tema 1 cálculo de la carga térmica

Conocimientos Técnicos de Climatización
Índice
TEMA 1
CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA
1.1 INTRODUCCIÓN
La función principal del acondicionamiento de aire es mantener unas condiciones de
confort en el interior de un local, para conseguirlo debe instalarse un equipo
acondicionador de capacidad adecuada y mantener su control. Las necesidades del
equipo, en época estival, se determinan mediante el “cálculo de la carga de
refrigeración”.
Un cálculo preciso del acondicionamiento del aire o carga de refrigeración es esencial
para proyectar un sistema económico y eficaz. Realizar esfuerzos extraordinarios en
las otras fases del proyecto no compensará un cálculo impreciso de la carga. Lo cierto,
es que calcular de forma precisa la carga no es sencillo, algunas de las fuentes de
calor son difíciles de predecir y evaluar.
Como aclaración, para los no especialistas en este tema, comentar que el término
“aire acondicionado” se emplea mal frecuentemente para describir un sistema de
ventilación simple. Cuando se habla de aire acondicionado se refiere a un sistema en
que existe enfriamiento y deshumidificación del aire.
Para calcular la carga térmica de refrigeración se puede utilizar una gran variedad de
métodos, más o menos precisos, más o menos sencillos. En este libro se ha optado
por el método Carrier, cuyo procedimiento de uso no es el más sencillo, pero cuyos
resultados son muy precisos.
1.1.1 Balance térmico
El calor que entra como consecuencia de la diferencia de temperaturas se llama calor
sensible y el que entra como consecuencia de la diferencia de humedades se llama
calor latente. Tanto la carga sensible como la latente se deben a distintos conceptos,
que deben calcularse separadamente y que, en general, se conocen con el nombre de
partidas; no se trata de otra cosa que las diferentes partes en que se divide el calor
sensible y el calor latente. Estos conceptos diferentes o partidas son los siguientes:
Carga sensible
- Calor debido a la radiación solar a través de ventanas, claraboyas o lucernarios.
- Calor debido a la radiación y transmisión a través de paredes y techos.
- Calor debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no
exteriores.
- Calor debido al aire de infiltraciones.
- Calor generado por las personas que ocupan el local.
- Calor generado por la iluminación del local.
- Calor generado por máquinas en el interior del local.
- Cualquier otro que pueda producirse.
Carga latente
- Calor debido al aire de infiltraciones.
- Calor generado por las personas que ocupan el local.
- Calor producido por cualquier otra causa.
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Cada uno de estos apartados los estudiaremos posteriormente, fijando nuestra
atención por el momento en el apartado “Confort Ambiental”, donde s e dan las
premisas para la determinación de la temperatura y humedad del espacio refrigerado,
y el apartado “Condiciones exteriores de proyecto”, donde se determinarán las
condiciones de proyecto, ya que son valores que se utilizarán posteriormente para la
determinación de las partidas.
1.2 CONFORT AMBIENTAL
ASHRAE en la Norma de Comodidad 55-74 define el confort como “las condiciones
mentales en las cuales una persona está satisfecha de las condiciones climáticas que
lo rodean“. La finalidad de las instalaciones de aire acondicionado es,
fundamentalmente, crear en el ambiente las condiciones más satisfactorias para la
permanencia de las personas.
En lo que todos llamamos confort participan dos componentes complementarios: el
psicológico y el fisiológico.
En el componente fisiológico intervienen factores básicos como: confort térmico,
luminoso, acústico y higiénico, mientras que para el componente psicológico inciden
aspectos más subjetivos. En la materia que nos ocupa, la climatización, lo más
importante de cara a u n buen confort es el térmico, sin olvidar el acústico y el
higiénico.
De las numerosas experiencias realizadas pueden extraerse las siguientes
conclusiones:
a)
b)
c)
Las condiciones de confortabilidad para un individuo están situadas entre
límites muy estrechos.
Los valores de estos límites no son iguales para todas las personas.
No se han encontrado condiciones higrotérmicas que s ean confortables para
todas las personas.
1.2.1 Condiciones interiores de proyecto
En la práctica han sido elaboradas tablas que indican las condiciones de proyecto
aconsejadas para varios tipos de instalaciones de acondicionamiento y toman
implícitamente en consideración el aspecto económico de la instalación.
Tipo de aplicación
CONFORT GENERAL: chalet,
Apartamento, hotel, oficina, colegio,
hospital, etc.
TIENDAS COMERCIALES: banco,
barbero y peluquería, grandes
almacenes, supermercado, etc.
APLICACIONES DE BAJO
FACTOR DE CALOR SENSIBLE:
auditorio, iglesia, bar, restaurante,
cocina, etc.
CONFORT INDUSTRIAL: secciones
de montaje, salas de máquinas, etc.
Temperatura
[oC]
Humedad
relativa [%]
Variación de
temperatura [oC]
25 - 26
50 - 45
1a2
26 - 27
50 - 45
1a2
26 - 27
60 - 50
0,5 a 1
26 - 29
60 - 50
2a3
Tabla 1.1 Condiciones de proyecto recomendadas para ambiente interior para verano
(Manual de Aire Acondiconado Carrier)
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1.2.2 Confort y normativa
En cuanto a la normativa vigente y confort térmico, el Reglamento de Instalaciones
Térmicas de los Edificios, de obligado cumplimiento, en su apartado ITE 02, fija una
serie de valores límite que a continuación se indican de forma resumida.
ITE 02.2 Condiciones interiores
Las condiciones interiores de diseño se fijan en función de la actividad metabólica de
las personas y su grado de vestimenta y, en general para verano, estarán
comprendidas entre los siguientes límites:
Temperaturas operativas
o
[ C]
23 a 25
Velocidad media del aire
[m/s]
0,18 a 0,24
Humedad relativa [%]
40 a 60
Tabla 1.2 Límites recomendados para las condiciones interiores de diseño (Reglamento
de Instalaciones Térmicas de los Edificios)
1.3 CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO
Uno de los primeros pasos para realizar el cálculo de la carga térmica es establecer la
temperatura ambiente deseada. La temperatura ambiente utilizada en los proyectos
depende del clima de la zona donde va a instalarse el sistema de aire acondicionado.
El Reglamento de Instalaciones Térmicas de los edificios, en su ITE 02.3 e ITE 03.3,
nos remite a las normas UNE 100-001 y UNE 100-014 o, en su defecto, en base a
datos procedentes de fuentes de reconocida solvencia (Instituto Nacional de
Meteorología), como base de cálculo de las condiciones exteriores las Normas UNE
que a continuación se resumen.
1.3.1 Norma UNE 100.001 Condiciones climáticas para proyectos
OMD: Oscilación Media Diaria
OMD: T media MÁXIMA diaria - T media MÍNIMA diaria
OMA: Oscilación Media Anual
OMA: Ts VERANO 1% - Ts INVIERNO 99%
NIVEL PERCENTIL = % nº horas de los meses que definen las estaciones invierno y
verano, durante las que las temperaturas indicadas son iguales o superiores (niveles
indicados en la norma UNE 100.014 en función del tipo de aplicación).
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