En la sección donde se trata la ducteria se utilizo el programa Duct Sizer® para obtener el flujo (CFM), caída de presión, velocidad de paso del aire, diámetro de ductos y medidas en ductos rectangulares.

Hoy en día nuestro planeta sufre de variaciones en la temperatura, en algunos casos comienza a ser extremosa, en parte debido a los gases llamados clorofluorocarbonos (CFC’S), hace algunos años la industria de la refrigeración era una de las principales contribuyentes de estos gases dañinos a la capa de ozono en el uso de los refrigerantes, los cuales tenían altos grados de toxicidad y agresivos con el ambiente. Hoy en día esos refrigerantes han sido sustituidos para reducir su nivel de contaminación, aun queda mucho por avanzar en la mejora de tener refrigerantes mas amigables con el ambiente y eficientar los equipos, ésta industria sigue creciendo a pasos agigantados y la demanda irá en aumento debido al cambio climático, y no solo para finalidades de confort sino también para cuestiones prioritarias como es la salud.


Glosario


Aire de extracción Aire, normalmente viciado, que se expulsa al exterior. Aire de impulsión Aire que se introduce en los espacios acondicionados. Aire de recirculación Aire de retorno que se vuelve a introducir en los espacios acondicionados. Aire de retorno Aire procedente de los espacios acondicionados. El aire de retorno estará constituido por el aire de recirculación y, eventualmente, por el aire de expulsión. Aire exterior Aire del ambiente exterior que se introduce en el circuito de climatización. Aislante térmico Es todo material que posee un bajo coeficiente de conductividad térmica. Batería de recalentamiento Batería que realiza el ajuste final de temperatura del aire tratado, calentándolo de acuerdo con las necesidades del local. Bomba de calor Máquina térmica que permite transferir calor de una fuente fría a otra más caliente. En calefacción o climatización, aparato capaz de tomar calor de una fuente a baja temperatura (agua, aire, etc.) y transferirlo al ambiente que se desea calefactar. BTU (British Thermal Unit) Es la cantidad de calor para elevar en un grado Fahrenheit una libra de agua (de 59ºF a 60ºF). Equivalencias: –3.967 BTU = 1 Caloría = 4 BTU Calefacción Proceso de tratamiento del aire que controla, al menos, la temperatura mínima de un local. Calor específico Cantidad de calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de un cuerpo para elevar un grado su temperatura. Calor latente Cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo al cambiar de estado. Calor sensible Cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo sin cambiar de estado.


Caloría Una caloría-gramo es la cantidad de calor necesaria para aumentar en 1º C la temperatura de 1 gramo de agua. Una kilocaloría equivale a (10)3 calorías-gramo y es la unidad en que se mide el valor energético de los alimentos. Climatización Proceso de tratamiento de aire que se efectúa a lo largo de todo el año, controlando, en los espacios interiores, temperatura, humedad, pureza y velocidad del aire. Climatizador Unidad de tratamiento del aire sin producción propia de frío o calor. Coeficiente de conductividad térmica Cantidad de calor que atraviesa, en la unidad de tiempo, la unidad de superficie de una muestra plana de caras paralelas y espesor unitario, cuando se establece entre las caras una diferencia de temperatura de un grado. Coeficiente de eficiencia energética de un aparato Cociente entre la potencia térmica total útil y la potencia total absorbida, para unas condiciones de funcionamiento determinadas. Coeficiente de prestación de un sistema Relación entre la energía térmica cedida por el sistema y la energía de tipo convencional absorbida. Se representa por las siglas COP. Coeficiente de transmisión de calor Cantidad de calor que atraviesa la unidad de superficie en la unidad de tiempo, cuando se establece entre las caras paralelas del cerramiento una diferencia de temperatura de un grado. Coeficiente global de transmisión Media ponderada de los coeficientes de transmisión de cada uno de los elementos de separación del edificio con el exterior. Control proporcional Acción de un dispositivo de control que modifica la actuación del elemento regulador proporcionalmente a la desviación entre la magnitud medida y el punto de consigna.


Convección Movimiento vertical del aire. Demanda térmica Potencia térmica sensible y latente requerida para acondicionar un espacio cerrado. Deshumidificador Aparato que reduce la humedad ambiental. Expansión directa Proceso de tratamiento del aire efectuado por evaporación del fluido frigorífico en el circuito primario de una batería. Evaporación Cambio de fase del agua de un estado líquido a sólido por absorción de calor. Fluido primario En un intercambiador de calor, el fluido que aporta la energía térmica de intercambio. Fluido secundario En un intercambiador de calor, el fluido que recibe la energía térmica de intercambio. Fluido térmico Medio canalizado encargado de transportar la energía en un sistema de calefacción o climatización. Gradiente de temperatura Cociente entre la diferencia de temperatura existente entre dos puntos y la distancia que media entre ambos. Higrómetro Aparato para medir la humedad relativa del aire. Humedad absoluta En un sistema de aire húmedo, es la razón de la masa del vapor de agua respecto al volumen total del sistema; usualmente expresada en gramos por metro cúbico.


Humedad específica Relación entre la masa de vapor de agua y la masa del aire húmedo. Humedad relativa Tipo de humedad que se basa en el cociente entre la presión actual del vapor del aire y la saturación de la presión del vapor. Usualmente se expresa en porcentajes. Humidificador Aparato que aumenta la humedad ambiental. Infiltración Caudal de aire que penetra en un local desde el exterior, de forma incontrolada, a través de las soluciones de continuidad de los cerramientos debido a la falta de estanquidad de los huecos (puertas y ventanas). Instalación centralizada Instalación de calefacción o climatización que dispone de un generador (o varios) de calor o frío y un sistema de distribución del mismo a las diferentes unidades de consumo: viviendas, oficinas, etc. Instalación de baja velocidad Técnica de distribución del aire que se realiza a una velocidad suficientemente baja para no necesitar dispositivos reductores de presión. Instalación de media y alta velocidad Técnica de distribución del aire que se realiza a una velocidad tal que se requieren dispositivos de reducción de presión y atenuación del sonido. Instalación individual Instalación de calefacción o climatización que dispone de un generador de calor o frío y un sistema de distribución del mismo a las diferentes dependencias que componen la única unidad de consumo. Instalación semicentralizada Instalación individual de climatización realizada con equipos autónomos dotados de una red de conductos de distribución de aire.


Instalación unitaria Instalación de calefacción o climatización que dispone de un aparato en cada dependencia y que regula la temperatura habitación por habitación. Pérdida de carga Caída de presión en un fluido desde un punto de una tubería o conducto a otro, debido a pérdidas por rozamiento. Pérdidas por transmisión Cantidad de calor que se pierde a través de los cerramientos exteriores. Pérdidas por ventilación Cantidad de calor que se pierde en una estancia por la ventilación. Planta enfriadora de agua Unidad compacta, construida y montada en fábrica, que refrigera agua u otro fluido portador equivalente. Programador Dispositivo que se utiliza para establecer los tiempos de funcionamiento de los aparatos o sistemas de calefacción o climatización. Programador multizona Programador que permite gestionar dos o más zonas de utilización. Punto de consigna Valor de una magnitud controlada al que se ajusta el dispositivo de control para que lo mantenga. Red de distribución Conjunto de circuitos que canalizan el fluido térmico desde la sala de máquinas hasta las unidades terminales, incluyendo las redes de impulsión y retorno. Refrigeración Proceso de tratamiento del aire que controla, al menos, la temperatura máxima de un local. Rendimiento Relación entre la potencia útil obtenida y la potencia absorbida por un determinado equipo.


Renovaciones Relación entre el caudal de aire exterior impulsado al espacio calefactado o acondicionado y el volumen de éste. Retorno Aquella parte de un sistema o instalación que transporta el fluido que vuelve a la estación central. Saturación Condición del aire que se presenta cuando la cantidad de vapor de agua que contiene es el máximo posible para la temperatura existente. Técnicas de confort Cualquier proceso por el cual se controla alguna de las siguientes magnitudes en los espacios interiores: temperatura, humedad, pureza y movimiento del aire. Temperatura de producción o de servicio La temperatura de diseño del fluido transmisor de la energía térmica a la entrada de la red de distribución. Temperatura exterior de cálculo Temperatura, en grados centígrados, que se fija en el exterior de la estancia para hacer el cálculo de pérdidas (o ganancias) de calor. Temperatura interior de cálculo Temperatura, en grados centígrados, que se fija en el interior de la estancia para hacer el cálculo de pérdidas (o ganancias) de calor. Temperatura prevista en proyecto en condiciones normales de funcionamiento. Temperatura resultante Índice empírico de confort que tiene en cuenta la temperatura y movimiento del aire y la radiación del entorno y que se define como la temperatura seca del aire de otro recinto similar, con aire en reposo y que teniendo las paredes a la misma temperatura que el aire, produce la misma sensación térmica. Termómetro Aparato para medir la temperatura; pueden ser de distintos tipos según el principio físico en que se basan.


Termómetro húmedo Aparato para medir la temperatura húmeda del aire. Termostato Dispositivo que mide y regula la temperatura de consigna que se ha fijado, encendiendo y apagando automáticamente el aparato o sistema de calefacción o climatización. Tonelada de refrigeración Es el calor que absorbe una tonelada de hielo al derretirse en 24 hs. Equivalencias: –1Ton = 3025 Cal/h = 3000 Cal/h Transmisión de calor Paso de calor de un cuerpo a otro o a través de un mismo cuerpo. Tratamiento Proceso que modifica algunas de las características físico-químicas del aire.

UMA Unidad manejadora de aire o climatizador es un aparato de acondicionamiento de aire que se ocupa de mantener caudales de aire sometidos a un régimen temperatura preestablecida. También se encarga de mantener la humedad dentro de valores apropiados, así como de filtrar el aire Válvula de seguridad Dispositivo que se inserta en algún punto del circuito, diseñado de forma que al subir la presión de tarado o de regulación, se abre automáticamente. Ventilación Renovación del aire de una estancia o local. Suele denominarse ventilación natural cuando se produce sin accionamiento motor. Ventilación mecánica Proceso de renovación del aire de un local por medios mecánicos. Zona Espacio climatizado cuya carga térmica varía en forma distinta a la de otros espacios.


Bibliografía


NORMAS.

Norma del IMSS. Diseño de Ingeniería en Acondicionamiento de Aire.

ND-01-IMSS-AA-97

PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION.

Industrias Gilvert S.A de C.V

TERMODINÁMICA.

Yunus A. Cengel

Ed. Mc Graw Hill.

MANUAL DE AIRE ACONDICIONADO.

Carrier.

Ed. Marcombo.

DIRECCIONES DE INTERNET.

www.emersonclimatemexico.com.mx

www.manualesingeniera.com.mx

www.atermec/tratamientosdequirofano/.com.ar


Anexos


Fig. 1 Carta Psicrométrica

CARTA PSICROMÉTRICA


Fig. 2 División Climática de la Republica Mexicana


Fig. 3 Normales climatológicas para el cálculo de aire acondicionado en la población de la República Mexicana


Fig. 4 Calor Producido por la Personas, Kcal/h.

aire acondicionado quirofano

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